煤炭是我國能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的壓艙石,我國的煤炭消費量占能源消費總量比重達 55%以上。煤礦智能化對于促進煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、實現(xiàn)煤炭高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。我國的煤炭生產(chǎn)方式,從最初的炮采到普通機械化開采再到綜合機械化開采,正加快進入智能化開采階段。
煤礦機械設(shè)備主要指的是用于煤礦的采掘、支護、運輸、洗選等生產(chǎn)過程的礦山機械。煤礦機械用自動化機械設(shè)備解決了人工采煤效率低下的問題,為實現(xiàn)無人化采煤作業(yè)提供了底層技術(shù)保障。我國煤礦機械設(shè)備行業(yè)發(fā)展歷史,經(jīng)歷了以下幾個重要階段:
一、早期階段(人工開采)——煤炭開采依靠人工手工開采,采用鐵鍬等簡單工具挖掘,生產(chǎn)效率低、安全保障低。
二、快速發(fā)展階段(機械化開采)——隨著工業(yè)化發(fā)展,開始引入機械設(shè)備,例如采煤機、裝載機等單一設(shè)備,效率相對人力顯著提高,但無法滿足大規(guī)模開采的需要。
三、關(guān)鍵階段(綜合開采)——隨著煤礦規(guī)模擴大、開采深度增加,煤礦綜合開采技術(shù)誕生。該技術(shù)是將不同類型的機械設(shè)備(四機一架)整合一起(掘進機+采煤機+刮板輸送機+帶式輸送機械+液壓支架),實現(xiàn)煤炭的連續(xù)開采、裝運和處理。
四、智能化階段(智能化、無人化開采)——依靠數(shù)字化、自動化、網(wǎng)聯(lián)化系統(tǒng),由點至面,構(gòu)建智慧煤礦體系,采、掘、運、通、洗選等全部主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能決策和自動運行。中國自 60 年代開始向西方學(xué)習(xí)煤炭機械設(shè)備技術(shù),積累實驗經(jīng)驗。
70 年代開始,確立了煤炭工業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)的重要地位,重金采購蘇聯(lián)等國家的煤炭綜采設(shè)備,開啟了煤炭綜采化進程。經(jīng)過技術(shù)吸收、改進、自主研發(fā),逐步突破核心零部件的關(guān)鍵技術(shù),為煤炭機械設(shè)備國產(chǎn)化提供了保障。
目前,我國已經(jīng)基本實現(xiàn)綜采設(shè)備國產(chǎn)化,突破了千萬噸級煤礦開采技術(shù),達到了國際領(lǐng)先水平。2020 年 2 月,國家能源局、科技部等八部門印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出煤礦智能化發(fā)展三步走目標(biāo):
——到 2021 年,建成多種類型、不同模式的智能化示范煤礦,初步形成煤礦開拓設(shè)計、地質(zhì)保障、生產(chǎn)、安全等主要環(huán)節(jié)的信息化傳輸、自動化運行技術(shù)體系,基本實現(xiàn)掘進工作面減人提效、綜采工作面內(nèi)少人或無人操作、井下和露天煤礦固定崗位的無人值守與遠程監(jiān)控。
——到 2025 年,大型煤礦和災(zāi)害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化,形成煤礦智能化建設(shè)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準體系,實現(xiàn)開拓設(shè)計、地質(zhì)保障、采掘(剝)、運輸、通風(fēng)、洗選物流等系統(tǒng)的智能化決策和自動化協(xié)同運行,井下重點崗位機器人作業(yè),露天煤礦實現(xiàn)智能連續(xù)作業(yè)和無人化運輸。
——到 2035 年,各類煤礦基本實現(xiàn)智能化,構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng),建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。
2024 年 5 月國家能源局印發(fā)《關(guān)于進一步加快煤礦智能化建設(shè)促進煤炭高質(zhì)量發(fā)展的通知》,提出大型煤礦要加快智能化改造,到 2025 年底前建成單個或多個系統(tǒng)智能化,具備條件的要實現(xiàn)采掘系統(tǒng)智能化。鼓勵 300 萬噸/年以上的生產(chǎn)煤礦全面推進主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能化改造,力爭率先建成全系統(tǒng)智能化煤礦,建立起一套完善的煤礦智能化建設(shè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準體系。
我國煤礦機械綜采智能化趨勢非常明顯。近年來,隨著煤炭產(chǎn)業(yè)逐步邁入高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展階段、煤礦智能化技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新進步以及煤礦智能化建設(shè)的國家政策陸續(xù)出臺,煤礦智能化行業(yè)迎來快速發(fā)展階段。2015 年 5 月,全國僅有 3 個智能化采掘工作面;截至到 2022 年底,智能化采掘工作面已增至 1,019 個。
煤碳機械,主要用于煤炭開采,按功能可分為露天開采設(shè)備、井下挖掘設(shè)備。露天開采設(shè)備主要為重型卡車、鏟運車等,井下開采挖掘設(shè)備包括綜采設(shè)備、洗選設(shè)備、安全設(shè)備、輔助設(shè)備等。我國的煤礦絕大多數(shù)為井工煤礦,因此按價值量來區(qū)分,綜采設(shè)備占比約 60%~75%,占據(jù)煤礦機械市場主要份額。
煤礦綜采設(shè)備是一種高效、連續(xù)作業(yè)的機械化設(shè)備。它的出現(xiàn)和應(yīng)用,徹底改變了傳統(tǒng)的手工開采和傳統(tǒng)采煤機械化開采方式。煤礦通常用工作面來標(biāo)定煤炭開采的生產(chǎn)線數(shù)量。采煤工作面是煤炭的第一生產(chǎn)現(xiàn)場。
一個采煤工作面通常由一臺掘進機、一臺采煤機、一臺刮板輸送機以及數(shù)百臺液壓支架構(gòu)成了“三機一架”,同時配合轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機、乳化液泵站、工作面端面系統(tǒng)等設(shè)備實現(xiàn)井工煤礦工作面的落煤、裝煤、運煤、頂板支護和頂板管理等主要工序。
采煤機、掘進機、刮板輸送機、帶式輸送機及液壓支架,統(tǒng)稱為煤礦綜采設(shè)備“四機一架”。從綜采設(shè)備整體價值量對比看,液壓支架的價值占比高,約 45%,其次是采煤機(13%)、掘進機(12%)、刮板輸送機(10%)。
根據(jù)中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2023 年我國煤機產(chǎn)品產(chǎn)值 1341.42 億元,同比增加 156.27 億元,增長 13.19%;煤機產(chǎn)品銷售收入 1263.19 億元,同比增加 142.98 億元,增長 12.76%;完成利潤總額 136.03 億元,同比增加 52.51 億元,增長 62.87%。我國煤機行業(yè)市場規(guī)模大致在 1200-1300 億量級。
中國煤炭機械工業(yè)協(xié)會發(fā)布了 2023 年度中國煤炭機械行業(yè) 50 強企業(yè)名單,共有 6 家煤機企業(yè)銷售收入超過 100 億。天地科技以 183 億營業(yè)收入排名第 1,鄭煤機以 149.66 億營業(yè)收入排名第 2,第 3-6 名分別為中國煤礦機械裝備有限公司、三一重裝、山東能源裝備制造集團、晉能控股裝備制造集團。
2023 年中國煤機 50 強企業(yè)上榜門檻提高到 8.37 億營業(yè)收入,比 2022年提高了 1.24 億。50 強上榜企業(yè)營業(yè)收入持續(xù)抬升,也反應(yīng)了行業(yè)集中度在持續(xù)提高,市場份額向龍頭企業(yè)聚集趨勢明顯。以 2023 年為例,2023 年我國煤機產(chǎn)品銷售收入 1263.19 億元,其中天地科技 183.13 億營業(yè)收入排名第 1,鄭煤機 149.66 億第二,市場份額分別為 14.54%、11.85%,龍頭企業(yè)市場份額仍然較低,集中度仍有提升空間。
煤炭機械產(chǎn)量
2023 年我國煤炭機械行業(yè) 50 強企業(yè)累計生產(chǎn)采煤機 817 臺,同比增長 15.23%;掘進機2774 臺,同比增長 6.16%;刮板輸送機 1301 臺,同比下滑 18.53%;帶式輸送機械 1863 臺,同比下滑 26.22%;液壓支架 91277 架,同比增長 16.38%。
2023 年我國煤炭機械行業(yè) 50 強企業(yè)累計生產(chǎn)采煤機 5.04 萬噸,同比增長 22.63%;掘進機 21.82 萬噸,同比增長 21.09%;刮板輸送機 27.9 萬噸,同比下滑 3.93%;帶式輸送機械 16.37萬噸,同比下滑 24.14%;液壓支架 226.12 萬噸,同比增長 21.88%。
從近年來煤炭機械行業(yè)需求來看,整體上都是處于上行階段,其中采煤機、掘進機、液壓支架呈明顯快速增長趨勢,刮板輸送機械和帶式輸送機械需求相對穩(wěn)定,增速較低。我國采煤機產(chǎn)量從 2017 年 552 臺,增長到 2023 年 857 臺,6 年復(fù)合增速 6.75%;我國掘進機產(chǎn)量從2017 年的 796 臺,增長到 2023 年 2774 臺,6 年復(fù)合增速 23.13%;我國液壓支架產(chǎn)量從 2017年 45622 架增長到 2023 年 91277 架,6 年復(fù)合增速 12.25%。
煤礦機械產(chǎn)業(yè)鏈:
上游——主要包括提供原材料和零部件的行業(yè),如鋼材、電機、軸承、電子元件、液壓元件、電液控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)等零部件供應(yīng)商。
中游——主要是煤炭機械裝備制造企業(yè),包括但不限于勘探設(shè)備、綜掘設(shè)備、綜采設(shè)備、輔助設(shè)備、洗選設(shè)備、安全設(shè)備、電氣設(shè)備以及露天礦設(shè)備等。
下游——煤炭機械設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域,主要是各大煤炭企業(yè),使用煤炭機械設(shè)備進行煤炭的開采、運輸、洗選等生產(chǎn)活動。
煤礦機械主要企業(yè):天地科技、鄭煤機、中國煤礦機械裝備有限公司、三一重裝、山東能源裝備制造集團、晉能控股裝備制造集團等。外資主要是小松和卡特彼勒等。
采煤機:主要企業(yè)包括上海天地、西安煤機、雞西煤機、上海創(chuàng)力、太重集團等。
掘進機:主要企業(yè)包括三一重裝、徐工、天地煤機、上海創(chuàng)力、石家莊煤機、北方重工。
刮板輸送機:主要企業(yè)包括天地奔牛、張家口煤機、江蘇天明等。
液壓支架:主要企業(yè)包括鄭煤機、北煤機、三一重裝、平煤機、林州重機、東華重工等。鄭煤機是液壓支架領(lǐng)域的龍頭。
電液控制系統(tǒng):天地科技旗下天瑪智控、鄭煤機旗下的恒達智控、天津華寧。
液壓控制系統(tǒng):恒達智控、豐隆高科、凡爾智能、蕪湖興隆、蒂芬巴赫。
智能供液系統(tǒng):浙江中煤、天瑪智控、恒達智控、山東名盾、無錫威順、南京六合等。
智能集成管控系統(tǒng):天瑪智控、恒達智控、天津華寧。