摘要:礦山行業面臨高風險與招工難題,正加速向無人化、智能化轉型,以強化安全與效率。2023年,中國智能化采礦行業市場規模達2294.88億元。盡管當前智能化率僅約8%,且集中在國有礦山,但中國目標于2035年實現全智能化礦山。預計2024年—2028年,智能化采礦行業市場規模由3811.28增長至13779.08,期間年復合增長率37.89%。挑戰在于,民營礦山占行業85.5%,其智能化進程滯后于國有礦山,多數仍處于半機械化狀態,全機械化率僅約70%。無預算是制約其智能化轉型的關鍵因素。然而,政策東風已至,多地強制要求新礦及二次開礦須達機械化、智能化標準,推動民營礦山管理革新。根據國家能源局規劃,至2026年,全國煤礦智能化產能占比將不低于60%,智能化工作面占比及運行率亦有顯著提升目標,同時危險繁重崗位智能裝備或機器人替代率將大幅提高。預計2026至2028年間,礦山智能化將初具規模,滲透率預計可達30%-40%,標志著礦山行業智能化轉型步入快車道。
一、定義及分類
智能化采礦是指利用現代信息技術、自動化技術和機器人技術等高科技手段,對傳統的采礦活動進行優化升級,實現采礦過程的自動化、精細化、遠程化控制。這種采礦方式旨在提高采礦效率、降低采礦成本、保障采礦安全,并減少對環境的影響。通過智能化技術,礦山能夠實現信息化、智能化、自動化的生產和管理,從而達到高效、安全、環保的采礦目標。智能化采礦基于發展路徑的分類可以分為地質與測量工作的智能化、礦產資源儲量管理的智能化、礦產資源開采過程的智能化、選礦加工過程的智能化、資源節約與綜合利用的智能化、生態環境保護修復的智能化、綜合協調管控的智能化等。
二、行業政策
隨著全球科技的不斷進步和可持續發展理念的深入人心,智能化采礦作為提升礦產資源開采效率、保障安全、減少環境污染的重要手段,越來越受到國家的重視。中國作為礦產資源大國,積極推動智能化采礦技術的發展,以提升礦產資源的開發利用水平。2024年4月,國家礦山安監局等七部門印發《關于深入推進礦山智能化建設促進礦山安全發展的指導意見》,到2026年,建立完整的礦山智能化標準體系,推進礦山數據融合互通,實現環境智能感知、系統智能聯動、重大災害風險智能預警,全國煤礦智能化產能占比不低于60%,智能化工作面數量占比不低于30%,智能化工作面常態化運行率不低于80%,煤礦、非煤礦山危險繁重崗位作業智能裝備或機器人替代率分別不低于30%、20%,全國礦山井下人員減少10%以上,打造一批單班作業人員不超50人的智能化礦山。到2030年,建立完備的礦山智能化技術、裝備、管理體系,實現礦山數據深度融合、共享應用,推動礦山開采作業少人化、無人化,有效防控重大安全風險,礦山本質安全水平大幅提升。這將推動智能化采礦轉型升級、保障安全生產、促進綠色發展、優化人力資源配置并引領行業發展方向。
三、發展歷程
中國智能化采礦行業發展主要經歷了三個階段。1980年代至1990年代的萌芽期,高可靠性采掘裝備是實現工作面自動化、智能化開采的基本保障。“十一五”以來,國產大型煤機裝備發展迅速,攻克了一系列技術瓶頸,逐步建立了采、掘、運、支成套裝備,成功研發了成套系列化國產煤機裝備,采煤機裝機總功率達到近3000kW,截割功率達到1150kW,截割高度突破8.8m,生產能力達到4500t/h,達到世界領先水平。
1990年代至2020年代的啟動期,為滿足煤礦開采技術要求,必須運用電氣自動化控制技術對采煤機性能進行相應改良,逐步形成自動化控制程度更高的滾筒式采煤機。隨著電氣自動化技術的不斷更新,在機械設備的操控方面,電液控制技術不斷發展。采煤自動化技術不僅可提高煤炭企業自身的生產效率,也減少人工成本,得到廣泛應用。21世紀初期,綜合集成平臺與3DGIS數字平臺得到應用、高速網絡通道形成,實現了初級數據處理、初級系統聯動、信息綜合發布。
2020年代至今的快速發展期,智慧煤礦逐步由單個系統智能化向多系統智慧化方向發展,建立“感知→互聯→分析→自學習→預測→決策→控制”的基本運行框架,初步形成空間數字化、信息集成化、設備互聯化、虛實一體化和控制網絡化的智能化采礦。智能化管控平臺在大數據技術的支持下可以對整個礦山運行的狀況進行分析,并通過互聯網上傳到云平臺,但真正做到云計算、達到為生產決策和管理服務還需進一步突破數據結構優化、分布式計算等核心技術。
四、行業壁壘
1、技術壁壘
中國智能化采礦行業面臨的技術壁壘主要體現在高端技術裝備的研發和應用上。智能化采礦涉及的技術領域廣泛,包括但不限于自動化控制、大數據分析、人工智能、物聯網、機器人技術等。這些技術的研發需要大量的資金投入、高水平的研發團隊和長期的技術積累。目前,一些關鍵技術仍然依賴進口,國內企業在自主研發方面還有較大的提升空間。此外,技術的集成應用也是一大挑戰,如何將不同技術有效整合,實現礦山生產的智能化、自動化,需要跨學科的合作和創新。技術更新迭代速度快,企業需要持續投入研發,以跟上行業發展的步伐。
2、資金壁壘
智能化采礦項目通常需要巨額的前期投資,包括智能化設備采購、技術研發、系統集成、人員培訓等。這些投資往往回報周期較長,對企業的財務狀況和融資能力提出了較高要求。中小企業可能因為資金不足而難以承擔智能化改造的成本。此外,智能化采礦項目的實施風險較高,技術失敗或投資回報不達預期都可能導致資金損失。因此,資金壁壘對于新進入者和中小企業來說是一個較大的障礙。同時,資本市場對于智能化采礦項目的認可度和投資意愿也會影響企業融資的難易程度。
3、政策和法規壁
智能化采礦是一個新興領域,相關的政策和法規尚在不斷完善之中。企業在推進智能化采礦項目時,需要面對不斷變化的政策環境和法規要求。例如,礦山安全、環境保護、數據安全等方面的法規可能會對智能化采礦項目的實施提出額外的要求。此外,不同地區的政策支持力度和方向可能存在差異,企業需要密切關注政策動向,及時調整發展策略。政策和法規的不確定性可能會增加企業的運營風險,影響其在智能化采礦領域的投資決策。因此,企業需要具備較強的政策解讀能力和應對變化的能力,以適應政策環境的變化。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
智能化采礦行業產業鏈上游主要包括智能化采礦技術的研發和相關設備的制造。這一環節涉及的關鍵技術包括人工智能、大數據分析、云計算、物聯網、自動化控制等。設備制造則包括各種智能化采礦所需的硬件設備,如傳感器、自動化機械、機器人、遠程監控系統等。產業鏈中游主要是指將上游的技術與設備進行集成,形成完整的智能化采礦解決方案,并提供相關的服務。下游產業鏈主要是智能化采礦技術的最終應用領域,即礦山企業。


















2、行業領先企業分析
(1)天地科技股份有限公司
天地科技股份有限公司是中國煤炭科工集團有限公司控股的上市公司,主要從事煤炭行業的技術研發、設計、產品制造銷售、工程承包、生產運營、煤炭生產銷售、技術服務及金融工具支持等業務。天地科技在智能化采礦領域具有顯著的技術領先優勢和豐富的實踐經驗。其產品涵蓋了成套智能化煤機裝備、安全裝備、洗選裝備、高效節能環保裝備、監測監控系統等,旨在為煤炭行業客戶提供安全、高效、綠色、智能化的采礦解決方案。近年來,公司不斷推動煤炭開采技術的智能化、無人化進程,成為煤炭行業科技創新的主力軍。例如,公司子公司天瑪智控專業從事煤礦采煤工作面智能無人化開采控制技術和裝備的研發,成功研發了SAC型液壓支架電液控制系統、SAP型智能集成供液系統、SAM型綜采自動化控制系統等三大系統,有力促進了行業技術進步。2024年上半年,天地科技營業收入為148.89億元,同比增長2.29%;歸母凈利潤為15.32億元,同比增長10.49%。
(2)南京北路智控科技股份有限公司
南京北路智控科技股份有限公司是一家專業從事礦山自動化、信息化、智能化等產品的設計、研發、生產、銷售及服務為一體的國家專精特新“小巨人”與高新技術企業。北路智控聚焦煤礦信息化、智能化建設領域,為下游客戶提供“軟硬件一體”的信息化、智能化綜合解決方案。公司主要產品包括智能礦山管控平臺、礦山信息化類應用軟件、礦山網絡通信信息系統、礦井生產控制系統、礦井生產輔助系統、礦井采掘工作面配套系統等,能夠覆蓋從全面自主感知、高效信息交互、動態預測預警、精準協同控制到智能分析決策的完整流程。北路智控已經形成了包含智能礦山通信、監控、集控及裝備配套四大類系統的較完善產品體系,能夠滿足煤礦生產中安全監測、生產管理等多個環節的需求。近年來,隨著國家對煤礦信息化、智能化建設需求的不斷增加,北路智控的業務規模持續擴大。2024年上半年,北路智控營業收入為4.94億元,同比增長17.14%;歸母凈利潤為0.83億元,同比下降16.81%。
六、行業現狀
礦山行業面臨高風險與招工難題,正加速向無人化、智能化轉型,以強化安全與效率。2023年,中國智能化采礦行業市場規模達2294.88億元。盡管當前智能化率僅約8%,且集中在國有礦山,但中國目標于2035年實現全智能化礦山。預計2024年—2028年,智能化采礦行業市場規模由3811億元增長至9168億元,期間年復合增長率24.54%。挑戰在于,民營礦山占行業85.5%,其智能化進程滯后于國有礦山,多數仍處于半機械化狀態,全機械化率僅約70%。無預算是制約其智能化轉型的關鍵因素。然而,政策東風已至,多地強制要求新礦及二次開礦須達機械化、智能化標準,推動民營礦山管理革新。根據國家能源局規劃,至2026年,全國煤礦智能化產能占比將不低于60%,智能化工作面占比及運行率亦有顯著提升目標,同時危險繁重崗位智能裝備或機器人替代率將大幅提高。預計2026至2028年間,礦山智能化將初具規模,滲透率預計可達30%-40%,標志著礦山行業智能化轉型步入快車道。
七、發展因素
1、機遇
(1)政策支持與市場需求
中國政府高度重視智能化采礦行業的發展,出臺了一系列政策和指導意見,如《關于深入推進礦山智能化建設促進礦山安全發展的指導意見》,明確提出了智能化礦山建設的目標和要求。這些政策不僅為智能化采礦提供了政策支持,還明確了發展方向,為行業提供了穩定的發展預期。同時,隨著中國經濟的持續增長和工業化、城鎮化進程的加快,對礦產資源的需求不斷增加,傳統的采礦方式已經難以滿足現代化生產的需求,市場對智能化采礦技術的需求日益迫切,為行業發展提供了廣闊的市場空間。
(2)技術進步與創新驅動
隨著科技的快速發展,智能化、自動化技術不斷取得突破,為智能化采礦行業提供了強大的技術支撐。例如,物聯網、大數據、云計算、人工智能等技術的應用,使得礦山生產過程的監控、管理和決策更加智能化和精準化。此外,機器人技術、無人駕駛車輛、遠程操控技術的發展,也為礦山作業的自動化和無人化提供了可能。技術創新不僅能夠提高礦山的生產效率和安全性,還能夠降低生產成本和環境影響,提升資源的利用效率。技術進步為智能化采礦行業的發展帶來了新的機遇。
(3)國際合作與市場拓展
中國智能化采礦行業的快速發展,也為國際合作和市場拓展提供了機遇。隨著“一帶一路”倡議的推進,中國企業有機會參與到更多國際礦山項目中,將智能化采礦技術和設備輸出到國際市場。同時,國際合作可以促進技術和管理經驗的交流,幫助中國企業提升智能化采礦的整體水平。此外,全球礦業市場的復蘇和新興經濟體對礦產資源需求的增長,為中國智能化采礦設備和技術的出口提供了新的市場機會。通過國際合作,中國智能化采礦企業不僅可以拓展市場,還能夠提升自身的國際競爭力和品牌影響力。
2、挑戰
(1)技術研發與創新能力挑戰
中國智能化采礦行業雖然發展迅速,但在高端技術研發和創新能力方面仍面臨挑戰。許多關鍵技術和核心裝備仍然依賴進口,國內自主研發的技術水平與國際先進水平相比還有一定差距。智能化采礦涉及的技術領域廣泛,包括自動化控制、大數據分析、人工智能、機器人技術等,這些技術的研發需要大量的資金投入、高端人才和長期的技術積累。此外,技術的更新迭代速度快,企業需要持續投入研發,以跟上行業發展的步伐。技術創新的不確定性和高風險性也是企業在智能化轉型過程中需要面對的問題。
(2)資金投入與成本回收壓力
智能化采礦項目通常需要巨額的前期投資,包括智能化設備的采購、技術研發、系統集成、人員培訓等。這些投資往往回報周期較長,對企業的財務狀況和融資能力提出了較高要求。中小企業可能因為資金不足而難以承擔智能化改造的成本。此外,智能化采礦項目的實施風險較高,技術失敗或投資回報不達預期都可能導致資金損失。因此,資金壁壘對于新進入者和中小企業來說是一個較大的障礙。同時,資本市場對于智能化采礦項目的認可度和投資意愿也會影響企業融資的難易程度。
(3)人才培養與引進難題
智能化采礦行業的發展需要大量的技術人才和管理人才,特別是在技術研發、系統集成、數據分析、遠程操控等領域。當前,中國在智能化采礦領域的專業人才相對匱乏,尤其是缺乏既懂技術又懂管理的復合型人才。人才培養周期長,且需要與行業發展緊密結合,這對教育和培訓機構提出了較高要求。同時,高端人才的引進也面臨挑戰,包括國際人才的競爭、人才激勵機制的建立、職業發展路徑的規劃等。人才短缺不僅影響企業的研發和創新能力,也制約了智能化采礦項目的實施和運營效率。因此,如何培養和引進符合智能化采礦行業發展需求的人才,是中國智能化采礦行業面臨的重要挑戰。
八、競爭格局
智能化采礦行業呈現以下梯隊情況:第一梯隊公司有天地科技、工大高科、梅安森、龍軟科技、北路智控、科達自控、易控智駕等企業,憑借早期的戰略布局和技術創新,成為智能化采礦行業細分領域的領軍企業;第二梯隊公司為踏歌智行、徐工礦業、同力重工等企業;第三梯隊有伯鐳科技、盟識科技等新興企業和非上市公司。智能化采礦行業已呈現多元化競爭格局,細分領域已跑出龍頭企業,其憑借扎實技術引領行業發展,預計未來隨著企業合作的加深,資源有望進一步集中,行業格局將更為集中。
九、發展趨勢
1、技術集成與智能化程度提升
隨著物聯網、大數據、云計算、人工智能等技術的不斷進步,未來的采礦作業將更加自動化和智能化。礦山設備將通過傳感器和監控系統實現實時數據采集,利用大數據分析和人工智能算法進行決策支持,提高資源開發效率和安全性。此外,無人化作業將成為可能,通過無人駕駛車輛、無人機和遠程操控技術,減少人員在危險環境中的暴露,提升作業效率。技術集成將使得礦山管理更加精細化,實現資源的最優配置和生產過程的智能優化。
2、綠色開采與可持續發展
隨著環境保護意識的增強和相關法規的完善,智能化技術將在減少環境污染、提高資源利用率方面發揮重要作用。例如,通過智能化技術實現精準爆破和礦物分選,減少廢石和尾礦的產生;利用智能監測系統實時監控礦山環境,及時采取措施減少生態破壞。同時,智能化采礦將推動礦山廢棄物的資源化利用,如將礦井水處理后循環使用,將煤矸石等固體廢物用于建筑材料等。綠色開采不僅有助于保護環境,也是提升企業社會責任和市場競爭力的重要途徑。
3、人才培養與國際合作
中國將加強與高等教育機構的合作,培養具有創新能力和實踐技能的智能化采礦人才。同時,隨著全球化的深入發展,國際合作將成為智能化采礦行業的重要趨勢。中國企業將通過“一帶一路”等國際合作平臺,與其他國家共享智能化采礦技術和經驗,參與全球礦業資源的開發。國際合作不僅有助于中國企業拓展海外市場,也有助于引進國外先進技術和管理經驗,提升中國智能化采礦行業的整體水平。此外,國際合作還將促進全球礦業資源的合理開發和利用,推動全球礦業的可持續發展。
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