煤價(jià)起煤機(jī)興智能化是前進(jìn)方向

1、采煤需要哪些設(shè)備？煤機(jī)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈煤機(jī)，即煤礦機(jī)械設(shè)備，是指用于煤礦的采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、洗選等生產(chǎn)過程的礦山機(jī)械。與普通礦山機(jī)械相比，煤礦機(jī)械通常具有防爆特性，尤其是井工礦用煤機(jī)。煤機(jī)的上游包括鋼材、電機(jī)、軸承、電子元件、液壓件等原材料及零部件，下游為煤炭企業(yè)。圖 1：煤機(jī)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)力集團(tuán)招股書，煤機(jī)設(shè)備的上游主要包括原材料和零部件。以液壓支架為例，根據(jù)液壓支架制造成本影響因素分析及優(yōu)化，液壓支架成本主要由板材、銷軸、立柱、油缸、焊絲、密封、加工費(fèi)及隨機(jī)配件等構(gòu)成。其中，結(jié)構(gòu)件鋼板占比最高，約占支架整體價(jià)格的 43%，立柱約占價(jià)格構(gòu)成的 17%，其次為油缸、銷軸直屬件、液壓系統(tǒng)等。圖 2：液壓

2、支架成本構(gòu)成圖 3：2020 年煤炭企業(yè)集中度密封, 4%焊絲, 3%加工費(fèi), 11%配件, 3%結(jié)構(gòu)性鋼30%產(chǎn)量集中度市場(chǎng)集中度25%20%液壓系統(tǒng), 6%銷軸直屬件, 8%油缸, 5%板類, 43%立柱, 17%15%10%5%0%CR4CR6CR8液壓支架制造成本影響因素分析及優(yōu)化前瞻產(chǎn)業(yè)研究院煤機(jī)設(shè)備的下游為煤炭企業(yè)，其開工、擴(kuò)產(chǎn)情況，及盈利能力將直接影響煤機(jī)的需求。目前，國(guó)內(nèi)的煤炭企業(yè)以國(guó)企為主，41 家上市企業(yè)中，央企、國(guó)企 33 家，占 80%，民企 8 家，占比 20%。不過，我國(guó)煤炭企業(yè)的數(shù)量眾多，產(chǎn)業(yè)集中度仍有待提升。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2020年，我國(guó)煤炭行業(yè)產(chǎn)量集中

3、度 CR4、CR6、CR8 分別為 16.61%、18.69%、20.84%。未來(lái)，隨著煤炭企業(yè)整合重組，將更好的釋放先進(jìn)產(chǎn)能，提升整體經(jīng)濟(jì)效益。煤機(jī)設(shè)備構(gòu)成及“三機(jī)一架”煤機(jī)設(shè)備構(gòu)成按工作方式，煤炭機(jī)械可以分為露天礦設(shè)備、井工礦設(shè)備、安全設(shè)備、電氣設(shè)備。其中露天礦開采難度相對(duì)較低，因此設(shè)備通用性較高。露天礦開采設(shè)備主要包括重型汽車、自卸車、鏟運(yùn)機(jī)、挖掘機(jī)等。井工礦由于開采難度較大，對(duì)設(shè)備的要求也較高。按照煤礦開采順序，井工礦開采涉及的煤機(jī)可以分為勘探設(shè)備、綜掘設(shè)備、綜采設(shè)備、輔助設(shè)備、洗選設(shè)備。除此之外，露天礦和井工礦均需要使用安全設(shè)備、電氣設(shè)備等。圖 4：煤機(jī)設(shè)備分類創(chuàng)力集團(tuán)招股書，狹義的

4、煤機(jī)裝備主要指煤炭綜合采掘設(shè)備，其核心設(shè)備主要包括掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架，簡(jiǎn)稱“三機(jī)一架”?！叭龣C(jī)一架”在礦井中的工作原理為：掘進(jìn)機(jī)與運(yùn)輸設(shè)備、支護(hù)設(shè)備等配套完成各種巷道的掘進(jìn)；巷道完成后，各種采煤設(shè)備及材料等通過巷道運(yùn)輸?shù)讲擅汗ぷ髅?，采煤工作面由液壓支架支護(hù)，使礦工在較為安全的環(huán)境下工作。刮板輸送機(jī)依靠液壓支架支承和推移，采煤機(jī)搭載在刮板輸送機(jī)上并以其為軌道移動(dòng)采煤。當(dāng)采煤機(jī)從煤層切割出煤炭后，刮板輸送機(jī)將煤炭從工作面運(yùn)送至轉(zhuǎn)載機(jī)，破碎機(jī)，繼而轉(zhuǎn)運(yùn)至帶式輸送機(jī)，并最終將煤炭提運(yùn)至礦井地面。當(dāng)采煤機(jī)沿著工作面完成一次采煤后，整套綜采機(jī)械設(shè)備在液壓支架推移下向前移動(dòng)，沿著工作面進(jìn)行

5、下一次開采。通過掘進(jìn)機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)配合使用，可實(shí)現(xiàn)工作面巷道掘進(jìn)、截煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)的全部機(jī)械化作業(yè)，具有較高的營(yíng)運(yùn)效率和安全性。圖 5：“三機(jī)一架”工作原理圖圖 6：綜采工作面中的設(shè)備配合示意圖資料來(lái)源：綜采工作面中部設(shè)備三機(jī)配套設(shè)計(jì)探討，資料來(lái)源：創(chuàng)力集團(tuán)招股書，根據(jù)創(chuàng)力集團(tuán)招股書，一般綜采設(shè)備占到煤炭機(jī)械設(shè)備總投資 70%比重，其中“三機(jī)一架 “又占綜采設(shè)備的 80%。在一個(gè)工作面中，一般需要 1 臺(tái)采煤機(jī)、1 臺(tái)掘進(jìn)機(jī)、1 臺(tái)刮板輸送機(jī)和百余臺(tái)液壓支架，因此在“三機(jī)一架”中，液壓支架價(jià)值量占比較大，約為 45%，掘進(jìn)機(jī)和采煤機(jī)技術(shù)含量較高，價(jià)值量占比分別為 12%

6、和 13%，刮板輸送機(jī)等輸送設(shè)備約占 10%。總體上，“三機(jī)一架“共占綜采設(shè)備價(jià)值量比重 80%，其他設(shè)備占 20%。圖 7：煤機(jī)設(shè)備投資構(gòu)成圖 8：綜采設(shè)備價(jià)值量占比分布情況30%70%綜采設(shè)備其他設(shè)備10%20%45%液壓支架采煤機(jī) 掘進(jìn)機(jī)刮板輸送機(jī)12%其他13%資料來(lái)源：創(chuàng)力集團(tuán)招股書，資料來(lái)源：創(chuàng)力集團(tuán)招股書，掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)機(jī)，是用于平直地面開鑿巷道的機(jī)器，煤礦巷道的快速掘進(jìn)是保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。掘進(jìn)機(jī)的類型很多，按照截割巖石的硬度系數(shù) f 值，掘進(jìn)機(jī)又可以分為煤巷掘進(jìn)機(jī)（f 小于等于 4）、半煤巷掘進(jìn)機(jī)（f 小于等于 6 的煤或軟巖石巷道）、巖巷掘進(jìn)機(jī)（f 大約等于 6 的

7、研磨性較高的巖石巷）。一般前兩者是在煤炭開采領(lǐng)域使用率較高，根據(jù)國(guó)家能源招標(biāo)網(wǎng)，煤巷、半煤巖巷掘進(jìn)約占煤礦巷道總工程量的 70%。掘進(jìn)機(jī)主要切割、裝運(yùn)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、噴霧除塵系統(tǒng)等組成。1）切割機(jī)構(gòu)，又稱為工作機(jī)構(gòu)，直接在工作面破碎煤巖,目前應(yīng)用普遍是懸臂式工作機(jī)構(gòu)；2）裝運(yùn)機(jī)構(gòu)，由耙爪,刮板輸送機(jī)組成；3）行走機(jī)構(gòu)，目前掘進(jìn)機(jī)采用的多為履帶行走；4）液壓系統(tǒng).由油泵,油馬達(dá),油缸,控制閥組成；4）電氣系統(tǒng)，是掘進(jìn)機(jī)的動(dòng)力源,并驅(qū)動(dòng),控制各電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行,同時(shí)提供各種電氣保護(hù)；5）噴霧除塵系統(tǒng)的作用是采用內(nèi)外噴霧來(lái)降塵和冷卻。目前，我國(guó)是全球范圍內(nèi)少數(shù)具有掘進(jìn)機(jī)自主生產(chǎn)能力的國(guó)家

8、之一，國(guó)產(chǎn)隧道掘進(jìn)機(jī)的市占率在 90%以上，海外出口規(guī)模也在不斷增長(zhǎng)。競(jìng)爭(zhēng)格局方面，掘進(jìn)機(jī)市場(chǎng)行業(yè)集中度較高。三一國(guó)際是國(guó)內(nèi)掘進(jìn)機(jī)龍頭企業(yè)，2004 年退出煤礦掘進(jìn)機(jī)開始進(jìn)入煤機(jī)行業(yè)。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)數(shù)據(jù)，2018 年三一國(guó)際在煤礦掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)域市占率達(dá)到 53%。除此之外，創(chuàng)力集團(tuán)、天地科技、中煤能源也占有較高市場(chǎng)份額。采煤機(jī)采煤機(jī)是以旋轉(zhuǎn)工作機(jī)構(gòu)破煤，并將煤裝入輸送機(jī)或其他運(yùn)輸設(shè)備的機(jī)械設(shè)備，使用采煤機(jī)完成機(jī)械掏槽作業(yè)，改變了采煤工作面采用手工掏槽作業(yè)的落后工藝，與炮采工藝相比，改善了采煤工人的勞動(dòng)安全生產(chǎn)條件，確保采煤工作面正規(guī)循環(huán)作業(yè)，增加塊煤率。由于采煤機(jī)是集機(jī)械、電氣、液壓為一體的大型

9、復(fù)雜系統(tǒng)，工作環(huán)境惡劣，因此出現(xiàn)故障將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)采煤工作的中斷，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，采煤機(jī)一般由截割部、裝載部、行走部 (牽引部)、電動(dòng)機(jī)、操作控制系統(tǒng)和輔助裝置等部分組成。1）截割部的作用是實(shí)現(xiàn)截割、破碎，其上裝有截齒，可將煤破落下來(lái)； 2）裝載部的作用是將破落下來(lái)的煤礦裝入工作面輸送機(jī)的部分；3）行走部又稱牽引部，現(xiàn)代采煤機(jī)基本采用無(wú)鏈牽引，驅(qū)動(dòng)裝置包括調(diào)速系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)裝置。4）操控系統(tǒng)用于控制電源和工況狀態(tài)，按工作原理可以分為機(jī)械控制、液壓控制、電氣控制三種。競(jìng)爭(zhēng)格局方面，采煤機(jī)基本成寡頭壟斷格局，據(jù)中國(guó)煤炭機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)、

10、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 2020 年數(shù)據(jù)，我國(guó)采煤機(jī)市場(chǎng)中太原礦機(jī)、西安煤機(jī)、上海創(chuàng)力占有較高市場(chǎng)份額，分別為 21%、16%、15%。圖 9：采煤機(jī)競(jìng)爭(zhēng)格局圖 10：刮板輸送機(jī)競(jìng)爭(zhēng)格局其他, 32%遼源煤機(jī), 7%無(wú)錫盛達(dá),9%太原礦機(jī), 21%西安煤機(jī), 16%上海創(chuàng)力, 15%其他, 73%張家口煤機(jī), 10%吉林蛟河, 5%山西煤機(jī),天4地%奔牛, 袞礦3%大陸機(jī)械, 3%沂州通用機(jī)械, 2%資料來(lái)源：煤炭工業(yè)機(jī)械制造年報(bào)、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，資料來(lái)源：中國(guó)煤炭機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，刮板輸送機(jī)刮板輸送機(jī)是用刮板鏈牽引，在槽內(nèi)運(yùn)送散料的輸送設(shè)備。刮板輸送機(jī)不僅用于運(yùn)送煤和物料，而且是采煤機(jī)的

11、運(yùn)行軌道，刮板輸送機(jī)保持連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是煤炭生產(chǎn)正常進(jìn)行的必要條件。刮板輸送機(jī)的種類有很多種，但基本結(jié)構(gòu)都是由機(jī)頭部、機(jī)身、機(jī)尾、輔助設(shè)備四部構(gòu)成。牽引構(gòu)件是刮板鏈，溜槽是承載裝置，一般刮板鏈在溜槽的底部。其工作原理是，將敞開的溜槽，作為煤炭、矸石或物料等的承受件，將刮板固定在鏈條上（組成刮板鏈），作為牽引構(gòu)件。當(dāng)機(jī)頭傳動(dòng)部啟動(dòng)后，帶動(dòng)機(jī)頭軸上的鏈輪旋轉(zhuǎn)，使刮板鏈循環(huán)運(yùn)行帶動(dòng)物料沿著溜槽移動(dòng)，直至到機(jī)頭部卸載。刮板鏈繞過鏈輪作無(wú)級(jí)閉合循環(huán)運(yùn)行，完成物料的輸送。相比“三機(jī)一架”中其他設(shè)備，刮板輸送機(jī)的技術(shù)門檻較低，各廠家技術(shù)差距不大，因此市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局也較為分散，競(jìng)爭(zhēng)最為激烈。據(jù)中國(guó)煤炭機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)、前

12、瞻產(chǎn)業(yè)研究院 2020 年數(shù)據(jù)，張家口、吉林蛟河、山西煤機(jī)等市占率較高。未來(lái)，刮板輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在設(shè)備重型化、自動(dòng)化、智能化。1）重型化：隨著煤機(jī)裝機(jī)功率不斷提升、重量增大，未來(lái)國(guó)內(nèi)“一礦一面、一個(gè)采區(qū)、一條生產(chǎn)線”的礦區(qū)將逐漸增加，工作面長(zhǎng)度在 300m 左右，可是實(shí)現(xiàn)日產(chǎn) 2-3 萬(wàn)噸，年產(chǎn) 500-1000 萬(wàn)噸，這就需要刮板輸送機(jī)的功率提升至 2000-3000kw，輸送能力提高至 4000 噸/小時(shí)；2）自動(dòng)化：刮板輸送機(jī)自動(dòng)化主要是根據(jù)啟動(dòng)、運(yùn)行中的負(fù)載狀況、各零部件運(yùn)行時(shí)溫度狀況、采煤機(jī)截割速度、位置等隨時(shí)調(diào)整輸送機(jī)自身的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“自我控制：，以保證設(shè)備的安全、可靠運(yùn)

13、行。自動(dòng)控制相對(duì)成熟后，最終可實(shí)現(xiàn)與液壓支架、采煤機(jī)的聯(lián)動(dòng)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作面的自動(dòng)化。3）智能化：刮板輸送機(jī)的智能化是通過監(jiān)測(cè)和監(jiān)控裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)工況的檢測(cè)和故障診斷。例如通過對(duì)輸送機(jī)電機(jī)電壓、電流、功率、升溫等監(jiān)測(cè)供電系統(tǒng)工況，通過對(duì)減速器油質(zhì)、油位、溫升、鏈輪咒詛、刮板連的運(yùn)行等控制，來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的運(yùn)行狀況，可提前對(duì)設(shè)備維修進(jìn)行計(jì)劃，減少排除故障的時(shí)間。液壓支架液壓支架是采煤工作面用來(lái)支撐頂板、控制礦山壓力的結(jié)構(gòu)物，是綜采工作面使用的主要設(shè)備之一，它與采煤機(jī)配套使用，實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化。高端普采工作面支護(hù)頂板主要使用液壓支柱，因此液壓支架也是綜采工作面和高端普采工作面主要的差別。其作用是實(shí)現(xiàn)升

14、架（支撐頂板）、降架（脫離頂板）、移架、推動(dòng)刮板輸送機(jī)前移，以及頂板管理等一整套工序，能夠可靠地支撐頂板，有效隔離采空區(qū)，防止矸石進(jìn)入工作面，保證正常作業(yè)空間。從技術(shù)水平看，目前我國(guó)液壓支架已經(jīng)具備世界先進(jìn)水平，尤其是電液控制系統(tǒng)的創(chuàng)新打破了國(guó)外在高端支架方面的壟斷，已基本實(shí)現(xiàn)高端液壓支架的國(guó)產(chǎn)化，總產(chǎn)量位居世界第一。根據(jù)中金普華產(chǎn)業(yè)研究院，目前國(guó)內(nèi)使用的液壓支架主要有 3 種形式：進(jìn)口液壓支架配備進(jìn)口電液控制系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)液壓支架配備進(jìn)口電液控制系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)液壓支架配備大流量手動(dòng)可控制系統(tǒng)。競(jìng)爭(zhēng)格局方面，液壓支架市場(chǎng)總體上呈現(xiàn)中低端市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，高端市場(chǎng)壟斷程度較高的局面。龍頭企業(yè)鄭煤機(jī)的優(yōu)勢(shì)明顯

15、，根據(jù)中金普華產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，鄭煤機(jī)在液壓支架市場(chǎng)的占有率約為 25%，在高端液壓支架的市場(chǎng)份額達(dá)到 60%以上，連續(xù)多年市占率第一，是第二名平頂山的 2 倍多。今年我國(guó)液壓支架國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力也在逐步加強(qiáng)，出口數(shù)量逐年增加，形成了外資、民營(yíng)、國(guó)有資本、集體資本多種資本形式競(jìng)爭(zhēng)的格局。綜采設(shè)備市場(chǎng)空間測(cè)算從驅(qū)動(dòng)力角度看，煤機(jī)裝備市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)主要來(lái)源于三個(gè)方面，新增煤炭產(chǎn)能的需求、煤礦機(jī)械化率提升的需求、原有煤機(jī)的更新?lián)Q代需求。這里我們對(duì)三種需求分別進(jìn)行測(cè)算。圖 11：煤炭機(jī)械裝備行業(yè)發(fā)展驅(qū)動(dòng)力創(chuàng)力集團(tuán)招股書總體上看，2017 年以前煤炭開采和洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資的下降導(dǎo)致了近年煤機(jī)更新替換需求的下

16、滑，不過，隨著 2017 年之后固定資產(chǎn)投資的上升，預(yù)計(jì)到 2023-2024 年煤機(jī)更新替換需求將開始逐漸回升。綜合后文對(duì)機(jī)械化需求、更新替換需求、新增需求的測(cè)算，預(yù)計(jì) 2022- 2025 年綜采設(shè)備市場(chǎng)空間分別為 651 億元、615 億元、586 億元、597 億元，合計(jì)對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間 2450 億元。表 1：綜采設(shè)備市場(chǎng)空間測(cè)算（億元）2021E2022E2023E2024E2025E22-25 年合計(jì)機(jī)械化需求20.420.620.720.921.083.2更新替換需求653.9576.7526.6531.5576.12210.9新增需求14.054.068.034.00.0156.

17、0年合計(jì)688.3651.3615.3586.4597.12450.1資料來(lái)源：預(yù)測(cè)機(jī)械化需求：采掘機(jī)械化率已處于較高水平機(jī)械化需求，這里指煤礦機(jī)械化率提升帶來(lái)的需求。據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)大型煤炭企業(yè)采煤機(jī)械化程度由 1978 年的 32.34%提高至 2020 年的 98.9%。不過，這只是大型煤礦機(jī)械化程度，考慮其余煤礦機(jī)械化程度可能較為較低，全國(guó)采煤機(jī)械化程度或低于這一水平。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2010 年，我國(guó)采煤機(jī)械化率及掘進(jìn)機(jī)械化率分別為 65%和 52%，根據(jù)我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃，2020 年我國(guó)采煤機(jī)械化程度將達(dá)到 85%，掘進(jìn)機(jī)械化程度將達(dá)到 65%，

18、到“十四五”末，煤礦采煤機(jī)械化程度將達(dá)到 90%以上，掘進(jìn)機(jī)械化程度達(dá)到 75%以上?；诖?，我們假設(shè) 2021-2025 年每年采煤機(jī)械化水平提升 1%，掘進(jìn)機(jī)械化水平提升 2%。考慮到采煤所需煤機(jī)設(shè)備更多，價(jià)值量也更大，這里按照綜采設(shè)備中設(shè)備價(jià)值量比重來(lái)計(jì)算采、掘機(jī)械化對(duì)煤機(jī)需求的拉動(dòng)作用，即采煤機(jī)械化對(duì)煤機(jī)需求的拉動(dòng)作用占 88%，掘進(jìn)機(jī)械化對(duì)煤機(jī)需求的拉動(dòng)作用占 12%，總體上，“十四五”期間每年采、掘二者機(jī)械化率提升 1.1%。值得注意的是，未來(lái)幾年掘進(jìn)的機(jī)械化率提升空間和速度將大于采煤，其主要原因是掘進(jìn)的工況較為惡劣，機(jī)械化率較低。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)，從煤炭工業(yè)“十四五”結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)

19、意見（征求意見稿）來(lái)看，“十四五”的產(chǎn)量增量約為 2 億噸的累積增長(zhǎng)，平均每年約 4000 萬(wàn)噸的新增產(chǎn)能，即相對(duì)目前產(chǎn)能水平約為 1%的微幅增長(zhǎng)。同時(shí)，未來(lái)在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的約束下，需求端長(zhǎng)期是縮減趨勢(shì)，新增產(chǎn)能量預(yù)計(jì)長(zhǎng)期也將趨零。據(jù)此，可以大致測(cè)算出 2022-2025 年原煤產(chǎn)量及產(chǎn)能。單位產(chǎn)能對(duì)應(yīng)設(shè)備價(jià)值量方面，根據(jù)大同煤礦張東方年產(chǎn)千萬(wàn)噸礦井綜采設(shè)備國(guó)產(chǎn)化研究，年產(chǎn)量 1000 萬(wàn)噸工作面需綜采設(shè)備投資 2.5-3.4 億元（價(jià)格因國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口設(shè)備不同），據(jù)此可以大致測(cè)算出，每?jī)|噸產(chǎn)量對(duì)應(yīng)綜采設(shè)備投資 25-34 億元，對(duì)應(yīng)“三機(jī)一架”投資 20-27.2 億元?；谝陨蠝y(cè)算邏

20、輯，預(yù)計(jì) 2022-2025 年每年由機(jī)械化率提升帶來(lái)綜采設(shè)備需求分別為 20.6億、20.7 億、20.9 億、21 億，合計(jì)約 83 億元市場(chǎng)空間。圖 12：全國(guó)采煤機(jī)械化率水平圖 13：全國(guó)掘進(jìn)機(jī)械化率水平100%90%80%70%60%50%201020152020E2025E4.0% 復(fù)合增長(zhǎng)率（右軸）3.18% 85%采煤機(jī)械化水平（左軸）90%76%2.26%65%1.15%3.0%2.0%1.0%0.0%80%70%60%50%201020152020E2025E4.0%掘進(jìn)機(jī)械化水平（左軸） 機(jī)械化率增長(zhǎng)率（右軸） 75%2.90%2.31%2.21%65%58%52%3.0

21、%2.0%1.0%0.0%前瞻網(wǎng)，2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告前瞻網(wǎng)，2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告更新需求：傳統(tǒng)煤機(jī)需求主要支撐，剛需釋放減弱行業(yè)波動(dòng)性替換需求是指原有已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的礦井對(duì)設(shè)備的更新需求。測(cè)算歷年綜采設(shè)備投資：煤炭開采與洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資一般可以分為 3 部分：建設(shè)安裝工程、設(shè)備工具購(gòu)置、其他費(fèi)用。根據(jù)煤寶電子商務(wù)、創(chuàng)力集團(tuán)招股書數(shù)據(jù)，煤炭企業(yè)設(shè)備投資一般占固定資產(chǎn)投資的 30%，其中，綜采設(shè)備占比為 70%，即綜采設(shè)備占固定資產(chǎn)投資的 21%。另外，綜采設(shè)備中，“三機(jī)”占比為 35%，“一架”占比為 45%。根據(jù)歷年煤炭開采和洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資，可大致測(cè)算出歷年煤機(jī)

22、“三機(jī)一架”設(shè)備投資。測(cè)算歷年設(shè)備更新替換需求：煤機(jī)產(chǎn)品所處生產(chǎn)環(huán)境惡劣，部分產(chǎn)品依靠機(jī)械的物理磨損換取產(chǎn)量，因此消耗大，壽命較短。根據(jù)煤寶電子商務(wù)數(shù)據(jù)，不同產(chǎn)品煤機(jī)使用壽命各有不同，其中“三機(jī)”壽命較短，在 3-5 年，“一架”壽命較長(zhǎng)，在 5-8 年之間?？紤]到“三機(jī)”與“一架”的使用壽命不同，我們假設(shè)第 t 年的“三機(jī)”的更新替換需求為 t-3、t-4、t-5、t-6、t-7 年的“三機(jī)”設(shè)備投資的平均值（5 年平滑），第 t 年的液壓支架投資對(duì)應(yīng) t-5、t-6、t-7、t-8 年液壓支架投資的平均值?；诖?，可以測(cè)算出歷年“三機(jī)一架”及所有綜采設(shè)備的替換需求。圖 14：固定資產(chǎn)投資、

23、行業(yè)利潤(rùn)總額、原煤產(chǎn)量變化圖 15：固定資產(chǎn)投資、利潤(rùn)總額、原煤產(chǎn)量增速變化 固定資產(chǎn)投資完成額:煤炭開采和洗選業(yè)（億元，左軸）煤炭開采和洗選業(yè)利潤(rùn)總額（億元，左軸）原煤產(chǎn)量（億噸，右軸）6,000505,000404,000303,0002,000201,0001000 80%60%40%20%0%-20%-40% 固定投資額同比增速（左軸） 原煤產(chǎn)量同比增速（左軸）利潤(rùn)總額同比增速（右軸）2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021200%150%100%50%0%-50%-100%國(guó)家統(tǒng)計(jì)局國(guó)家統(tǒng)計(jì)局預(yù)測(cè)未來(lái)設(shè)備投資及替換需求：從歷史

24、數(shù)據(jù)看，煤炭開采和洗選業(yè)固定資產(chǎn)投資額與該行業(yè)利潤(rùn)總額高度相關(guān)。2011-2013 年、2015-2017 年、2017-2019 年數(shù)據(jù)表明，一般固定投資額的拐點(diǎn)會(huì)比行業(yè)利潤(rùn)總額滯后?？紤]到 2021 年煤炭?jī)r(jià)格高漲，煤炭行業(yè)盈利情況較好，假設(shè)2022 年煤炭開采和洗選行業(yè)固定資產(chǎn)投資額增速為 20%。按照綜采設(shè)備及“三機(jī)一架”占比，進(jìn)而可以測(cè)算出 21-25 年設(shè)備替換需求。值得注意的是，2016-2020 年期間，我們按照各類設(shè)備占固定資產(chǎn)投資比重所計(jì)算出的理論設(shè)備投資額，要低于根據(jù)使用壽命推算出的實(shí)際設(shè)備更新替換需求，這主要是由于供給側(cè)改革期間，大量過剩產(chǎn)能退出，在建煤礦產(chǎn)能也無(wú)明顯提

25、升，固定資產(chǎn)投資無(wú)顯著回升。相比之下，煤機(jī)正常更新替換對(duì)應(yīng)剛性需求的釋放，這也表明，更新需求在固定資產(chǎn)投資中所占比例在不斷提升。未來(lái)，隨著更新需求在總需求中占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，市場(chǎng)將接近于完全更新市場(chǎng)，剛性需求的釋放將使煤機(jī)設(shè)備的需求波動(dòng)性逐漸減弱。綜采設(shè)備投資（理論值）綜采設(shè)備更新替換需求（實(shí)際值）圖 16：綜采設(shè)備投資及更新替換需求測(cè)算（億元）圖 17：“三機(jī)一架”投資及更新替換需求測(cè)算（億元）1500100050001000三機(jī)一架”投資（理論值） ”三機(jī)一架“更新替換需求8006004002000 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局國(guó)家統(tǒng)計(jì)局考慮到更新替代屬于剛性需求，這里我們使用測(cè)算的實(shí)際更新替代需求代表當(dāng)年

26、更新提到帶需求帶來(lái)的煤機(jī)市場(chǎng)規(guī)模，而不使用理論值。對(duì)應(yīng) 2021-2025 年綜采設(shè)備更新替換需求分別為 654 億、577 億、527 億、532 億、576 億。鑒于 2018 年之后煤炭開采和洗選業(yè)固定資產(chǎn)投資額逐漸回升，未來(lái)幾年更新替換需求也將緩慢回升，預(yù)計(jì)拐點(diǎn)將出現(xiàn)在 2022 年。新增需求：煤炭緊缺背景下，新增煤機(jī)需求有望逐步釋放新增需求是指由每年新增礦井產(chǎn)能帶來(lái)的煤機(jī)設(shè)備需求。據(jù)立鼎產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)，從煤炭工業(yè)“十四五”結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)意見（征求意見稿）來(lái)看，“十四五”的產(chǎn)量增量約為 2 億噸的累積增長(zhǎng)，平均每年約 4000 萬(wàn)噸的新增產(chǎn)能，即相對(duì)目前產(chǎn)能水平約為 1%的微幅增長(zhǎng)。不可否認(rèn)

27、的是，未來(lái)在“碳達(dá)峰”和“碳中和”的約束下，需求端在長(zhǎng)期內(nèi)將是縮減趨勢(shì)，新增產(chǎn)能也將趨零。不過，去年煤炭?jī)r(jià)格飆漲，背后反應(yīng)的是煤炭供需的失衡。據(jù) Mysteel 數(shù)據(jù)，秦皇島港 Q5500 動(dòng)力煤平倉(cāng)價(jià)從 2021 年初的 845 元/噸，一度上漲至 10 月 18 日的 2600元/噸，漲幅達(dá) 207.7%。雖然四季度開始，部分產(chǎn)能核增加新增產(chǎn)能釋放在一定程度上緩解了供需缺口，但截至 2022 年 3 月 11 日，秦皇島港 Q5500 動(dòng)力煤平倉(cāng)價(jià)依然維持在 1700 元/噸高位，這表明煤炭供需缺口依然存在。從供給端看，2021 年 6、7 月份原煤產(chǎn)量均低于 2019-2020 年，三季

28、度煤炭供需缺口擴(kuò)大后，產(chǎn)量快速上升，直至今年 1-2 月，煤炭產(chǎn)量達(dá) 6.87 億噸，依然高于往年同期。進(jìn)口方面，據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù)，我國(guó) 1-2 月進(jìn)口煤總量為 3539.1 萬(wàn)噸，同比下降 14%，創(chuàng)下近 10 年來(lái)僅次于供給側(cè)改革期間的最低水平，其主要原因在于我國(guó)煤炭進(jìn)口最大來(lái)源地印度尼西亞（約占我國(guó)進(jìn)口量 60%）于今年 1 月開始禁止煤炭出口，影響較大。另一方面，俄務(wù)沖突尚未緩和，海外煤炭需求提升推高煤炭?jī)r(jià)格，國(guó)內(nèi)外煤炭?jī)r(jià)格倒掛進(jìn)一步抑制了煤炭進(jìn)口需求。圖 18：秦皇島港 Q5500 動(dòng)力煤平倉(cāng)價(jià)（元噸）圖 19：2017-2021 年原煤月度產(chǎn)量變化（億噸） 2020年2022年201

29、8年 2019年2021年300025002000150010005001月2日1月21日2月9日2月28日3月19日4月8日4月27日5月17日6月5日6月24日7月13日8月1日8月20日9月8日9月27日10月23日11月11日11月30日12月19日04.13.93.73.53.33.12.92.72.52017年2019年2021年2018年2020年2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月11月12月Mysteel注：數(shù)據(jù)截至 2022 年 3 月 11 日國(guó)家統(tǒng)計(jì)局圖 20：歷年 1-2 月原煤產(chǎn)量（億噸）圖 21：歷年 1-2 月煤炭進(jìn)口量（萬(wàn)噸）6.876.18

30、5.165.40 5.30 5.35 5.475.13 5.07 5.16 5.144.897.57.06.56.05.55.04.54.080006,7955,8735,3854,872 5,1144,0204,2594,1123,2043,5392,6642,877600040002000國(guó)家統(tǒng)計(jì)局國(guó)家統(tǒng)計(jì)局從需求端看，據(jù)期貨日?qǐng)?bào)網(wǎng)數(shù)據(jù)，電力行業(yè)約占動(dòng)力煤下游需求的 61%，是所有下游中占比最大的行業(yè)。一方面，2021 年火電發(fā)電量遠(yuǎn)高于往年同期水平，在產(chǎn)能釋放不足的背景下加劇了供需缺口的擴(kuò)大。其主要原因在于疫情后高能耗產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量的提升，以及新能源發(fā)力不足，導(dǎo)致火電需求超預(yù)期。四季度在“能耗

31、雙控”背景下，火電發(fā)電量增速有所放緩。不過，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，今年 1-2 月全國(guó)發(fā)電量達(dá) 13141 億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng) 4%，再次回到高位。另一方面，電廠存煤可用天數(shù)通?？梢杂脕?lái)衡量電廠動(dòng)力煤庫(kù)存水平，通常其安全邊際為 18 天。去年2-9 月我國(guó)重點(diǎn)電廠存煤可用天數(shù)均低于 18 天，遠(yuǎn)低于往年同期水平，四季度在增產(chǎn)措施下，可用天數(shù)逐漸回升。但 2022 年 1 月可用天數(shù)再次下降至 15 天。圖 22：2018-2021 年火電發(fā)電量（億千瓦時(shí)）圖 23：2018-2021 年電廠存煤可用天數(shù)（天）2018年2020年2019年2021年2018年 2020年2019年2021年8500

32、307500256500205500154500103月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月wind國(guó)家發(fā)改委總體上看，雖然去年四季度煤炭供應(yīng)緊張問題有所緩解，但供需缺口仍然存在。短期內(nèi)，煤炭供應(yīng)的增加仍是當(dāng)務(wù)之急?；诖耍覀兩险{(diào)對(duì)“十四五”期間煤炭產(chǎn)能釋放的預(yù)測(cè)?？紤]到 2021 年約新增煤炭先進(jìn)產(chǎn)能超 2 億噸，假設(shè) 2022-2024 年新增煤炭產(chǎn)能 3 億噸，共計(jì)對(duì)應(yīng)“十四五”期間新增煤炭產(chǎn)能 5 億噸?？紤]到煤炭產(chǎn)能釋放的緊迫性，我們假設(shè)新增產(chǎn)能主要集中在2021-2023 年完成批復(fù)，對(duì)應(yīng)每年新增產(chǎn)能 2 億、2 億、1 億噸。由于新建煤礦，尤其是井工礦的

33、建設(shè)周期較長(zhǎng)，約為 3-5 年，因此新增產(chǎn)能對(duì)應(yīng)的煤機(jī)需求有望逐年釋放， 對(duì)應(yīng) 2022-2024年每年釋放 1.6 億、2 億、1 億噸新增產(chǎn)能對(duì)煤機(jī)的需求，2021 年仍然按照原規(guī)劃，假設(shè)釋放 4000 萬(wàn)噸計(jì)算，2025 年假設(shè)更新需求為 0。單位產(chǎn)能對(duì)應(yīng)設(shè)備價(jià)值量方面，根據(jù)大同煤礦張東方年產(chǎn)千萬(wàn)噸礦井綜采設(shè)備國(guó)產(chǎn)化研究，年產(chǎn)量 1000 萬(wàn)噸工作面需綜采設(shè)備投資 2.5-3.4 億元（價(jià)格因國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口設(shè)備不同），據(jù)此可以大致測(cè)算出，每?jī)|噸產(chǎn)量對(duì)應(yīng)綜采設(shè)備投資 25-34 億元。據(jù)此，可以大致測(cè)算出 2022-2025 年新增需求帶來(lái)的綜采設(shè)備投資分別為 54 億、68 億、34 億、0

34、 億元，合計(jì)市場(chǎng)空間為 156 億元。煤礦智能化發(fā)展進(jìn)入快車道頂層設(shè)計(jì)：政策吹暖風(fēng)，煤礦智能化進(jìn)入發(fā)展快車道雖然傳統(tǒng)煤機(jī)的需求未來(lái)將趨于平穩(wěn)，但在國(guó)家政策的引導(dǎo)和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，未來(lái)我國(guó)煤機(jī)行業(yè)智能化需求潛力巨大。從過去幾年原煤產(chǎn)量看，過去近 10 年，我國(guó)原煤產(chǎn)量先后經(jīng)歷了供給側(cè)改革前后的上漲、下跌和回升，然而煤礦安全水平卻在不斷提升，百萬(wàn)噸死亡率基本成逐年下降趨勢(shì)，這要得益于煤礦機(jī)械化、智能化推進(jìn)對(duì)少人化、無(wú)人化的推動(dòng)，以及政策層面對(duì)于安全生產(chǎn)的高度重視。不過，目前我國(guó)的煤礦安全水平與世界主要產(chǎn)煤國(guó)家仍然存在一定差距。據(jù)美國(guó)勞工部數(shù)據(jù)， 2020 年美國(guó)煤礦死亡人數(shù)為 5 人，澳大利亞為 7

35、 人，折合百萬(wàn)噸死亡率均在 1-2%，這也表明，我國(guó)煤礦在少人化、無(wú)人化方面還有更多提升空間。圖 24：全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率圖 25：2020 年各國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率情況對(duì)比1原煤產(chǎn)量（億噸，右軸）80.3%全國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率（左軸）56.4%37.4%29.3%25.7%16.2% 15.6%10.6% 9.3% 8.3% 5.8%0.80.60.40.204540354.43%00.070.060.050.040.030.020.010.005.80%1.67%0.93%中國(guó)美國(guó)澳大利亞國(guó)家安全監(jiān)管總局DOL，國(guó)際煤炭網(wǎng)，Safe Work Australia,從 2016-2021 年

36、，中國(guó)政府對(duì)智能礦山的重視程度逐步加強(qiáng)，并給出相應(yīng)的指導(dǎo)意見與建議，智能化礦山的種類也從煤礦逐步延伸到非煤類礦山。尤其 2020 年 3 月，為推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、提升煤礦智能化水平，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、應(yīng)急部、國(guó)家煤礦安監(jiān)局、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部、科技部、教育部研究制定了關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見。其中，提出三個(gè)階段性目標(biāo)表明，未來(lái)在國(guó)家政策的引導(dǎo)和市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)煤機(jī)行業(yè)智能化需求潛力巨大。表 2：2015-2021 年我國(guó)煤礦智能化政策匯總時(shí)間部門政策具體細(xì)節(jié)2021 年 6 月2020 年 11 月國(guó)家能源局、國(guó)家礦山安全監(jiān)察局中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)煤礦智能化

37、建設(shè)指南（2021 年版）煤炭工業(yè)“十四五”高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見關(guān)于開展首批智能化重點(diǎn)突破智能化煤礦綜合管控平臺(tái)、智能綜采（放）、智能快速掘進(jìn)、智能主輔運(yùn)輸、智能安監(jiān)、選煤、智能機(jī)器人等系列關(guān)鍵技術(shù)與裝備。爭(zhēng)取在“十四五”末期全國(guó)煤礦數(shù)量控制在 4000 處以內(nèi)，大型煤礦產(chǎn)量占 85%以上，大型煤炭基地產(chǎn)量占 97%以上；建成煤礦智能化采掘工作面 1000 處以上到 2021 年底，建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦，初步形成煤礦生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動(dòng)化運(yùn)行技術(shù)體系，2020 年 7 月國(guó)家能源局2020 年 3 月發(fā)改委、國(guó)家能源局等八部門示范煤礦建設(shè)推薦工作有關(guān)事項(xiàng)的通知

38、關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無(wú)人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無(wú)人值守與遠(yuǎn)程監(jiān)控。推動(dòng)智能化技術(shù)與煤炭產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，提升煤礦智能化水平，促進(jìn)我國(guó)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。鼓勵(lì)煤礦生產(chǎn)過程綜合監(jiān)控技術(shù)、裝備開發(fā)與應(yīng)用和煤礦智能化開采2019 年 11 月國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整知道目錄（2019 年本）技術(shù)及煤礦機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用，限制采用非機(jī)械化開采工藝的煤礦項(xiàng) 目、煤炭資源回收率達(dá)不到國(guó)家規(guī)定要求的煤礦項(xiàng)目、未按國(guó)家規(guī)定程序報(bào)批礦區(qū)總體規(guī)劃的煤礦項(xiàng)目30 萬(wàn)噸/年以下煤礦普遍生產(chǎn)效率低、技術(shù)裝備水平低、安全保障程2019 年 8 月發(fā)改委、財(cái)政部等六部門

39、2019 年 5 月發(fā)改委國(guó)家煤礦安全監(jiān)30 萬(wàn)噸/年以下煤礦分類處置工作方案 關(guān)于做好 2019 年重點(diǎn)領(lǐng)域化解產(chǎn)能過剩產(chǎn)能工作的通知煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)度低。煤炭去產(chǎn)能由總量去產(chǎn)能轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)性去產(chǎn)能、系統(tǒng)性優(yōu)產(chǎn)能，需要繼續(xù)淘汰落后產(chǎn)能，有序釋放先進(jìn)產(chǎn)能，進(jìn)一步推動(dòng)煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。鞏固煤炭去產(chǎn)能成果，加快出清“僵尸企業(yè)”，加快退出落后和不安全的煤礦等措施。引導(dǎo)煤炭企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、機(jī)器人制造企業(yè)和全社會(huì)參與研發(fā)應(yīng)用，2019 年 1 月察局2018 年 1 月財(cái)政部等六部門國(guó)家安全監(jiān)管總目錄關(guān)于調(diào)整重大技術(shù)裝備進(jìn)口稅收政策有關(guān)目錄通知單班入井超千人礦井把握煤礦安全需求重點(diǎn)，鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，力爭(zhēng)盡快

40、在煤礦機(jī)器人技術(shù)上有新的突破，使煤礦實(shí)現(xiàn)“少人則安、無(wú)人則安”。對(duì)符合規(guī)定條件的國(guó)內(nèi)企業(yè)為生產(chǎn)國(guó)家支持發(fā)展的重大技術(shù)裝備或產(chǎn)品而確有必要進(jìn)口的部分關(guān)鍵零部件及原材料,免征關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅。深入推進(jìn)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”，力爭(zhēng)到 2018 年底所有千人礦井下井人數(shù)減少 30%以上，單班下井人員減少到千人以內(nèi),科技支2017 年 2 月2016 年 2 月局、國(guó)家煤礦安監(jiān)局發(fā)展改革委、能源局、工業(yè)和信息化部科技減人工作方案關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見關(guān)于開展“機(jī)械化換撐作用顯著增強(qiáng),安全生產(chǎn)基礎(chǔ)保障能力大幅提升以智能化為基礎(chǔ)，緊緊圍繞構(gòu)建綠色低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體 系，促

41、進(jìn)能源和信息深度融合，推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)發(fā)展。重點(diǎn)是以機(jī)械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動(dòng)化控制減少人為操作，大2015 年 6 月國(guó)家監(jiān)管總局人、自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)的通知力提高企業(yè)安全生產(chǎn)科技保障能力。資料來(lái)源：各政府部門官網(wǎng)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，硬件支持：機(jī)械化為智能化奠定基礎(chǔ)我國(guó)煤炭資源分布廣、煤層埋藏深，據(jù)中國(guó)礦業(yè)報(bào)2022年1月報(bào)道，我國(guó)井工礦在數(shù)量上占比高達(dá)80%，遠(yuǎn)超露天礦。井工礦開采難度大，地質(zhì)環(huán)境惡劣，因此智能化技術(shù)對(duì)煤礦產(chǎn)量、生產(chǎn)效率、安全水平的提升至關(guān)重要。從歷史發(fā)展角度看，采煤工藝經(jīng)歷了炮采、普采、高端普采、綜采的演變過程。可以說(shuō)，綜采設(shè)備相比此前的炮

42、采、普采已經(jīng)在很大程度上減少了人力。不過在現(xiàn)階段，即使是綜采設(shè)備也大部分需要人的控制，而未來(lái)的發(fā)展方向，智能化采煤（即“智采），將在原有綜采設(shè)備基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化，使其能夠根據(jù)實(shí)時(shí)開采信息實(shí)現(xiàn)自主控制，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人化作業(yè)。表 3：采煤工藝的演化采煤工藝具體方法炮采通過爆破落煤，人工裝煤，機(jī)械化運(yùn)煤，用單體支柱和頂梁或懸移液壓支架支護(hù)工作空間頂板普采普通機(jī)械化采煤，特點(diǎn)是用采煤機(jī)同事完成落煤、裝煤，而運(yùn)煤、頂板支護(hù)和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。綜采綜合機(jī)械化采煤，落梅、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)、踩空區(qū)處理五個(gè)程序全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，不需要人工。高端普采處于普采與綜采之間，采煤機(jī)割煤裝煤、刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、單體

43、液壓支護(hù)資料來(lái)源：煤礦安全網(wǎng)，從采煤技術(shù)的發(fā)展歷史看，智能化采煤技術(shù)是在動(dòng)力化、機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。1）動(dòng)力化：早在蒸汽機(jī)時(shí)代，采煤只有蒸汽驅(qū)動(dòng)的提升機(jī)、排水泵、井下軌道運(yùn)輸車，這些機(jī)器主要提供“助人”的作用。2）機(jī)械化：20世紀(jì)50年代，普采機(jī)組誕生之后，出現(xiàn)了流程式采煤技術(shù)，需要靠礦工觀察工作面狀態(tài)，手動(dòng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制，這一階段機(jī)器主要提供 “替人”作用。3）自動(dòng)化：進(jìn)入21世紀(jì)，綜采設(shè)備可以通過單參數(shù)（如采煤機(jī)速度、調(diào)高、液壓支架移動(dòng)）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)“機(jī)械化減人、自動(dòng)化換人”；4）信息化：至2010年附近，綜采設(shè)備可以通過多參數(shù)綜合優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)信息化“替人

44、”；5）智能化：目前，我國(guó)正處于從信息化向智能化升級(jí)的階段，據(jù)我國(guó)智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)，預(yù)計(jì)到2025年左右，將實(shí)現(xiàn)初級(jí)智能化采煤作業(yè)，到2035年左右實(shí)現(xiàn)半自助控制的中級(jí)智能化采煤，基本跨入智采工作面無(wú)人化作業(yè)階段。機(jī)械化是智能化的基礎(chǔ)，與智能化不可分割。作為煤炭智能化的基礎(chǔ)和必經(jīng)之路，機(jī)械化可提高煤炭開采效率，減少事故發(fā)生率。據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)大型煤炭企業(yè)采煤機(jī)械化程度由1978年的32.34%提高至2020年的98.9%。可以說(shuō)，目前我國(guó)大型煤炭企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)械化，為智能化開采奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。圖 26：采煤工作面技術(shù)發(fā)展階段圖 27：大型煤企采煤機(jī)械化程

45、度變化120%100%80%60%40%20%0%95.3%89.7%97.8% 97.9%98.7% 98.9%81.5%73.6%58.0%32.5%1978 1988 1998 2003 2008 2013 2017 2018 2019 2020我國(guó)智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)，中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院基礎(chǔ)架構(gòu)：IT 基礎(chǔ)架構(gòu)持續(xù)推進(jìn)提供技術(shù)支撐具體而言，智能化綜采系統(tǒng)主要由地面監(jiān)控中心、井下順槽、綜采工作面三部分組成。1）地面監(jiān)控中心：通過礦井環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)井下巷道、工作面、設(shè)備、人員、車輛等的全方位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及相關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制；2）順槽：通過布設(shè)供電系統(tǒng)、供液系統(tǒng)以及集控系統(tǒng)

46、等作為輔助設(shè)備，為工作面裝備提供電液及裝備運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能；3）工作面：位于井下采場(chǎng)，“三機(jī)一架“等核心裝備之間協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)采、支、運(yùn)等工作。5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)解決系統(tǒng)架構(gòu)和互通、數(shù)據(jù)處理決策及高級(jí)計(jì)算問題，其通過科技賦能的形式推動(dòng)智能礦山建設(shè)。其中，華為發(fā)布的智能礦山聯(lián)合解決方案綜合了業(yè)界在智能礦山建設(shè)上的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合 ICT 技術(shù)，形成了“3 個(gè) 1+N+5”的智能礦山整體架構(gòu)，從而提升礦企本質(zhì)安全生產(chǎn)水平。而華為推出的鴻蒙礦山操作系統(tǒng)礦鴻，也將從四個(gè)方面助力煤礦產(chǎn)業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型：一是共同打造煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、建設(shè)未來(lái)煤礦，有效解決“產(chǎn)業(yè)安全”問題；

47、二是通過制定煤礦行業(yè)接口、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，有效推進(jìn)行業(yè)適配；三是打磨煤礦工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制體系的安全可信；四是構(gòu)建煤礦工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，推進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)和能源經(jīng)濟(jì)的融合，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。圖 28：智能化綜采系統(tǒng)框架圖 29：“3 個(gè) 1+N+5”智能礦山整體架構(gòu)煤礦綜采裝備智能化技術(shù)研究現(xiàn)狀概述華為官網(wǎng)國(guó)內(nèi)礦山在智能化領(lǐng)域的實(shí)踐探索據(jù)中國(guó)煤碳報(bào)報(bào)道，截至 2021 年底，全國(guó)智能化采掘工作面已達(dá) 687 個(gè)，其中智能化采煤工作面 431 個(gè)，占比 63%，智能化掘進(jìn)工作面 256 個(gè)，占比 37%；已有 26 種煤礦機(jī)器人在煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)不同程度的應(yīng)用。按照煤礦安全專項(xiàng)整治三年行動(dòng)

48、實(shí)施方案，2022 年要力爭(zhēng)采掘智能化工作面達(dá)到 1000 個(gè)以上，有智能化的礦井產(chǎn)能達(dá)到 10 億噸至 15 億噸，建成一批 100人以下少人智能化礦井。圖 30：我國(guó)智能化采掘工作面數(shù)量（個(gè)）圖 31：2021 年智能化采掘工作面構(gòu)成15001000智能化采掘工作面同比增速299%1000400%智能化掘進(jìn)工作面37%智能化采煤工作面63%300%5003027580244%49480%68739%200%100%46%0%201520182019202020212022E國(guó)家礦山安監(jiān)局，中國(guó)煤碳報(bào)，人民日?qǐng)?bào)國(guó)家礦山安監(jiān)局國(guó)內(nèi)礦山在不同煤層厚度的智能化進(jìn)行了探索，其中，峰峰集團(tuán)、陽(yáng)煤集團(tuán)、

49、陜煤集團(tuán)在薄煤層領(lǐng)域智能化進(jìn)行探索，以晉能控股、川煤集團(tuán)、陜北礦業(yè)為主的煤炭企業(yè)在中厚煤層領(lǐng)域探索智能化，天地科技在大采高領(lǐng)域探索了綜采成套裝備智能系統(tǒng)。表 4：國(guó)內(nèi)礦山在智能化領(lǐng)域的實(shí)踐探索煤層煤炭企業(yè)煤礦探索情況薄煤層中厚煤層峰峰集團(tuán)薛村礦3 號(hào)煤層形成了在巷道進(jìn)行集中控制( 有人值守)工作面無(wú)人操作的全自動(dòng)化開采模式陽(yáng)煤集團(tuán)登茂通煤礦巷道集中控制、工作面無(wú)人操作的智能開采陜煤集團(tuán)張家峁煤礦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能達(dá)到 200 萬(wàn)噸/年的堅(jiān)硬薄煤層智能化綜采工程示范晉能控股塔山礦針對(duì)傳統(tǒng)兩巷開采工藝，工作面間留有 8 米煤柱，存在資源浪費(fèi)和頂板應(yīng)力集中等制約工作面安全高效開采的問題。川煤集團(tuán)綠水洞煤礦70

50、急傾斜中厚煤層采煤。解決了全國(guó) 70急傾斜中厚煤層開采技術(shù)難題，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外 70急傾斜中厚煤層無(wú)法實(shí)現(xiàn)綜合機(jī)械化開采的空白。大高采和超大高采陜北礦業(yè)韓家灣煤炭公司天地科技陜北礦業(yè)紅柳林公司國(guó)能神東上灣煤礦紅柳林煤礦、國(guó)內(nèi)首個(gè)中厚煤層智能化“110 工法”控制系統(tǒng)，地面一鍵操作，百米井下便可輕松實(shí)現(xiàn)一整套采煤工序。煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)，并于 2012 年在 15205 綜采工作面建成了全國(guó)第一個(gè) 7 米大采高智能化綜采工作面2021 年底，國(guó)能神東上灣煤礦依托中國(guó)煤科天瑪智控承擔(dān)的神東煤炭大采高工作面智能開采安全技術(shù)集成與示范-電液控制系統(tǒng)和綜采智能化控制系統(tǒng)成套技術(shù)科研項(xiàng)目，天瑪智控自主

51、研制的基于網(wǎng)絡(luò)型控制器的 SAC 型液壓支架電液控制系統(tǒng)和基于 TOS 的 SAM 型綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)在 12403 工作面開始全面實(shí)施。通過采用 7m 超大采高大梯度過渡配套技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了堅(jiān)硬厚煤層安全、高陜煤集團(tuán)、魯能集團(tuán)三道溝煤礦效、高回采率開采，工作面年產(chǎn)量突破 10Mt，煤炭資源回采率提高約 3.23% ，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。國(guó)源礦業(yè)龍王溝煤礦全國(guó)首個(gè)特厚煤層智能化快速掘進(jìn)系統(tǒng)順利通過驗(yàn)收8222 特厚煤層工作面智能化開采。8222 工作面配套的智能化綜放開采成套特厚煤層同煤集團(tuán)塔山煤礦裝備，廣泛應(yīng)用了遠(yuǎn)距離集中供液、液壓自移式設(shè)備列車等一系列科技含量高、安全系數(shù)高的新技術(shù)、新裝

52、備。汾源煤業(yè)大傾角特厚煤層綜采放頂煤精益化開采資料來(lái)源：我國(guó)智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)，除此之外，以鄭煤機(jī)、天地科技、三一國(guó)際、創(chuàng)力集團(tuán)為主的企業(yè)，除傳統(tǒng)煤機(jī)外也在積極布局煤礦智能化技術(shù)和系統(tǒng)，在軟件和硬件上進(jìn)一步提升。表 5：智能化相關(guān)企業(yè)布局時(shí)間布局天地科技冀凱股份林州重機(jī)三一國(guó)際創(chuàng)力集團(tuán)鄭煤機(jī)“透明礦井”地質(zhì)保障技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)、機(jī)電液控?cái)?shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線分析?！盁o(wú)人巡視、遠(yuǎn)程干預(yù)”式無(wú)人化采煤控制新技術(shù)，在全國(guó)各大煤礦已廣泛推廣?！爸悄芸焖俣垦b車系統(tǒng)”，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)，提高了煤炭等散裝物料裝載運(yùn)輸行業(yè)的自動(dòng)化水平。產(chǎn)品具有自動(dòng)化程度高、

53、操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，相關(guān)產(chǎn)品通過遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，人機(jī)分離控制，自動(dòng)打孔和造穴，實(shí)現(xiàn)釋放、降低地應(yīng)力。與四川航天電液控制有限公司合作成立煤炭企業(yè)自動(dòng)化、智能化采煤項(xiàng)目研發(fā)機(jī)構(gòu)，結(jié)合公司“三機(jī)一架”的結(jié)構(gòu)特性，研究制定合作方自動(dòng)化、智能化技術(shù)的植入和配置路徑。圍繞“智慧礦山”和“智能碼頭”兩大智能應(yīng)用場(chǎng)景，專門針對(duì)智能化、無(wú)人化、電動(dòng)化等技術(shù)進(jìn)行研發(fā)和儲(chǔ)備。例如自動(dòng)掘進(jìn)技術(shù)、無(wú)人化技術(shù)、自我感知技術(shù)、工作面可視化技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、智能管理平臺(tái)等，抓住智能化機(jī)遇，全力實(shí)現(xiàn)三一國(guó)際的創(chuàng)新發(fā)展和跨越升級(jí)?；?5G+AI 技術(shù)的智慧礦山成套技術(shù)與裝備、煤礦智能洗選成套技術(shù)與裝備的安裝制

54、造、服務(wù)升級(jí)等。2010 年下線了千萬(wàn)噸級(jí)別的智能化電牽引采煤機(jī)。2020 年，鄭煤機(jī)首套成套化智能綜采工作面在平煤二礦正式投產(chǎn)，項(xiàng)目研發(fā) 1.3 米采高成套綜采機(jī)組，構(gòu)建了一體化的智能控制系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)首套由單一廠家提供成套裝備和自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化薄煤層開采工作面，使薄煤層資源由不可采、難采，向可采、高效、高質(zhì)開采轉(zhuǎn)變。資料來(lái)源：各公司官網(wǎng)，河南省工業(yè)和信息化廳，金融界網(wǎng)站，煤礦智能化滲透率及市場(chǎng)空間測(cè)算煤礦智能化滲透率測(cè)算：采煤技術(shù)走在較前列，掘進(jìn)是薄弱環(huán)節(jié)關(guān)于煤礦智能化的滲透率，我們采用兩種方式進(jìn)行測(cè)算。根據(jù)我們的測(cè)算，目前我國(guó)煤礦智能化滲透率僅在 10%左右水平，仍有巨大市場(chǎng)空間。具體而

55、言，智能化采煤的滲透率更高，約為 14%，而智能化掘進(jìn)滲透率較低，約為 4.9%。由此可見，相對(duì)于綜采智能化，掘進(jìn)裝備自動(dòng)化程度低，智能化發(fā)展滯后，成為煤礦智能化建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)。方法一：按產(chǎn)能計(jì)算，到 2022 年智能化礦井滲透率達(dá)到 18.9-28.3%煤礦數(shù)量方面，根據(jù)2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告，到“十四五”末，全國(guó)煤礦數(shù)量將控制在 4000 處左右，煤炭產(chǎn)量控制在 41 億噸左右。假設(shè) 2020 年底全國(guó)煤礦數(shù)量為 4700 處，“十四五“期間煤礦數(shù)量按照每年逐年遞減，對(duì)應(yīng) 2021 年底礦井?dāng)?shù)量 4560 處，2022 年底礦井?dāng)?shù)量為 4420 處。單井產(chǎn)能方面，考慮到 2020

56、年全國(guó)煤礦平均單井（礦）產(chǎn)能提高至 110 萬(wàn)噸/年?？紤]到2018 年平均單礦井產(chǎn)能為 92 萬(wàn)噸，2018-2020 年期間平均每年提高了 9 萬(wàn)噸產(chǎn)能，這里假設(shè)2021-2022 年單礦井產(chǎn)能平均每年提升 5 萬(wàn)噸。假設(shè)在大型現(xiàn)代化煤礦發(fā)展背景下，到 2022年單井（礦）產(chǎn)能提升至 120 萬(wàn)噸/年，則對(duì)應(yīng) 2022 年全國(guó)煤礦總產(chǎn)能為 53.04 億噸。按照此前提到的，到 2022 年智能化礦井產(chǎn)能達(dá)到 10-15 億噸，對(duì)應(yīng) 2022 年智能化礦井滲透率 18.9- 28.3%。表 6：從產(chǎn)能角度測(cè)算煤礦智能化滲透率指標(biāo)20202,021E2,022E礦井?dāng)?shù)量(處）470045604

57、420單礦井產(chǎn)能（萬(wàn)噸/年）110115120全國(guó)礦井總產(chǎn)能（億噸）51.752.4453.04智能化礦井產(chǎn)能（億噸）/10-15智能化滲透率/18.9-28.3%資料來(lái)源：2020 年煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告方法二：按工作面數(shù)量計(jì)算，目前智能化采掘工作面滲透率為 8%，其中采煤工作面智能化水平為 14%，掘進(jìn)工作面為 4.9%一般一個(gè)采（盤）區(qū)內(nèi)同一煤層的一翼最多可以布置 1 個(gè)采煤工作面和 2 個(gè)煤巷（半煤巖巷）掘進(jìn)工作面同時(shí)作業(yè)。按照“一礦一井一面“以及 2021 年四季度采礦業(yè)產(chǎn)能利用率 77%計(jì)算，則到 2021 年底全國(guó) 4560 處礦井對(duì)應(yīng)采掘工作面共計(jì) 10534 個(gè)，其中采煤工作

58、面 3511個(gè)，掘進(jìn)工作面 7022 個(gè)。據(jù)中國(guó)煤碳報(bào)報(bào)道，截至 2021 年底，全國(guó)智能化采掘工作面已達(dá) 687 個(gè)，其中智能化采煤工作面 431 個(gè)，智能化掘進(jìn)工作面 256 個(gè)。另?yè)?jù)中國(guó)網(wǎng) 2022 年 3 月 14 日?qǐng)?bào)道，安全基礎(chǔ)司司長(zhǎng)孫慶國(guó)在應(yīng)急管理部 3 月例行新聞發(fā)布會(huì)上表示，全國(guó)智能化采掘工作面已達(dá)到 813 個(gè)，其中，采煤面為 477 個(gè)，掘進(jìn)面為 336 個(gè)，分別對(duì)應(yīng)采掘工作面、采煤工作面、掘進(jìn)工作面的智能化滲透率為 8%、14%、4.9%。從以上數(shù)據(jù)可以看出，雖然掘進(jìn)工作面數(shù)量更多，但其智能化水平要遠(yuǎn)低于采煤工作面，主要原因是掘進(jìn)的工況要比采煤更加惡劣，因此，掘進(jìn)是我國(guó)

59、煤礦智能化過程中的薄弱環(huán)節(jié)，也是急需提升的環(huán)節(jié)。表 7：從工作面角度測(cè)算煤礦智能化滲透率指標(biāo)20202021E2022E礦井?dāng)?shù)量(處）a470045604420采掘工作面數(shù)量（個(gè)）a*0.77*31085710533.610210.2采煤工作面（個(gè)）36193511.23403.4掘進(jìn)工作面（個(gè)）72387022.46806.8智能化采掘工作面（個(gè)）494687813智能化采煤工作面（個(gè)）/431477智能化掘進(jìn)工作面（個(gè)）/256336智能化采掘工作面滲透率4.6%6.5%8.0%智能化采煤工作面滲透率/12.3%14.0%智能化掘進(jìn)工作面滲透率/3.6%4.9%資料來(lái)源：2020 年煤炭行

60、業(yè)發(fā)展年度報(bào)告，中國(guó)煤碳報(bào)，國(guó)家礦山安監(jiān)局，煤礦智能化市場(chǎng)空間測(cè)算根據(jù)我們的產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研，考慮各個(gè)礦井、工作面地址情況不同，每個(gè)工作面的改造成本約為 2000-3000 萬(wàn)元（包括設(shè)備升級(jí)改造，以及系統(tǒng)費(fèi)用，但不包含設(shè)備）。若考慮傳統(tǒng)設(shè)備的購(gòu)置成本，則改造成本則更高。此外，安永在 2020 年發(fā)布的智慧賦能煤炭產(chǎn)業(yè)新萬(wàn)億市場(chǎng)報(bào)告中對(duì)單礦投資改造費(fèi)用進(jìn)行了估算：按照 120 萬(wàn)噸以下、120-500 萬(wàn)噸、500 萬(wàn)噸以上年產(chǎn)能劃分，新建型礦井單礦改造費(fèi)用約在 1.95 億元人民幣至 3.85 億元人民幣之間（均值為 2.9 億元）。綜上，若全部重新購(gòu)置設(shè)備、系統(tǒng)，則建設(shè)整個(gè)智能化礦井的成本約為