國家能源集團全力搶占“智”高點  全面推進煤礦智能化建設

截至2021年1月底，國家能源集團16個智能化煤礦示范工程已開工建設；智能化采煤工作面已建成25個，計劃年底前建成65個；智能化掘進工作面已建成10個，計劃年底前建成43個；智能化選煤廠已建成5個，計劃年底前建成19個；5個露天煤礦已開展礦用卡車無人駕駛現(xiàn)場測試，1個露天煤礦已實現(xiàn)5臺220噸礦卡無人駕駛編組重載運行；已研發(fā)應用5類21種煤礦機器人。

一直以來，國家能源集團致力于煤礦智能化頂層設計，成立煤礦智能化建設辦公室，負責統(tǒng)籌協(xié)調、經(jīng)驗共享、檢查督導、年度考核等工作。各涉煤子分公司作為智能化建設工作的主體單位，負責建立組織機構、逐級落實責任、健全考核機制、建立人才體系，全面推進煤礦智能化建設工作。

國家能源集團榆家梁煤礦綜采工作面調度室

神東礦區(qū)：全面對標世界一流

在神東榆家梁煤礦43101薄煤層智能綜采工作面，巡檢機器人來回穿梭，國家能源集團神東煤炭相關負責人在現(xiàn)場詳細介紹實現(xiàn)自主智能割煤的“秘密武器”——三維激光掃描巡檢機器人。

“這種機器人通過智能攝像頭、慣性導航系統(tǒng)、三維激光掃描裝置，可以替代煤機司機的眼、耳、皮膚，實時監(jiān)測和準確記錄工作面煤層地質變化和煤機、支架的運行軌跡。”王存飛說，“它的最大巡檢速度可達每分鐘60米，10分鐘內可完成工作面的掃描。通過對比工作面各項數(shù)據(jù)和智能分析，自主制定未來10刀煤的割煤策略。”

井工煤礦綜采工作面智能開采是國內外煤炭行業(yè)長期的研究方向，但受煤層賦存變化大、探測手段少、物探精度低等限制，綜采智能化很長一段時間只能局限在記憶割煤的技術上。

面對這一挑戰(zhàn)，國家能源集團開創(chuàng)性地提出“基于精確三維地質模型和掃描構建工作面絕對坐標數(shù)字模型的自主智能割煤技術”，并在神東榆家梁煤礦43101薄煤層智能綜采工作面成功應用，解決了長期困擾智能化開采的煤巖無法識別難題。

榆家梁煤礦通過綜采工作面智能化建設，支架跟機拉架自動化率達到90%以上，人工干預率降低到10%以下。采煤機人工干預頻次降低到2次/分。

神東上灣煤礦12306綜采工作面實施了設備集中控制和預警、專家決策、煤巖識別、安全供電、礦壓監(jiān)測等多種智能信息化管理，智能工作面集中控制系統(tǒng)全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

為確保各類機電設備的通信接口協(xié)議的一致性和兼容性，國家能源集團從集團層面制定并發(fā)布機電設備通信接口協(xié)議，通過協(xié)議的推廣應用，加快了設備改造的進度，降低了數(shù)據(jù)集成的難度，提高了通信的實時性及可靠性，實現(xiàn)了多品牌機電設備間的互聯(lián)互通。

如今，上灣煤礦利用無線遙控及遠程干預技術，實現(xiàn)了控制臺電工、機頭看護工、自移機尾司機三崗合一，減少生產(chǎn)人員19人，創(chuàng)造了單個工作面最高日產(chǎn)5.84萬噸、最高月產(chǎn)146萬噸的新紀錄。

目前，國家能源集團在神東礦區(qū)建成了全國首個億噸礦區(qū)中央智能生產(chǎn)控制指揮中心，實現(xiàn)了對五礦六井全部系統(tǒng)的集中控制、關聯(lián)分析、故障診斷與決策管理，集中控制范圍達620平方公里，打造了國內首個億噸級智能礦區(qū)。

寧煤礦區(qū)：創(chuàng)造條件推進智能化

鼠標輕輕一點，轉載機、采煤機依次啟動記憶割煤，支架自動跟機移架、推溜、降架、護幫一氣呵成，智能采煤系統(tǒng)源源不斷地將煤炭輸送到地面……這是寧夏首個常態(tài)化智能開采工作面——國家能源集團寧夏煤業(yè)棗泉煤礦220704工作面作業(yè)的場景。

“220704智能化采煤工作面攻克了大傾角智能化開采過程中支架來回移動的自動控制等技術難題。自2020年3月開始實現(xiàn)了常態(tài)化應用，跟機率為91.6%，記憶截割率為94.9%。”棗泉煤礦副礦長張曉龍說。

與神東礦區(qū)不同，寧夏煤業(yè)所轄14對礦井地質條件各異，水、火、瓦斯、煤塵、頂板、地熱、動壓七害俱全，并且經(jīng)常會遇到大傾角開采，生產(chǎn)中又面臨采掘失調，同時艱苦崗位招工越來越難，職工老齡化問題凸顯。

“寧夏煤業(yè)的智能化從一開始就沒有追求高大上，而是從解決工作面綠色安全高效開采的最根本問題著手。”棗泉煤礦副總工程師馬昆說。

2013年至今，寧夏煤業(yè)已累計建成20個自動化采煤工作面。2020年，棗泉煤礦、羊場灣煤礦二分區(qū)、任家莊煤礦分別有一個工作面傾角在15度左右，采煤機記憶截割率、支架跟機移架率都達90%以上。梅花井煤礦111801工作面在26度傾角下，支架跟機移架率達100%。

作為寧夏及國家能源集團智能礦山示范建設工程，金鳳煤礦通過“工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+總線+無線”的混合架構組網(wǎng)，讓井上井下多媒體綜合信息雙向、實時、高效、可靠傳輸，礦井有了“千里眼”和“順風耳”。

露天礦區(qū)：多場景應用新技術

“露天煤礦智能開采要通過持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝設計和生產(chǎn)裝備，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高效協(xié)同智能作業(yè)。”準能哈爾烏素露天煤礦機電副礦長郭安斌說。

國家能源集團寶日希勒露天煤礦極寒工況5G+220噸無人駕駛卡車

2020年9月25日，在國家能源準能集團黑岱溝露天煤礦礦坑下，編號為508的930E礦用卡車勻速行駛在1200平盤道路上。駕駛室里，方向盤自動旋轉、調整，車輛安然駛向前方。無人駕駛礦用卡車在準能集團正逐漸變成現(xiàn)實。

不久前，內蒙古呼倫貝爾氣溫達到零下30多攝氏度，在這種嚴寒天氣下，在國家能源集團大雁公司（神寶能源）寶日希勒露天煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場，世界首臺極寒工況5G+220噸無人駕駛礦用卡車空載最高運行速度達到38千米/時，較有人駕駛的30千米/時提升了26.7%，重載速度達到32千米/時，并向預定目標40千米/時推進。5臺無人駕駛礦用卡車在智能調度平臺的統(tǒng)一管理下，與電鏟、推土機等設備編組協(xié)同高效運轉，同時每臺無人駕駛礦用卡車均安裝了耐低溫裝置與傳感器，具備在極寒天氣下作業(yè)的能力。

這是國家能源集團新技術多場景研發(fā)應用的一個縮影。

國家能源集團將神寶露天礦原有卡調系統(tǒng)、超速預警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)整合為統(tǒng)一平臺；對現(xiàn)有車載安保設備進行整合改造，增設道路交通監(jiān)控設備，研發(fā)終端安全管控軟件平臺；采集多源異構數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一分析管理；將安保系統(tǒng)與調度系統(tǒng)整合為一套主機兩塊屏幕，實現(xiàn)了防碰撞預警、盲區(qū)監(jiān)控、駕駛員行為分析等功能；形成了統(tǒng)一的集團露天煤礦礦用車輛安保系統(tǒng)的整合升級改造實施標準，開發(fā)統(tǒng)一的礦用安全生產(chǎn)調度指揮平臺，形成了露天煤礦建設的標準。

準能集團利用數(shù)字礦山項目新建或整合了60多個信息系統(tǒng)，形成了集中統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)中心”，做到了數(shù)據(jù)的共享和高效利用，實現(xiàn)了公司生產(chǎn)、安全、經(jīng)營、機電、技術等各個領域的信息化全覆蓋。

在此基礎上，準能集團在露天煤礦的穿、采、運、排各個環(huán)節(jié)，建設了自動采集、監(jiān)測和智能調度等系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了原煤生產(chǎn)、洗選裝車、鐵路運輸、矸石發(fā)電、輔助生產(chǎn)等全產(chǎn)業(yè)鏈的一體化聯(lián)動管理，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無人或少人，作業(yè)人員減少350人；大型設備的利用效率有了提升，物料消耗成本降低2元/噸。

選煤廠：開創(chuàng)“黑燈無人”時代

通過智能化改造與應用，神東上灣選煤廠發(fā)生了重大的生產(chǎn)變革。

國家能源集團平莊煤業(yè)六家煤礦GPRT智能選矸機器人

該廠的技術管理員張新元用4個轉變來描述：“區(qū)域巡視向無人值守轉變、調度室集中控制向移動集中控制轉變、人工數(shù)據(jù)采集向系統(tǒng)自動采集轉變、運行狀態(tài)由經(jīng)驗分析向大數(shù)據(jù)智能分析轉變。”

上灣選煤廠裝車車間職工武美榮的雙手再也不用高度緊張地工作在裝車操作臺前，自開發(fā)應用智能裝車系統(tǒng)后，她只需要根據(jù)裝車數(shù)量，設置好參數(shù)，就可以實現(xiàn)自動裝車。

如今，該廠建立了涵蓋洗選生產(chǎn)工藝全過程的數(shù)字化模型，構建了智能決策系統(tǒng)，并進一步打造了智能加藥、無人裝車、煤泥水智能處理等多個輔助環(huán)節(jié)智能系統(tǒng)，建成了全國智能化水平最高的智能洗煤廠，開創(chuàng)了“黑燈無人”洗煤廠的先河。

寧夏煤業(yè)各個洗煤廠已經(jīng)實現(xiàn)所有設備遠程一鍵集中啟停車，生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)各單元設備智能化運行。

洗煤廠生產(chǎn)車間內，區(qū)域巡檢人員兩人一組，全面取代了現(xiàn)場設備崗位操作人員。再也看不到工人人工挑選矸石的“熱鬧”場景，取而代之的是各廠生產(chǎn)廠房內，各種設備在穩(wěn)定運行，智能加藥、無人裝車……

新目標：2025年煤礦全部實現(xiàn)智能化

國家能源集團成立了煤礦智能化建設領導小組，健全了監(jiān)督考核機制；結合自身特點，制定了煤礦智能化建設規(guī)劃及目標；梳理完善了煤礦智能化建設相應的制度體系和考核辦法；加大人力、物力、財力投入，制定操作性強的財政支持政策和評優(yōu)評先政策。

國家能源集團烏海老石旦煤礦5G+云平臺調試成功

此外，國家能源集團積極做好智能化建設人才培養(yǎng)和儲備工作，做好自主培訓，將智能化相關技術納入安全培訓考核內容，同時借鑒國內外領先技術，按照煤礦賦存條件、礦井產(chǎn)能、災害防治等情況，對集團煤礦智能化建設進行頂層設計。

截至目前，國家能源集團已開展大柳塔等9個國家首批智能化示范煤礦、補連塔等10個集團生產(chǎn)智能化示范煤礦、保德等4個集團安全智能化示范煤礦建設。未來，國家能源集團還將打造高效智能神東示范礦區(qū)、安全智能寧東示范礦區(qū)、綠色智能準能示范礦區(qū)。到2025年，該集團各煤礦將全部實現(xiàn)智能化。