文/單福友

（作者系冀中能源股份有限公司東龐礦礦長(zhǎng)）

扭轉(zhuǎn)固有思維，敢想、敢做、敢創(chuàng)新，確定了以構(gòu)建智能化建設(shè)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以技術(shù)、裝備升級(jí)改造為抓手，以建成智能化建設(shè)標(biāo)桿礦井為目標(biāo)，全面掀起智能化建設(shè)熱潮

東龐礦隸屬于冀中能源集團(tuán)旗下的冀中能源股份有限公司，是河北省綜合實(shí)力第一大礦。近年來，隨著開采年限和采深逐年增大，礦井地質(zhì)條件日益惡化，災(zāi)害種類全、程度重，特別是瓦斯防治、水害治理，巷道整修、井下限員，成為礦井發(fā)展的“攔路虎”。

“早投入、早受益；高投入、高產(chǎn)出”是煤礦智能化建設(shè)的顯著特點(diǎn)。隨著“雙碳”目標(biāo)提上議程和新能源的迅猛發(fā)展，無論是行業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)，還是礦井自身發(fā)展需要，智能化建設(shè)都是必經(jīng)之路。對(duì)此，東龐礦不等不靠，積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，嚴(yán)格落實(shí)冀中能源集團(tuán)安排部署，扭轉(zhuǎn)固有思維，敢想、敢做、敢創(chuàng)新，確定了以構(gòu)建智能化建設(shè)架構(gòu)為基礎(chǔ)，以技術(shù)、裝備升級(jí)改造為抓手，以建成智能化建設(shè)標(biāo)桿礦井為目標(biāo)，全面掀起智能化建設(shè)熱潮。

雷厲風(fēng)行、說干就干智能化基礎(chǔ)建設(shè)全面啟動(dòng)

智能化礦井要想建成、建好，必須先把基礎(chǔ)打牢。而智能化礦井的基礎(chǔ)就在于智能化控制中樞的建設(shè)，相當(dāng)于搭建智能化礦井的“大腦”和“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。

確立智慧礦山基本架構(gòu)。經(jīng)多方調(diào)研學(xué)習(xí)，結(jié)合礦井實(shí)際，東龐礦確定了以安全生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)決策兩個(gè)層級(jí)組成的智慧礦山基本架構(gòu)，兩個(gè)層級(jí)通過網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)隔離，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)的有序劃分。安全生產(chǎn)層細(xì)分為智能設(shè)備應(yīng)用、控制、通信、信息安全和數(shù)據(jù)平臺(tái)5個(gè)層級(jí)；經(jīng)營(yíng)決策層主要是通過自動(dòng)化、信息化，結(jié)合大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)各類資源、信息的融合、分析，做到用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)服務(wù)，為礦井安全生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)管理決策提供支持。

建立智能化集中控制平臺(tái)。將現(xiàn)有各生產(chǎn)子系統(tǒng)統(tǒng)一融合，并為后期新系統(tǒng)的建設(shè)留有數(shù)據(jù)接口和相應(yīng)工位，實(shí)現(xiàn)了主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的遠(yuǎn)程集中控制和監(jiān)測(cè)。

建立工業(yè)自動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)體系。規(guī)范統(tǒng)一各個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)編碼和采集標(biāo)準(zhǔn)，為多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析提供計(jì)算支撐，打破各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)“孤島”，形成了統(tǒng)一、安全、高效的數(shù)據(jù)交換共享；高度融合了數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了井下萬兆環(huán)網(wǎng)、辦公千兆網(wǎng)以及手機(jī)APP等多維度數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)融合。

不拘一格、打破陳規(guī)新技術(shù)應(yīng)用遍地開花

針對(duì)災(zāi)害類型全、程度重的礦井現(xiàn)狀，東龐礦打破固有思維的禁錮，敢于創(chuàng)新，新技術(shù)、新裝備遍地開花，扎根結(jié)果。

建成河北省首個(gè)厚煤層自動(dòng)化采煤工作面。東龐礦針對(duì)礦井安全生產(chǎn)實(shí)際條件，對(duì)SAM自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、乳化液泵站實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制（井上下監(jiān)控中心均可實(shí)現(xiàn)），實(shí)現(xiàn)了對(duì)采煤工作面生產(chǎn)過程的自動(dòng)化集中控制。2021年，東龐礦先后建成河北省首個(gè)厚煤層自動(dòng)化采煤工作面、首個(gè)6.5米高架自動(dòng)化采煤工作面，正在建設(shè)自動(dòng)化薄煤層開采工作面。以東龐礦21110厚煤層自動(dòng)化工作面為例，自動(dòng)化采煤較之前每班減少作業(yè)人員11人，人均工效提高了64.7%。

探索構(gòu)建平行快速作業(yè)體系。針對(duì)大型工作面逐年減少、搬家倒面逐年增多、災(zāi)害治理難度變大、掘進(jìn)速度與回采速度不對(duì)稱、采掘銜接日益緊張等現(xiàn)狀，東龐礦果斷確定以構(gòu)建平行快速作業(yè)體系為目標(biāo)，大力提高掘進(jìn)速度，從根本上解決采掘銜接難題，確保礦井正規(guī)循環(huán)、安全可控發(fā)展；引進(jìn)優(yōu)化擴(kuò)安一體化工藝，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)幫與安裝的平行作業(yè)，安裝時(shí)間較以往減少1個(gè)月，人員投入減少了55%；引進(jìn)液壓錨桿鉆車，由人工支護(hù)改為液壓機(jī)械支護(hù)，支護(hù)速度較以往提高了50%，人員投入減少了40%。在此基礎(chǔ)上，東龐礦正在積極探索擴(kuò)安一體化、液壓錨桿鉆車與自動(dòng)化掘進(jìn)機(jī)等裝備、技術(shù)相結(jié)合的“簡(jiǎn)易”盾構(gòu)機(jī)工藝，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)掘、支、鉆平行作業(yè)，最大限度地提高掘進(jìn)速度。

改變固有作業(yè)方式。近年來，隨著礦井采深加大，巷道變形越來越快，巷道維護(hù)工程量逐年增大，每年巷修工程都在10000米以上。對(duì)此，東龐礦積極研究應(yīng)用全錨索支護(hù)技術(shù)，將原有幫錨桿全部替換為錨索支護(hù)，提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度，減少了巷道變形量，降低了巷道維護(hù)成本；使用門式超前液壓支架和單列式超前液壓支架進(jìn)行超前支護(hù)，提高了巷道支護(hù)強(qiáng)度和安全系數(shù)，減少了巷道擴(kuò)修工程量；研究探索應(yīng)用單軌吊技術(shù)，替代原有的軌道運(yùn)輸，在提高運(yùn)輸效率的同時(shí)，將有效降低巷道變形對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊懀瑯O大地減少巷道維修工程；研究應(yīng)用機(jī)械手技術(shù)，用機(jī)械替代人工搬運(yùn)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，有效提高工作效率。

開創(chuàng)河北定向消突先河。自2017年升突以來，東龐礦瓦斯鉆探施工量由13000米/年增長(zhǎng)到平均24000米/年，鉆探工程量急劇增大。再加上施工底板巖巷，按1000米/面估算，需要耗時(shí)18個(gè)月左右，花費(fèi)資金1500萬元以上，嚴(yán)重限制了工作面圈定速度，礦井采掘斷檔風(fēng)險(xiǎn)急劇增大。對(duì)此，東龐礦集思廣益、群策群力，經(jīng)多方調(diào)研，引進(jìn)風(fēng)動(dòng)螺桿馬達(dá)定向鉆機(jī)，并對(duì)智能定向鉆探、智能分析等技術(shù)研究消化，成功研制出一套定向鉆孔消突工藝，消突效率提高了100%，取消了底板巖巷施工，構(gòu)建完善了東龐特色的瓦斯防治體系，開創(chuàng)了河北省定向消突先河。

成功實(shí)現(xiàn)5G“遁地”。5G通信技術(shù)具有低時(shí)延、大帶寬的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)智能化通信可以起到強(qiáng)力支撐作用。5G如果能夠下井，必將使得區(qū)域通信效率和穩(wěn)定性獲得極大提升。因此，東龐礦對(duì)全礦移動(dòng)通信環(huán)網(wǎng)和井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃。目前，正在井下自動(dòng)化掘進(jìn)系統(tǒng)和皮帶集中控制系統(tǒng)進(jìn)行小范圍試驗(yàn)，并逐步優(yōu)化，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。

眼觀六路、耳聽八方全方位推進(jìn)智能化升級(jí)

安全生產(chǎn)各子系統(tǒng)作為礦井的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，是安全生產(chǎn)的重要保障和智能化建設(shè)的重要組成部分。東龐礦從安全生產(chǎn)實(shí)際需求入手，以不斷升級(jí)舊系統(tǒng)，適時(shí)建設(shè)新系統(tǒng)為基本原則，借助建設(shè)智能化礦井的東風(fēng)，對(duì)礦井安全生產(chǎn)各子系統(tǒng)進(jìn)行集約化、信息化升級(jí)改造。

給監(jiān)控裝上了“大腦”。以變自動(dòng)化為智能化為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)壓風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)、微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及瓦斯動(dòng)態(tài)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行智能化升級(jí)改造。改造后，各個(gè)系統(tǒng)不僅提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，而且對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，并發(fā)出警報(bào)、自動(dòng)操作、自主參考決策等智能化動(dòng)作，代替或輔助工作人員，最大限度地提高了應(yīng)急響應(yīng)速度和信息的準(zhǔn)確性、全面性，較大程度地提高了礦井運(yùn)行效率。

擴(kuò)大了無人值守范圍。為同步礦井智能化建設(shè)進(jìn)程，進(jìn)一步擴(kuò)大減人提效和自動(dòng)化改造戰(zhàn)果，提高人均工效，通過軟、硬件的升級(jí)，對(duì)井下、地面原煤運(yùn)輸集控系統(tǒng)以及井下集中泵房控制系統(tǒng)進(jìn)行智能化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了以上系統(tǒng)的集中、遠(yuǎn)程控制和無人值守。

為關(guān)鍵設(shè)備提供了“實(shí)時(shí)體檢”。為提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率、降低設(shè)備停機(jī)率，東龐礦從預(yù)防入手，選取洗選、提升、運(yùn)輸、采掘生產(chǎn)等專業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，對(duì)設(shè)備溫度、震動(dòng)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并通過數(shù)據(jù)建模、人工智能等手段，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，研究數(shù)據(jù)與設(shè)備健康狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性。長(zhǎng)此以往，就可以通過設(shè)備發(fā)生故障前的數(shù)據(jù)情況，提前分析判斷設(shè)備狀態(tài)，及時(shí)干預(yù)處理，最大限度地避免關(guān)鍵設(shè)備的無計(jì)劃停機(jī)事故。

信息化管家上線。東龐礦一礦三井，日常信息處理工作量巨大，以往只能靠人工整理、歸納、更新，整理效率低、更新不及時(shí)、信息不全面等問題凸顯。對(duì)此，東龐礦建立智能雙重預(yù)防信息管理系統(tǒng)和地測(cè)空間管理信息系統(tǒng)，以人工參與、系統(tǒng)處理的模式，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)、圖紙等信息的自動(dòng)更新、計(jì)算，工作進(jìn)程的督促提醒，顛覆了以往純?nèi)斯つＪ剑瑯O大地提高了工作效率。

2021年7月，河北省發(fā)展改革委、河北省應(yīng)急管理廳、河北煤礦安全監(jiān)察局聯(lián)合印發(fā)通知，確定東龐礦為河北省首批推進(jìn)的智能化示范礦井。

2021年以來，東龐礦在智能化建設(shè)上累計(jì)投入資金6260萬元，占年度投資的32%。通過近一年的智能化建設(shè)，東龐礦在安全管控、人均工效提高以及成本控制等方面取得了顯著成果，實(shí)現(xiàn)了少人則安、無人則安，早投入、早受益，高投入、高產(chǎn)出。