馬 昆，沈銘華，呂兆海，楊 洋，王九州，倉(cāng)義勇

(1.國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司，寧夏回族自治區(qū)銀川市，751410；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇省徐州市，221116)

當(dāng)前新一輪科技革命和能源產(chǎn)業(yè)變革不斷深入和加速，新一代信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能裝備等新技術(shù)將大幅提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展能級(jí)和效率，煤炭生產(chǎn)方式發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)煤礦安全、綠色、高效、智能開采已成為主流方向[1-4]。《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)研發(fā)目錄》《中國(guó)制造2025》《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》等文件的出臺(tái)加速了煤礦的智能化建設(shè)。全面實(shí)施煤礦“四化”建設(shè)，推進(jìn)兩化融合是實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路[5-10]。

1 寧夏煤業(yè)公司智能化建設(shè)創(chuàng)新成果

國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“寧夏煤業(yè)公司”)現(xiàn)有14對(duì)生產(chǎn)建設(shè)煤礦，均為井工煤礦，設(shè)計(jì)產(chǎn)能8 460萬t/a。寧夏煤業(yè)公司煤礦智能化建設(shè)結(jié)合自身及行業(yè)現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展方向，按照“效益、務(wù)實(shí)、可靠、先進(jìn)”的原則，實(shí)施智慧礦山試點(diǎn)、自動(dòng)化工作面、智能掘進(jìn)及輔助生產(chǎn)、固定崗位無人值守、智能選煤全環(huán)節(jié)改造，積極穩(wěn)步推進(jìn)“集中控制、無人操作、有人巡視”的智能生產(chǎn)體系的建設(shè)。寧夏煤業(yè)公司重點(diǎn)從以下3個(gè)方面建設(shè)智慧礦山與智慧企業(yè)：一是建設(shè)以綜采、綜掘、主運(yùn)輸、生產(chǎn)輔助、固定崗位無人值守、選煤等方面無人操作為核心的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)；二是構(gòu)建經(jīng)營(yíng)管控+績(jī)效管理以日清日結(jié)為核心的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)體系；三是搭建由生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)+綜合安全感知平臺(tái)形成的以安全管理為核心的智慧化管理體系[11]。

1.1 實(shí)施煤炭生產(chǎn)智能化改造，形成智能生產(chǎn)新方式

2017年，寧夏煤業(yè)公司開始在金鳳煤礦、金家渠煤礦進(jìn)行智能化改造試點(diǎn)，探索智能化系統(tǒng)集成。完成了虛擬化改造、萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)、4G通信系統(tǒng)、智能視頻調(diào)速、水電計(jì)量、智能移動(dòng)巡檢平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了井上下融合通訊、視頻互通、智能巡檢以及薄煤層自動(dòng)化開采、生產(chǎn)輔助自動(dòng)化控制和管理自主分析。寧夏煤業(yè)公司智能管控平臺(tái)運(yùn)行界面如圖1所示。

圖1 寧夏煤業(yè)公司智能管控平臺(tái)運(yùn)行界面

1.1.1 建設(shè)智能化工作面，集成智能化開采技術(shù)

2013年，寧夏煤業(yè)公司開始探索自動(dòng)化開采技術(shù)，累計(jì)20個(gè)采煤工作面實(shí)施自動(dòng)化開采模式。目前，寧夏煤業(yè)公司綜采設(shè)備智能化程度總體評(píng)估為80.5%，其中：采煤機(jī)70%、液壓支架80%、三機(jī)(刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī))75%，其它(泵站、電氣、帶式輸送機(jī))100%。智能化開采技術(shù)主要體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了大傾角厚煤層單向割煤智能開采，掌握了支架自動(dòng)控制技術(shù)、智能識(shí)別和跟機(jī)控制技術(shù)、單向開采自動(dòng)化連續(xù)推進(jìn)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，并且在棗泉煤礦704綜采工作面、任家莊煤礦902綜采工作面、羊場(chǎng)灣煤礦二區(qū)613綜采工作面、紅柳煤礦404綜采工作面這4個(gè)智能化綜采工作面取得了較好的應(yīng)用效果。以棗泉煤礦704綜采工作面為例，實(shí)現(xiàn)了“有人監(jiān)護(hù)，無人操作”常態(tài)化應(yīng)用，液壓支架自動(dòng)跟機(jī)率達(dá)到94.5%，采煤機(jī)記憶截割率達(dá)到96.7%。該綜采工作面只安排1名監(jiān)護(hù)運(yùn)行人員，生產(chǎn)過程的80%操作由綜采設(shè)備自主完成，20%由集控員遠(yuǎn)程控制，基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)割煤常態(tài)化應(yīng)用。

1.1.2 工作面直線度控制技術(shù)

寧夏煤業(yè)公司在紅柳煤礦、棗泉煤礦成功集成了以LASC技術(shù)為核心的工作面直線度檢測(cè)與自動(dòng)矯直控制技術(shù)、液壓支架全工作面跟機(jī)12段自動(dòng)化工藝以及運(yùn)輸巷聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)。

1.1.3 智能掘進(jìn)少人無人化

智能掘進(jìn)探索方面，一是實(shí)現(xiàn)了智能掘進(jìn)實(shí)施連續(xù)化作業(yè)與標(biāo)準(zhǔn)化配置、掘錨一體化、掘支平行化智能化三步走戰(zhàn)略，完善了綜掘機(jī)遙控配置，掘進(jìn)效率提高了20%；二是全面推廣應(yīng)用了掘錨護(hù)一體機(jī)，提高了作業(yè)效率和安全系數(shù)；三是推動(dòng)研發(fā)了無反復(fù)支撐快速掘進(jìn)技術(shù)裝備、復(fù)雜條件下煤巷全斷面智能掘進(jìn)成套裝備技術(shù)。

寧夏煤業(yè)公司目前存在采掘過程中用工多、工作量大、效率低、安全性差等問題，為了解決以上問題并實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，寧夏煤業(yè)公司主要采取了如下措施。

(1) 連續(xù)化作業(yè)與標(biāo)準(zhǔn)化配置。通過完成綜掘機(jī)重型化配置，掘進(jìn)效率提高20%以上。根據(jù)不同地質(zhì)條件和巷道不同用途，完成不同組合的永磁化帶式輸送機(jī)、自移機(jī)尾、輕型單軌吊、錨桿錨索鉆車、裝載機(jī)、挖機(jī)等6項(xiàng)配置標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施工作，這將進(jìn)一步提高單進(jìn)水平。

(2)掘錨一體化。全面推進(jìn)掘進(jìn)效率高、適用范圍廣、無空頂?shù)木蝈^一體機(jī)應(yīng)用，減少支護(hù)工50%以上，實(shí)現(xiàn)了減人提效的目的。

(3)掘支平行化、智能化掘進(jìn)。寧夏煤業(yè)公司自行組織研發(fā)的“無反復(fù)支撐快速掘進(jìn)技術(shù)裝備研發(fā)與應(yīng)用”“復(fù)雜條件下煤巷全斷面智能掘進(jìn)成套裝備技術(shù)研究”這兩類掘支平行化、智能化掘進(jìn)裝備的投入，徹底改善了困擾煤炭行業(yè)多年的采掘失調(diào)問題。

1.1.4 推進(jìn)智能化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)

對(duì)連續(xù)運(yùn)行在5 a以上、負(fù)荷率在50%以下且具備智能調(diào)速改造條件的帶式輸送機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造。全公司115條井下固定帶式輸送機(jī)有20%具備實(shí)現(xiàn)“無人值守”條件，并計(jì)劃14對(duì)礦井有序?qū)崿F(xiàn)綜掘運(yùn)輸系統(tǒng)、綜采運(yùn)輸系統(tǒng)以及主運(yùn)輸系統(tǒng)無人化。對(duì)綜采設(shè)備搬家倒面、無軌膠輪車運(yùn)行、輔助提升設(shè)備實(shí)施可視化、信息化管理，車輛管控實(shí)現(xiàn)全程精確定位、視頻防碰撞、行駛速度監(jiān)測(cè)、運(yùn)行調(diào)度管理。輔助運(yùn)輸無人化正在做前期技術(shù)準(zhǔn)備，力爭(zhēng)到2025年試點(diǎn)礦井實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸無人化。

1.1.5 全方位推進(jìn)固定崗位“無人值守”

固定崗位無人值守方面，礦井井下供電、通風(fēng)、排水等以及地面通風(fēng)機(jī)、供電、壓風(fēng)、供暖等生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的“無人值守”技術(shù)已經(jīng)比較成熟。截止2021年10月底，寧夏煤業(yè)公司14對(duì)礦井全部固定崗位完成無人化改造，實(shí)現(xiàn)“可視化遠(yuǎn)程集中控制+有人巡視+無人值守”。

1.1.6 自主實(shí)施選煤廠升級(jí)改造實(shí)現(xiàn)智能選煤

寧夏煤業(yè)公司借助智能選煤云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)部分選煤廠生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，利用機(jī)器視覺技術(shù)構(gòu)建了基于煤質(zhì)組成的重介分選過程調(diào)控專家咨詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重介選煤生產(chǎn)過程的智能控制與管理，應(yīng)用TDS智能干選技術(shù)進(jìn)行塊煤分選，實(shí)現(xiàn)分選過程無人值守。

在智能化選煤廠建設(shè)過程中，寧夏煤業(yè)公司走出了一條適合自身“自主創(chuàng)新，工控先行，精益運(yùn)營(yíng)，共享傳承”的道路。2015年，寧夏煤業(yè)公司開始自主創(chuàng)新實(shí)施選煤廠智能化改造；2018年，建成雙馬煤礦、梅花井煤礦、石槽村煤礦、棗泉煤礦4座智能化選煤廠；2019年，梅花井煤礦和雙馬煤礦選煤廠率先實(shí)現(xiàn)“有人巡視，無人值守”，減少崗位工50%以上。2021年2月，運(yùn)行的10座選煤廠全部完成“集中控制，無人操作，有人巡視”升級(jí)。

1.2 實(shí)施運(yùn)營(yíng)管理數(shù)字化集成，培育智慧管理新模式

(1)形成全覆蓋的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。建成以光傳輸網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，橫跨銀川總部、銀北、寧東3個(gè)地域的計(jì)算機(jī)城域網(wǎng)絡(luò)，搭建基于服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等物理環(huán)境與虛擬化云平臺(tái)及具體的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用融合的公司數(shù)據(jù)中心，具備信息及時(shí)傳送、數(shù)字實(shí)時(shí)處理的保障能力。

(2)應(yīng)用各類業(yè)務(wù)管理信息平臺(tái)。通過應(yīng)用三大類系統(tǒng)，促進(jìn)數(shù)據(jù)集成、流程集成、應(yīng)用集成。一是推廣應(yīng)用國(guó)家能源集團(tuán)ERP等統(tǒng)建系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人力資源、財(cái)務(wù)、物資、銷售、設(shè)備等核心資源的統(tǒng)一管理和有效配置，達(dá)到“一本賬”的管控目標(biāo)；二是開發(fā)企業(yè)管理信息一體化系統(tǒng)，以信息流為驅(qū)動(dòng)，充分整合物資流、工作流、資金流，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)縱向貫通、橫向協(xié)作，重點(diǎn)在金鳳煤礦和雙馬煤礦試點(diǎn)推廣了內(nèi)部市場(chǎng)化、水電計(jì)量、物資精細(xì)化管理及績(jī)效管理等系統(tǒng)，構(gòu)建了從寧夏煤業(yè)公司到廠礦以及廠礦到區(qū)隊(duì)、班組、崗位的結(jié)算體系和績(jī)效考評(píng)體系等，實(shí)現(xiàn)績(jī)效指標(biāo)層層傳遞、成本管控日清日結(jié)和班清班結(jié)；三是開發(fā)手機(jī)端App智慧礦山管理系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備巡檢、監(jiān)控、管理、技術(shù)資料存儲(chǔ)以及設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，而且實(shí)現(xiàn)了“智慧黨建”“智慧安全”“智慧生產(chǎn)”“智慧培訓(xùn)”等領(lǐng)域一體化智慧管理，還實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)狀況、OA辦公文件流程辦理等方面的可視化、流程化和規(guī)范化。

1.3 搭建以安全管理為核心的自主決策智慧化管理系統(tǒng)

通過安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控、智能礦燈、智能巡檢機(jī)器人、MESH(無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格)自組網(wǎng)應(yīng)急通信等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全管控及應(yīng)急救援。

(1)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控。2018年，根據(jù)國(guó)家煤監(jiān)局發(fā)布的《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造技術(shù)方案》通知要求，在原有的安全監(jiān)控系統(tǒng)基礎(chǔ)上對(duì)14對(duì)礦井進(jìn)行升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控與人員定位、應(yīng)急廣播的多系統(tǒng)融合。

(2)智能礦燈。自主研發(fā)并在金鳳煤礦試點(diǎn)應(yīng)用的智能礦燈集成了照明、通信、定位、視頻、氣體檢測(cè)、調(diào)度通訊等功能，實(shí)現(xiàn)了入井人員安全監(jiān)察、行為監(jiān)督、有毒有害氣體預(yù)測(cè)、人員精確定位、應(yīng)急求救的數(shù)據(jù)共享和可視化管理，解決了入井人員攜帶設(shè)備多、維護(hù)工作量大等問題，實(shí)現(xiàn)了安全管理模式由人防和制度管理模式向技防模式的轉(zhuǎn)變。

(3)智能巡檢機(jī)器人。建成井下變電所智能動(dòng)態(tài)巡檢機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、聲音視頻采集、遙控定位、揚(yáng)聲播報(bào)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)AR窗口顯示等功能。

(4)MESH自組網(wǎng)應(yīng)急通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)?；贛ESH的自組網(wǎng)應(yīng)急救援通信系統(tǒng)可建立無中心的通信網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)?shù)孛媾c井下通訊中斷后，井下各區(qū)域可自主通信。井下無線通信基站之間智能識(shí)別附近基站，自動(dòng)組成無線鏈路橋接入網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步保障應(yīng)急通信容災(zāi)容錯(cuò)鏈路。

2 寧夏煤業(yè)公司智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)突破

2.1 智能“3+1”開采系統(tǒng)構(gòu)建

寧夏煤業(yè)公司一直將智能化開采作為推動(dòng)現(xiàn)代化礦井高質(zhì)量發(fā)展的技術(shù)途徑。堅(jiān)持“高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率、高效益”的方針持續(xù)建設(shè)智能開采工作面，建立了“3+1”開采模式，“3”即實(shí)現(xiàn)3個(gè)智能對(duì)話(實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與采場(chǎng))互為交互、互為聯(lián)動(dòng)的新型煤礦發(fā)展模式；“1” 即1個(gè)系統(tǒng)(安全、高效、可靠、高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng))。

2.2 防止刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的跟機(jī)移架模式應(yīng)用

棗泉煤礦通過對(duì)自動(dòng)化移架功能的優(yōu)化，攻克了大傾角(平均傾角28°)自動(dòng)化開采過程中防止支架“上竄下滑”自動(dòng)控制技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了防刮板輸送機(jī)“上竄下滑”的跟機(jī)移架模式，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中效果顯著，為大傾角工作面自動(dòng)化技術(shù)的普及提供了樣板和方向。同時(shí)，梅花井煤礦解決了厚煤層大傾角工作面雙向割煤高效生產(chǎn)問題(平均傾角26°)，自動(dòng)化割煤設(shè)計(jì)達(dá)到上行8 m/min的截割速度，也為大傾角煤層智能生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.3 基本實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)智能截割

采煤機(jī)智能截割技術(shù)包括記憶截割+視頻遠(yuǎn)程截割+視頻煤巖識(shí)別。目前，寧夏煤業(yè)公司智能開采技術(shù)應(yīng)用礦井記憶截割已全部實(shí)現(xiàn)，視頻遠(yuǎn)程截割也全部覆蓋，同時(shí)創(chuàng)新性建立了工作面高清可視化技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了攝像儀的自清潔、自清洗，解決了動(dòng)態(tài)生產(chǎn)情況下可視化操作難題。

2.4 薄煤層實(shí)現(xiàn)“少人化”智能生產(chǎn)

薄煤層實(shí)現(xiàn)“少人化”智能生產(chǎn)技術(shù)已在梅花井煤礦、金鳳煤礦進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，可以做到工作面2～3人連續(xù)生產(chǎn)。薄煤層“少人化”智能生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用提高了技術(shù)人員和操作人員技能素質(zhì)和人才儲(chǔ)備，逐漸擺脫對(duì)自動(dòng)化廠家的依賴，能夠迅速排除自動(dòng)化系統(tǒng)故障和隱患。

2.5 帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)永磁化、變頻化及智能調(diào)速應(yīng)用

創(chuàng)新應(yīng)用了激光測(cè)量煤流系統(tǒng)煤量檢測(cè)技術(shù)，融合圖像識(shí)別和分析技術(shù)，通過對(duì)帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)負(fù)荷監(jiān)測(cè)分析以及智能節(jié)能控制，實(shí)現(xiàn)了檢修和低、中、高3檔煤流運(yùn)輸系統(tǒng)煤量的調(diào)速，解決了煤流負(fù)荷控制條件實(shí)時(shí)感知難題，節(jié)能達(dá)20%。同時(shí)全面推廣永磁變頻系統(tǒng)，可減少能耗10%。

2.6 遠(yuǎn)程集成供液系統(tǒng)(SAP)應(yīng)用

通過對(duì)集成供液系統(tǒng)(SAP)的優(yōu)化，摸索出變頻泵+工頻運(yùn)行的模式，成功應(yīng)用了變頻調(diào)速泵站的原有功能，并在此基礎(chǔ)上總結(jié)出一套適用于礦井設(shè)計(jì)-安裝-調(diào)試-使用經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了工作面快速恒壓恒量供液和遠(yuǎn)距離供液。其中紅柳煤礦應(yīng)用快速恒壓供液使采煤機(jī)在工作面中部快速割煤(>10 m/min)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了液壓支架快速跟機(jī)移架，開發(fā)了一套三段式移架功能，不但解決了丟架的技術(shù)難題，同時(shí)使單架移架時(shí)間降低到9 s/架；棗泉煤礦2 100 m的遠(yuǎn)距離供液實(shí)現(xiàn)了泵站與工作面的遠(yuǎn)距離分置，實(shí)現(xiàn)了按需供液，既解決了液壓系統(tǒng)供與需的矛盾，又改善和提高了工作面頂板管理和工作面采場(chǎng)的管理質(zhì)量。

2.7 4G專網(wǎng)智能控制技術(shù)

建立了工作面全景視頻拼接、4G(無線+有線)萬兆專網(wǎng)“一網(wǎng)到底”的智能控制技術(shù)，利用4G技術(shù)建立了覆蓋井上下的環(huán)網(wǎng)和專網(wǎng)，通過設(shè)置獨(dú)立的冗余環(huán)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、語音通話數(shù)據(jù)的獨(dú)立傳輸，為今后自動(dòng)化工作面實(shí)現(xiàn)無線控制提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

2.8 實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)、液壓支架協(xié)調(diào)控制的深度融合

創(chuàng)新性地應(yīng)用狀態(tài)傳感器，建立了工作面姿態(tài)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了液壓支架高度、傾角數(shù)據(jù)和采煤機(jī)傾角數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)，通過測(cè)算工作面采高、姿態(tài)和液壓支架排布姿態(tài)情況，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)判斷工作面開采姿態(tài)健康狀況。其中雙馬煤礦首次應(yīng)用了超寬帶載波煤機(jī)通訊，完善了支架姿態(tài)監(jiān)測(cè)、工作面礦壓監(jiān)測(cè)分析、刮板輸送機(jī)和煤機(jī)負(fù)載聯(lián)動(dòng)控制等功能，工作面UWB精確人員定位系統(tǒng)取得一定成效。

2.9 實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)智能終端生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)發(fā)布

融合應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能設(shè)備等先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)智慧礦山App管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能生產(chǎn)信息在移動(dòng)智能終端系統(tǒng)的實(shí)時(shí)發(fā)布。在“指尖上”就可實(shí)時(shí)掌握自動(dòng)化開采信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息對(duì)生產(chǎn)的精確指導(dǎo)。

2.10 實(shí)現(xiàn)了管理及運(yùn)營(yíng)方式創(chuàng)新

建立了完善科學(xué)的智慧礦山管理制度，以高效、綠色、安全、清潔、智能為目標(biāo)，采用了“目標(biāo)導(dǎo)向-應(yīng)用先行-正向激勵(lì)-分類管控-分級(jí)評(píng)價(jià)-梯級(jí)提升”的礦井自動(dòng)化推進(jìn)模式。加強(qiáng)了專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、自動(dòng)化、智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)與技術(shù)、安全與管理、生產(chǎn)與組織的高度融合。寧夏煤業(yè)公司堅(jiān)持高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率、高效益“五高”方針，推行了“模塊化、契約化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化”管理模式，對(duì)自動(dòng)化專業(yè)模塊實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)籌管理，為煤礦開拓創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型升級(jí)，奮力開創(chuàng)復(fù)雜地區(qū)煤炭安全生產(chǎn)管理新局面探索出一條新路。

3 寧夏煤業(yè)公司智能化建設(shè)仍需要進(jìn)一步完善

雖然寧夏煤業(yè)公司智能煤礦建設(shè)取得了突出成績(jī)，但還存在以下潛在問題，需要進(jìn)一步完善。

3.1 智能化建設(shè)目標(biāo)不精準(zhǔn)

在“十三五”期間，寧夏煤業(yè)公司穩(wěn)步推進(jìn)煤礦的兩化融合工作。2021年11月，公司出臺(tái)了智能化礦山建設(shè)總體規(guī)劃，明確了智能化相關(guān)指標(biāo)、目標(biāo)，但總體規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)與各礦井發(fā)展實(shí)際情況匹配度低、精準(zhǔn)性差，不利于工作的整體推進(jìn)。

3.2 智能開采技術(shù)有待持續(xù)提升

智能開采技術(shù)在系統(tǒng)的可靠性、傳輸?shù)姆€(wěn)定性、操作的適用性以及程序的易用性方面需要進(jìn)一步突破，如SAS采煤機(jī)控制系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)時(shí)未考慮自動(dòng)化功能，造成部分后期加裝的傳感器(軸編碼器、行程傳感器)外置，數(shù)據(jù)線直接裸露在行走箱外面，極易造成損壞；遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)傳輸延遲、數(shù)據(jù)丟包、視頻系統(tǒng)卡頓等問題較多；采煤機(jī)記憶截割模式下三角煤截割工藝，存在液壓支架跟機(jī)程度重復(fù)觸發(fā)、支架跟機(jī)動(dòng)作重復(fù)執(zhí)行問題；自動(dòng)化割煤程序與現(xiàn)場(chǎng)使用需求相距有差距，存在人工干預(yù)率較高等問題。

3.3 智能掘進(jìn)技術(shù)未取得重大突破

智能掘進(jìn)技術(shù)先后進(jìn)行了示范性探索，實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)“自動(dòng)割煤+遠(yuǎn)程干預(yù)”，但在常態(tài)化應(yīng)用上依然受到各種因素的制約，其他相關(guān)功能應(yīng)用效果也不佳，如錨桿機(jī)的自動(dòng)錨鉆、噴漿機(jī)智能噴漿作業(yè)等。

3.4 5類機(jī)器人研發(fā)與應(yīng)用未實(shí)現(xiàn)全覆蓋

作業(yè)機(jī)器人和巡檢機(jī)器人等5類機(jī)器人未實(shí)現(xiàn)全覆蓋，在推廣應(yīng)用方面需要進(jìn)一步發(fā)力，力爭(zhēng)逐步將員工從艱苦、危險(xiǎn)的作業(yè)環(huán)境中解放出來，實(shí)現(xiàn)“無人則安、少人則安”。

3.5 考核評(píng)價(jià)體系需建立健全

相關(guān)部門在智慧礦山建設(shè)方面的考核評(píng)價(jià)體系不健全，應(yīng)建立相關(guān)的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)信息技術(shù)中心、各廠礦智能化系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行分類分級(jí)考核。

3.6 知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)不夠重視

智能化推動(dòng)過程中每一項(xiàng)重要的技術(shù)革新都是以需求為導(dǎo)向的應(yīng)用，是現(xiàn)實(shí)需求與技術(shù)攻關(guān)深度融合的產(chǎn)物。受人員理論水平、專業(yè)化咨詢?nèi)蔽坏纫蛩刂萍s，智能化建設(shè)成果轉(zhuǎn)化不夠。主要體現(xiàn)在成果轉(zhuǎn)化缺乏系統(tǒng)性的布局和規(guī)劃，專利成果申報(bào)質(zhì)量也不高，成果轉(zhuǎn)化率低。

3.7 智能化技術(shù)應(yīng)用與核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)融合不夠

目前，智能化技術(shù)的應(yīng)用基于采煤、掘進(jìn)、選煤、固定崗位無人值守等領(lǐng)域，缺少與地質(zhì)條件、裝備技術(shù)、生產(chǎn)工藝、程序參數(shù)調(diào)整和應(yīng)用、人員技能、管理能力的有效融合，導(dǎo)致推進(jìn)受到限制。為達(dá)到良好的應(yīng)用效果，智能化技術(shù)的應(yīng)用要梳理關(guān)聯(lián)因素，將其與涵蓋煤礦生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理環(huán)節(jié)的各個(gè)管理元素和單元，實(shí)現(xiàn)完全融合。

3.8 智能化高端技術(shù)人才缺乏

自動(dòng)化軟件程序復(fù)雜，對(duì)工作面作業(yè)人員操作技能要求高，智能高端技術(shù)人才比較缺乏?，F(xiàn)在只有棗泉煤礦、紅柳煤礦在廠家遠(yuǎn)程指導(dǎo)下可更改控制程序，大多數(shù)工作面程序調(diào)整對(duì)廠家技術(shù)人員的依賴度高，在工作面設(shè)備發(fā)生變化、采場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)程序更改完成周期較長(zhǎng)。

3.9 內(nèi)部協(xié)調(diào)性弱，數(shù)據(jù)共享率低

智能化建設(shè)工作開展以來，各煤礦由于受到管理思維固化和原有系統(tǒng)性局限性的影響，造成工作推動(dòng)內(nèi)部協(xié)調(diào)性弱，數(shù)據(jù)治理與共享不足。目前，公司到煤礦雖然均已構(gòu)建2級(jí)全時(shí)域、全融合安全生產(chǎn)綜合數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，開發(fā)了多項(xiàng)數(shù)據(jù)應(yīng)用子系統(tǒng)，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)達(dá)數(shù)千億條，但數(shù)據(jù)挖掘、分析不夠，利用率低，未真正做到用數(shù)據(jù)說話，不能顯著體現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)價(jià)值。智能化建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)性工程，既需要橫向到邊、縱向到底的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，又需要打通全流程的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)治理與共享。

4 寧夏煤業(yè)公司智能化建設(shè)發(fā)展建議

4.1 強(qiáng)化戰(zhàn)略引領(lǐng)，做好頂層設(shè)計(jì)

要提高政治站位、開拓眼界，以國(guó)務(wù)院部委、本省及集團(tuán)以智能化建設(shè)目標(biāo)為引領(lǐng)，明確寧夏煤業(yè)公司智能化總體思路、建設(shè)目標(biāo)、預(yù)期效果，高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率、高效益協(xié)同推進(jìn)智能化建設(shè)，努力實(shí)現(xiàn)“井下操作”向“地面遠(yuǎn)控”、“黑領(lǐng)礦工”向“金領(lǐng)采煤師”、“人員密集”向“技術(shù)密集”、“高危環(huán)境”向“本質(zhì)安全”的四大轉(zhuǎn)變，進(jìn)一步發(fā)揮能源保供“穩(wěn)定器”“壓艙石”的作用，使煤炭行業(yè)成為受人尊重的、令人向往的行業(yè)。

4.2 強(qiáng)化科技創(chuàng)新，增強(qiáng)核心實(shí)力

(1)組建協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，助力智能化礦山建設(shè)。依托寧夏煤業(yè)公司現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成立協(xié)同創(chuàng)新中心，試點(diǎn)“揭榜掛帥”制、專班工作制，聯(lián)合裝備制造企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高等院校共同研究解決智能開采、智能掘進(jìn)以及其他專業(yè)的難題，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。

(2)建立健全煤礦智能化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)體系、考核評(píng)價(jià)體系?？偨Y(jié)現(xiàn)有的應(yīng)用技術(shù)成果，完善智能煤礦、智能采煤、智能掘進(jìn)、固定崗位無人值守等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，配套制定煤礦智能化建設(shè)、安裝、評(píng)價(jià)、驗(yàn)收、考核規(guī)范，分類分級(jí)完善煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)體系、考核評(píng)價(jià)系統(tǒng)，做到建設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)，考核有依據(jù)。

(3)加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和成果轉(zhuǎn)換。強(qiáng)化成果轉(zhuǎn)化意識(shí)，做好源頭論證與設(shè)計(jì)工作，與科技管理部門聯(lián)合對(duì)科技成果、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專利的前置審查和申報(bào)工作對(duì)接，以寧夏煤業(yè)公司特有的智能化應(yīng)用場(chǎng)景為平臺(tái)，形成一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)用科技成果、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專利。

4.3 強(qiáng)化“六大”融合[13]，提升應(yīng)用效果

(1)推進(jìn)智能化配套設(shè)備與地質(zhì)條件的融合，加強(qiáng)操作系統(tǒng)和傳感器的穩(wěn)定性、硬件設(shè)施的可靠性、軟件的易用性、應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件下的適用性。

(2)推進(jìn)智能化配套設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的融合。順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的推廣應(yīng)用，提高終端使用傳感器的檢測(cè)精度以及檢測(cè)方法，減少使用連接線纜數(shù)量，提高工作面集中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，解決延時(shí)、卡頓現(xiàn)象。

(3)推進(jìn)智能化配套設(shè)備程序參數(shù)選擇性調(diào)整與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用的融合。提升支架控制器自身運(yùn)行能力，滿足工作面現(xiàn)場(chǎng)條件變化與工況變化的需求，實(shí)現(xiàn)模塊化、程序化發(fā)展從而提升支架控制器集成程度，便于現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)支架參數(shù)的及時(shí)調(diào)整。

(4)推進(jìn)智能化配套設(shè)備與生產(chǎn)工藝的融合。提高認(rèn)識(shí)、關(guān)口前移、重心下移。加強(qiáng)礦方與電液控廠家及各廠家之間的“互聯(lián)互通，共享共建”，“找問題，解難題、促提升”要在使用中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化改進(jìn)智能化開采技術(shù)。

(5)推進(jìn)智能化配套設(shè)備與管理能力的融合。注重培養(yǎng)全面提升基層管理人員的綜合素質(zhì)和管理能力。一方面，創(chuàng)造條件激勵(lì)基層管理人員拓寬知識(shí)面、增強(qiáng)管理意識(shí)；另一方面，采取走出去、請(qǐng)進(jìn)來的方式，搭建學(xué)習(xí)交流平臺(tái)和完善人才激勵(lì)機(jī)制，逐步提升管理人員適應(yīng)煤炭智能化建設(shè)的素質(zhì)。

(6)推進(jìn)智能化配套設(shè)備與人員技能的融合。加強(qiáng)對(duì)操作員工的技術(shù)培訓(xùn)，使操作人員在使用智能化配套設(shè)備過程中遇到問題可做到“遇事不驚、處事不亂”，迅速排除設(shè)備故障和隱患，快速恢復(fù)生產(chǎn)的能力。

4.4 強(qiáng)化內(nèi)部協(xié)調(diào)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)共享

智能化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、綜合性工程，要把相關(guān)應(yīng)用對(duì)象及其相關(guān)功能要素視為一個(gè)整體，全面發(fā)揮系統(tǒng)功能，從整體效果最佳出發(fā)確定目標(biāo)，因此構(gòu)建高效的協(xié)調(diào)共享機(jī)制尤為重要。

(1)加強(qiáng)內(nèi)部協(xié)調(diào)機(jī)制?；诼毮芊止I(yè)化、整體運(yùn)作高效化的原則，從集團(tuán)公司與基層單位之間、單位與單位之間、部門與部門、部門與區(qū)隊(duì)、區(qū)隊(duì)及班組內(nèi)部入手形成上下聯(lián)動(dòng)、左右互動(dòng)的協(xié)調(diào)機(jī)制。

(2)強(qiáng)化數(shù)據(jù)治理和共享。在數(shù)據(jù)治理和共享方面，構(gòu)建特色的數(shù)據(jù)治理與共享規(guī)則體系[14]，形成大數(shù)據(jù)資源庫，發(fā)揮數(shù)據(jù)的重要價(jià)值，讓“數(shù)據(jù)說話”成為管理的一個(gè)新手段。

5 結(jié)語

煤礦智能化建設(shè)是煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展的重大機(jī)遇，必須毫不動(dòng)搖的堅(jiān)持下去。目前，在地質(zhì)條件好的礦井，煤炭智能化建設(shè)取得了較好的應(yīng)用效果，但由于煤礦開采條件的多樣性和復(fù)雜性，智能化建設(shè)遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期理想的效果和目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)智能化無人化建設(shè)目標(biāo)仍需補(bǔ)齊多項(xiàng)核心技術(shù)短板和管理短板。