煤炭是我国能源安全稳定供应的压舱石,我国的煤炭消费量占能源消费总量比重达 55%以上。煤矿智能化对于促进煤炭产业转型升级、实现煤炭高质量发展具有重要意义。我国的煤炭生产方式,从最初的炮采到普通机械化开采再到综合机械化开采,正加快进入智能化开采阶段。
煤矿机械设备主要指的是用于煤矿的采掘、支护、运输、洗选等生产过程的矿山机械。煤矿机械用自动化机械设备解决了人工采煤效率低下的问题,为实现无人化采煤作业提供了底层技术保障。我国煤矿机械设备行业发展历史,经历了以下几个重要阶段:
一、早期阶段(人工开采)——煤炭开采依靠人工手工开采,采用铁锹等简单工具挖掘,生产效率低、安全保障低。
二、快速发展阶段(机械化开采)——随着工业化发展,开始引入机械设备,例如采煤机、装载机等单一设备,效率相对人力显著提高,但无法满足大规模开采的需要。
三、关键阶段(综合开采)——随着煤矿规模扩大、开采深度增加,煤矿综合开采技术诞生。该技术是将不同类型的机械设备(四机一架)整合一起(掘进机+采煤机+刮板输送机+带式输送机械+液压支架),实现煤炭的连续开采、装运和处理。
四、智能化阶段(智能化、无人化开采)——依靠数字化、自动化、网联化系统,由点至面,构建智慧煤矿体系,采、掘、运、通、洗选等全部主要生产环节的智能决策和自动运行。中国自 60 年代开始向西方学习煤炭机械设备技术,积累实验经验。
70 年代开始,确立了煤炭工业现代化技术的重要地位,重金采购苏联等国家的煤炭综采设备,开启了煤炭综采化进程。经过技术吸收、改进、自主研发,逐步突破核心零部件的关键技术,为煤炭机械设备国产化提供了保障。
目前,我国已经基本实现综采设备国产化,突破了千万吨级煤矿开采技术,达到了国际领先水平。2020 年 2 月,国家能源局、科技部等八部门印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,提出煤矿智能化发展三步走目标:
——到 2021 年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面内少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。
——到 2025 年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化,形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系,实现开拓设计、地质保障、采掘(剥)、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行,井下重点岗位机器人作业,露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。
——到 2035 年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。
2024 年 5 月国家能源局印发《关于进一步加快煤矿智能化建设促进煤炭高质量发展的通知》,提出大型煤矿要加快智能化改造,到 2025 年底前建成单个或多个系统智能化,具备条件的要实现采掘系统智能化。鼓励 300 万吨/年以上的生产煤矿全面推进主要生产环节智能化改造,力争率先建成全系统智能化煤矿,建立起一套完善的煤矿智能化建设技术规范和标准体系。
我国煤矿机械综采智能化趋势非常明显。近年来,随着煤炭产业逐步迈入高质量转型发展阶段、煤矿智能化技术持续创新进步以及煤矿智能化建设的国家政策陆续出台,煤矿智能化行业迎来快速发展阶段。2015 年 5 月,全国仅有 3 个智能化采掘工作面;截至到 2022 年底,智能化采掘工作面已增至 1,019 个。
煤碳机械,主要用于煤炭开采,按功能可分为露天开采设备、井下挖掘设备。露天开采设备主要为重型卡车、铲运车等,井下开采挖掘设备包括综采设备、洗选设备、安全设备、辅助设备等。我国的煤矿绝大多数为井工煤矿,因此按价值量来区分,综采设备占比约 60%~75%,占据煤矿机械市场主要份额。
煤矿综采设备是一种高效、连续作业的机械化设备。它的出现和应用,彻底改变了传统的手工开采和传统采煤机械化开采方式。煤矿通常用工作面来标定煤炭开采的生产线数量。采煤工作面是煤炭的第一生产现场。
一个采煤工作面通常由一台掘进机、一台采煤机、一台刮板输送机以及数百台液压支架构成了“三机一架”,同时配合转载机、带式输送机、乳化液泵站、工作面端面系统等设备实现井工煤矿工作面的落煤、装煤、运煤、顶板支护和顶板管理等主要工序。
采煤机、掘进机、刮板输送机、带式输送机及液压支架,统称为煤矿综采设备“四机一架”。从综采设备整体价值量对比看,液压支架的价值占比高,约 45%,其次是采煤机(13%)、掘进机(12%)、刮板输送机(10%)。
根据中国煤炭机械工业协会数据统计,2023 年我国煤机产品产值 1341.42 亿元,同比增加 156.27 亿元,增长 13.19%;煤机产品销售收入 1263.19 亿元,同比增加 142.98 亿元,增长 12.76%;完成利润总额 136.03 亿元,同比增加 52.51 亿元,增长 62.87%。我国煤机行业市场规模大致在 1200-1300 亿量级。
中国煤炭机械工业协会发布了 2023 年度中国煤炭机械行业 50 强企业名单,共有 6 家煤机企业销售收入超过 100 亿。天地科技以 183 亿营业收入排名第 1,郑煤机以 149.66 亿营业收入排名第 2,第 3-6 名分别为中国煤矿机械装备有限公司、三一重装、山东能源装备制造集团、晋能控股装备制造集团。
2023 年中国煤机 50 强企业上榜门槛提高到 8.37 亿营业收入,比 2022年提高了 1.24 亿。50 强上榜企业营业收入持续抬升,也反应了行业集中度在持续提高,市场份额向龙头企业聚集趋势明显。以 2023 年为例,2023 年我国煤机产品销售收入 1263.19 亿元,其中天地科技 183.13 亿营业收入排名第 1,郑煤机 149.66 亿第二,市场份额分别为 14.54%、11.85%,龙头企业市场份额仍然较低,集中度仍有提升空间。
煤炭机械产量
2023 年我国煤炭机械行业 50 强企业累计生产采煤机 817 台,同比增长 15.23%;掘进机2774 台,同比增长 6.16%;刮板输送机 1301 台,同比下滑 18.53%;带式输送机械 1863 台,同比下滑 26.22%;液压支架 91277 架,同比增长 16.38%。
2023 年我国煤炭机械行业 50 强企业累计生产采煤机 5.04 万吨,同比增长 22.63%;掘进机 21.82 万吨,同比增长 21.09%;刮板输送机 27.9 万吨,同比下滑 3.93%;带式输送机械 16.37万吨,同比下滑 24.14%;液压支架 226.12 万吨,同比增长 21.88%。
从近年来煤炭机械行业需求来看,整体上都是处于上行阶段,其中采煤机、掘进机、液压支架呈明显快速增长趋势,刮板输送机械和带式输送机械需求相对稳定,增速较低。我国采煤机产量从 2017 年 552 台,增长到 2023 年 857 台,6 年复合增速 6.75%;我国掘进机产量从2017 年的 796 台,增长到 2023 年 2774 台,6 年复合增速 23.13%;我国液压支架产量从 2017年 45622 架增长到 2023 年 91277 架,6 年复合增速 12.25%。
煤矿机械产业链:
上游——主要包括提供原材料和零部件的行业,如钢材、电机、轴承、电子元件、液压元件、电液控制系统、液压控制系统等零部件供应商。
中游——主要是煤炭机械装备制造企业,包括但不限于勘探设备、综掘设备、综采设备、辅助设备、洗选设备、安全设备、电气设备以及露天矿设备等。
下游——煤炭机械设备的应用领域,主要是各大煤炭企业,使用煤炭机械设备进行煤炭的开采、运输、洗选等生产活动。
煤矿机械主要企业:天地科技、郑煤机、中国煤矿机械装备有限公司、三一重装、山东能源装备制造集团、晋能控股装备制造集团等。外资主要是小松和卡特彼勒等。
采煤机:主要企业包括上海天地、西安煤机、鸡西煤机、上海创力、太重集团等。
掘进机:主要企业包括三一重装、徐工、天地煤机、上海创力、石家庄煤机、北方重工。
刮板输送机:主要企业包括天地奔牛、张家口煤机、江苏天明等。
液压支架:主要企业包括郑煤机、北煤机、三一重装、平煤机、林州重机、东华重工等。郑煤机是液压支架领域的龙头。
电液控制系统:天地科技旗下天玛智控、郑煤机旗下的恒达智控、天津华宁。
液压控制系统:恒达智控、丰隆高科、凡尔智能、芜湖兴隆、蒂芬巴赫。
智能供液系统:浙江中煤、天玛智控、恒达智控、山东名盾、无锡威顺、南京六合等。
智能集成管控系统:天玛智控、恒达智控、天津华宁。