科學中國人報道：

  

露天煤礦要走綠色智能發展之路

——記中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司副總經理王忠鑫

 

 人類的活動，幾乎無處不“碳”。但如今，一個以化石能源為主的時代正在慢慢結束，地球正迎來一個碳中和的時代。2016年4月22日，170多個國家領導人在紐約聯合國總部簽下《巴黎協定》，掀起了全球綠色低碳的轉型大潮。“十四五”伊始，“碳達峰”“碳中和”更是被首次寫入經濟和社會發展的五年規劃。

對此，中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司副總經理、我國首批煤礦智能化專家王忠鑫感觸頗深：“我國是煤炭生產和消費大國，能源體系以化石能源，尤其是高碳的煤炭為支撐。這決定了煤炭行業在實現‘雙碳’目標中承擔著更重的責任。因而，煤礦智能化是煤炭生產方式革命的新階段，是發展的必由之路。”

 從業十多年來，王忠鑫一直致力于露天開采理論與優化研究、資源開發規劃與設計、礦產資源開發與環境保護等領域的研究。他的許多研究成果達到國際領先水平，在煤礦中得到推廣應用，取得巨大的經濟社會效益和生態效益。作為一名“煤礦設計師”，多年來，他始終踐行著工匠精神，踏踏實實、兢兢業業。他帶領的智能化露天礦創新團隊，展現了煤炭行業智能化發展“國家隊”的擔當，為我國露天礦綠色智能發展作出了巨大的貢獻。

▲王忠鑫

 向“智能礦山”邁進

 “十四五”開局以來，我國煤礦智能化建設加快推進。數據顯示，全國有近400座煤礦正在開展智能化建設，總投資規模超過1000億元，已完成約470億元，建成智能化采掘工作面687個，在去冬今春煤炭安全增產增供中發揮了重要作用。 

“低碳能源戰略是我國由工業文明步入生態文明的通道，而對于煤礦行業來說，智能化建設則是煤炭工業高質量發展的核心技術支撐，對實現煤礦減人增安提效、促進能源綠色低碳轉型有著重要意義。”作為我國露天煤礦領域的青年科學家，王忠鑫對此深有同感，2020年以來，國家能源局等八部委聯合印發《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，就是要建立煤礦智能化發展協調機制，以提高煤炭保供能力為目標，以示范項目為抓手，全面鋪開煤礦智能化建設。 

2021年，為貫徹這份指導意見精神，科學規范有序開展煤礦智能化建設，國家能源局、國家礦山安全監察局又制定出臺了《煤礦智能化建設指南（2021年版）》（以下簡稱《指南》），而其中關于露天礦相關的內容，包括智能化礦山建設、驗收辦法等國家標準，都是由王忠鑫帶領團隊牽頭完成的。 

“《指南》作為提升行業智能化水平和規范建設工作的引導性文件，結合國內外露天煤礦智能化建設的實踐經驗、先進技術和先進理念，提出了主要建設內容，包括露天煤礦智能化建設總體設計、信息基礎設施建設、研究采用連續和半連續工藝的可行性、輔助生產系統和災害預警系統的智能化、建設信息智能綜合管控平臺5方面的重點工作。”王忠鑫告訴記者，露天煤礦智能化建設工作是一項規劃先行、有序推進、動態調整的系統性工程。為了使這項工作始終保持系統性、實效性和可操作性，《指南》提出了智能化露天煤礦總體設計的技術要求，是將信息技術與各類露天開采工藝系統進行深度融合，逐步實現露天礦生產全環節的設備大型化、少人化、無人化。 

此外，這部《指南》也為未來露天開采技術指明了發展方向：要推進大數據、人工智能、5G、邊緣計算、數字孿生等前沿技術在露天煤礦的應用，并給出了具體的應用場景。 

在露天采礦領域浸潤了多年的王忠鑫對相關工作充滿自豪感：“研究露天煤礦智能化建設規劃設計策略，厘清規劃設計的總體目標，凝練核心設計策略，統一規劃設計的內容要求和通用技術架構，明確建設技術路徑，建立科學的設計建設范式，對于保障和提升我國露天煤礦智能化建設工作效果具有重要的理論和現實意義。” 

對于露天煤礦企業開展智能化，王忠鑫則建議：“必須堅持總體設計先行的原則，做到分級有序推進，做好保障措施。”首先，智能化礦山建設是一項復雜的系統工程，涉及的專業領域多、技術復雜度高，而且有很高的系統性。建設一座既符合本礦山實際需求，又符合行業發展要求的智能化露天煤礦，需要先進的理念和強大的專業化人才隊伍作為支撐，礦山企業自行摸索很容易陷入誤區。建議企業借助“外腦”，委托具有提出礦山智能化建設整體解決方案能力的機構開展基礎診斷、總體設計及項目組織實施工作。 

其次，我國露天煤礦的煤層賦存條件復雜多樣，不同地區、不同煤層條件、不同工藝設備配置、不同運營管理模式、不同市場條件和經濟承受能力等對智能化的要求、技術路徑、發展目標等均存在差異，煤礦智能化建設不可能一蹴而就，建設標準也不能“一刀切”，而是要結合各露天礦的實際實事求是，分層次、分階段、分輕重緩急地有序推進。 

此外，礦山企業要完善組織、制度、技術、資金、人才等方面的保障措施。加強組織領導，設置智能化專職機構，鼓勵煤礦企業一把手擔任專職機構負責人，確保煤礦智能化建設各項工作有序推進。煤炭企業與相關高校、科研院所等協同合作，加強智能化煤礦核心技術與成套裝備的研發應用。加大資金投入，重點實施智能化技術與裝備研發、技術改造、工程建設等項目，提高資金產出效益。加大人才引進和復合型人才培養力度，開展在職人員智能化和信息化培訓，建立健全煤礦智能化相關技術人員職業發展通道。 

“綠色采礦”的夢想 

“我的家鄉是一個老礦區，從小就見慣了露天礦和井工礦，也熟悉各種粗放的開采流程，所以我常常想，是否能以生態環境保護為前提，進行煤礦開采。”2003年，18歲的王忠鑫從內蒙古赤峰考入東北大學，攻讀環境工程專業。本科畢業后，他被保送采礦工程專業，跟隨導師研究礦山開采的環境壓力和生態成本，這在當時是非常前沿的科研方向，而且有點冷門，但王忠鑫卻憑著一腔熱忱，將冷門研究堅持了下來。也正是因為學生階段的扎實積累，讓王忠鑫在后來露天礦綠色開采與智能化研究方面如魚得水。 

2009年，研究生畢業的王忠鑫進入中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司（以下簡稱“沈陽設計院”），成為一名“煤礦設計師”。沈陽設計院成立于1952年，是新中國建立的第一所煤炭工業設計院，幾乎完成了我國85%以上的大型露天煤礦的規劃設計，為我國煤炭工業的發展作出了重要貢獻。 

彼時，年輕的王忠鑫迅速融入這個先進集體，快速成長。他先是負責井工礦的設計研究，一年后投入露天礦研究領域。憑借著過硬的專業素質和堅韌的鉆研精神，2012年，28歲的王忠鑫成為國投哈密露天礦項目的總設計師，開始了項目前期論證工作。國投哈密露天礦項目是我國第一座采用“設計、建設和生產運營”一體化托管模式的露天煤礦項目，情況復雜，開采難度大，負責人不僅要懂露天礦，還必須了解井工礦開采。時間緊，任務重。從王忠鑫接手負責到項目正式開工建設，只用了短短一年時間，其間還必須排除諸多安全隱患、攻克許多從未遇到過的難題。 

憑借著“不破樓蘭終不還”的堅韌品質，王忠鑫帶領團隊在新疆無人區的寒冬里艱苦地勘探測量，尋找最佳開工地點。那時候，他們住在戈壁灘的臨時板房里。當地氣溫非常低，又是一年四季狂沙肆虐，板房四處漏風，生活的環境可想而知。“有時候一覺醒來，渾身都是黃沙”，大家都是早晨起來拍拍身上的沙塵，繼續開工奔赴戈壁現場。 

王忠鑫及其團隊的足跡幾乎踏遍了礦山的每一寸土地。經過勘探，王忠鑫發現，“一分區淺埋深區域7號煤層首采區工作面的西側煤層特別淺，離地表特別近，如果用井工方式開采很快就會直接連通地表，引起井下火災”。面對難題，他一邊繼續研究，一邊積極組織專家論證，解決隱患。 

2013年1月26日，在重慶組織專家論證會上，在聽取了王忠鑫的技術方案匯報后，專家組一致認為，采用剝離回采回填的方式將背斜軸部7號煤采出是最徹底、最可靠的方式之一，建議進一步對采用剝離回采回填的方式開采背斜軸部7號及10號煤層的可行性進行研究。 

時不我待。當時，項目所能利用的建設期只有不足8個月，需要完成地面輔助生產設施和運輸道路的建設施工，同時還需要完成1760萬平方米的基建剝離量，如果按傳統的設計模式和程序根本無法實現目標。 

王忠鑫日夜奮戰，無數次徒步往返于臨時駐地和戈壁現場，終于將工程合理的初始拉溝位置方案確定了下來，而他編制的《國投哈密能源開發有限責任公司哈密一礦一分區安全隱患治理方案》（以下簡稱《方案》）更是以創新的思路提出了利用剝離回采回填的方式，解決了礦井淺埋深易自燃特厚煤層的安全開采技術難題。 

《方案》首次提出將全液壓輪斗挖掘機-卡車工藝應用于露天礦采煤，豐富了露天采煤工藝的類型；《方案》所選擇的設備為國內首臺自主研發的全液壓輪斗挖掘機，項目團隊還參與了這一設備的部分研發和制造，推動了國內露天采礦裝備的研發和制造水平；《方案》還引入并推廣了“建設總包和生產運營”的理念并最終付諸實施，實現了露天礦建設和運營模式的創新，對露天煤礦行業的發展和公司業務轉型升級起到了積極推動和示范引領的作用。 

值得一提的是，這一項目的實施保障了國家“疆電外送”戰略的第一個特高壓輸電工程——“哈密南—鄭州±800千伏特高壓直流輸電工程”用煤的可靠性，產生了巨大的經濟和社會效益。 

多年后，回憶自己的第一次項目總設計師生涯，王忠鑫說，無論是寒冬酷暑還是草原戈壁，只要工程現場需要，他都會義無反顧過去解決，一年中，三分之二的時間都用在了出差上。他說：“在這個飛速發展的時代，更需要我們低下頭來尋找工匠精神，踏踏實實做好每一個細節，我只是一個堅持者和踐行者而已。” 

▲王忠鑫（前排中）和數字與智能產業創新團隊合影

打造露天礦研究的“國家隊” 

十年刻苦鉆研，十年初心不改。更何況是十多年，相比那個青澀的自己，38歲的王忠鑫已經獲得“中國煤炭青年科技獎”“全國青年崗位能手”“沈陽市勞動模范”“中國煤炭科工集團勞動模范”等諸多榮譽，也擁有了不同的身份。對于每一個身份，他都兢兢業業，時刻保持著敬畏之心。 

作為管理者，王忠鑫堅持扁平化管理，強調弱化行政層級，強化業務、技術和人才；作為科研工作者，他時刻緊盯行業最新研究領域，不斷開拓進取、刻苦鉆研，立志打造一支露天礦綠色智能開采領域優秀團隊；作為一名老師，他兼任幾所大學的客座教授，常常和學生強調，采礦工程專業的學生必須理論聯系實際，不僅要有扎實的理論水平，還必須有吃苦耐勞的精神，下到一線礦山，把理論應用于實踐中。他說：“這也是我的老師對我的要求，是我做科研的態度。” 

2022年年初，王忠鑫作為露天礦智能礦山專家入選國家能源局首批煤礦智能化專家名單。事實上，早在4年前，他就開始了露天礦綠色智能開采的研究。“低碳能源戰略是我國可持續發展道路的要素。在這個大趨勢下，煤炭行業包括傳統工業設計院轉型勢在必行。”王忠鑫說，“從2018年開始，我們就下定決心轉型，依托科技創新的手段，專注于綠色智能、專注于裝備，并做到產品市場化。當然，轉型最難的還是人才儲備的不足，人才不足直接導致技術儲備不足。如果沒有合適的人才，團隊就打造不好，這個問題不解決，其他事情根本做不好。”作為團隊帶頭人，王忠鑫非常重視人才引進和培養工作，也是從2018年開始，他便想打造一支國內優秀的“智能化露天礦創新團隊”。 

念念不忘，必有回響。在王忠鑫的不懈努力下，數字與智能產業中心應運而生。這一中心是沈陽設計院傾力打造的一支露天開采技術創新團隊，致力于露天開采重大裝備研發及智慧礦山建設等前沿采礦技術研究，代表著中國煤科在露天煤礦智能開采領域的國家水平。數字與智能產業中心團隊共有41人，其中博士2人、碩士16人，高級工程師26人，業務方向涵蓋技術研發、產品開發、產業發展、智能制造和運營管理五大板塊，擔負著公司科技創新和產業轉型的重擔，更是肩負著引領露天開采技術發展的重任。多年來，團隊成員勇于突破、敢于創新，涌現出“全國青年崗位能手”“全國優秀共青團員”“全國煤炭青年科技獎獲得者”“遼寧省百千萬人才”“煤炭行業技能大師”“沈陽市政府津貼獲得者”“沈陽市勞動模范”“沈陽市五一勞動獎章獲得者”“中國煤炭科工集團勞動模范”等杰出青年人才。 

在王忠鑫的帶領下，數字與智能產業創新團隊積極探索露天煤礦智能化建設的實施路線，提出了智能化露天煤礦總體架構及規劃建設方法，編制了一系列露天煤礦智能化建設指南和標準，全力投身智慧露天礦山建設實踐，承擔了多座國家級智能化示范礦山、內蒙古自治區首批示范礦山、新疆維吾爾自治區智能化示范礦山建設任務，引領露天煤礦智能化發展，助力煤炭行業的高質量發展，也展現了煤炭行業智能化發展“國家隊”的擔當。 

值得一提的是，在露天礦開采重大裝備研發方面，這支團隊更是解決了我國大型露天礦開采裝備受制于人的被動局面。要知道，相比井工礦，露天礦山更加安全，基本上極少發生傷亡事故，但是露天礦的設備非常昂貴，一旦發生問題，損失巨大。雖然我國的露天礦開采技術在國際上處于領先水平，但露天開采所需的大型裝備長期嚴重依賴進口，所以，王忠鑫團隊倡導安全綠色高效的連續、半連續智能開采工藝，集中力量攻關輪斗挖掘機、端幫大傾角帶式輸送機、轉載機，以及排土機等露天礦重大裝備，力求突破國外長期的技術壟斷，實現核心裝備的國產化替代，解決我國露天礦重大裝備的“卡脖子”問題。 

“接下來，我們除了繼續堅持綠色智能礦山建設研究和推進露天礦重大裝備國產化進程，還會繼續堅持將產業化和研發密切結合，真正做好科技成果向現實生產力的轉化。”談及未來的發展規劃，王忠鑫信心滿滿。在采訪中他告訴記者，公司已經簽下新疆一個露天礦的智能化一體化項目，其中包含7個大課題，40多項子課題，有一半課題是全新的、需要攻克的技術難題。“以前，我們做項目，研發是研發，產業化是產業化，成果轉化是成果轉化。現在，經過探索，我們發現研發和產業化必須密切結合起來，做項目要直接面向客戶、面向市場需求，一口氣完成從科學研究到實驗開發再到推廣應用的三級跳，切實做到研發與產業化、成果轉化密切結合，才能真正解決我們當前面臨的痛點難點問題。” 

專家簡介 

王忠鑫，中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司副總經理，兼任數字與智能產業中心經理、礦山設備制造中心總經理，教授級高級工程師。致力于煤炭露天開采理論、露天開采核心裝備及智能化開采技術、智慧化礦山系統開發等領域的研究。

 中國煤炭學會露天開采專業委員會委員、中國煤炭建設協會勘察設計委員會采礦專業技術部副主任、山西省煤炭學會千人智庫高級專家、東北大學和遼寧工程技術大學碩士生導師。2007年獲東北大學環境工程專業學士學位，2009年獲東北大學采礦工程專業碩士學位，2021年在遼寧工程技術大學礦業工程專業攻讀博士學位。曾獲全國青年崗位能手、煤炭科技青年獎、中國煤炭科工集團勞動模范、沈陽市勞動模范等多項榮譽稱號。主持和參與完成了露天礦設計、咨詢及科研項目40余項。曾獲中國煤炭工業協會科學技術獎一等獎1項，煤炭行業（部級）優秀工程咨詢成果獎一等獎3項、二等獎4項。申請國家發明專利55件，出版專著1部，以第一和通訊作者身份發表論文50余篇。

中國青年網報道：

 

“煤礦設計師”王忠鑫：用閃光的青春筑就無悔人生

2018-10-07 10:18:00 

 

王忠鑫，現任中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司露天一所所長，對于國慶前連續出差20天的他來說，這個長假可以在家休息三天已經非常滿足了。 

假期結束后，等待他的是20余個同時進行的項目以及一連串的出差。工作雖然繁忙，但在王忠鑫的耐心準備和合理規劃下并不雜亂。工作9年來，正是因為這份扎實和勤奮，長期致力于露天采礦技術的研究和項目管理的他主持完成了露天礦設計、咨詢及科研項目20余項，參編國家標準1部，發表論文30余篇，EI收錄4篇，今年，更是被評為“全國青年崗位能手”。 

把堅守劃刻在戈壁灘上 

作為2018年中國煤炭學會青年科技獎獲得者，王忠鑫參加第355次中國科協青年青年科學家論壇暨第四屆煤炭行業青年科學家論壇。本人供圖 

2013年11月，作為國投哈密露天礦項目的總設計師，王忠鑫長期住在新疆戈壁灘的臨時板房里。當地氣溫非常低，又正好趕上沙塵肆虐的天氣，彩板房四處漏風，屋里的環境可想而知。 

“無論環境多惡劣，都要保證項目平穩落地，不能有任何閃失。”王忠鑫說。 

在新疆日夜奮戰了一個多月，無數次徒步往返于臨時駐地和戈壁現場，終于將該工程合理的初始拉溝位置方案確定了下來，并且編制了當年11月和12月的《露天礦工程月度施工計劃》及《近3年的短期生產年度計劃》。后來的工程實踐證明，當初的技術方案和生產計劃是合理的。 

無論是寒冬酷暑還是草原戈壁，只要工程現場需要，王忠鑫都會義無反顧過去解決，一年中，2／3的時間都用在了出差上。他說：“在這個飛速發展的時代，更需要我們低下頭來尋找工匠精神，踏踏實實做好每一個細節，我只是一個堅持者和踐行者而已。” 

把青春匯聚到事業中 

當別人在業余時間休息時，王忠鑫還在樂此不疲地汲取著新知識和前沿技術，每天下班后至少保證2小時的學習時間是他的習慣。他掌握了3種國際通用的露天礦設計軟件，對每一種軟件的優劣和適用條件都了如指掌，解決各種復雜地質條件的露天礦地質建模問題時他都能應對自如。

王忠鑫和露天工程一所團隊。 

幫助單位和組織培養更多的青年骨干，是他一直堅持的事。他編寫了10余萬字的《項目總設計師工作流程及注意事項》和《露天煤礦建設程序及設計流程培訓講義》等學習資料，令眾多青年員工受益。 

現在，作為露天一所所長，王忠鑫感覺到肩上的擔子越來越重，責任也越來越大。他深知不能辜負企業對自己的信任，要在崗位上有所作為和擔當。當談及自己的未來時，王忠鑫說：“當一個人的青春融匯到一份事業中，這份事業也必將在歲月的歷練中折射出耀眼的光芒。我的青春早已奉獻給了煤炭開采事業，我會在工作中更加精益求精，扎實前行，用閃光的青春筑就無悔的逐夢人生。”（中國青年網記者 劉喆）