喬衛(wèi)民

（蒲縣宏源煤業(yè)集團(tuán)富家凹煤業(yè)有限公司，山西 臨汾 041200）

1 工程概況

山西蒲縣宏源集團(tuán)富家凹煤業(yè)基于減人提效管理的目的，對(duì)現(xiàn)階段礦井人員構(gòu)成情況進(jìn)行分析，實(shí)施智能化相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、減人提效。智能化建設(shè)的主要目標(biāo)：

（1）全面感知井下人、機(jī)、環(huán)、管等的位置和狀態(tài)，對(duì)采掘、運(yùn)輸、供電、供排水、一通三防及監(jiān)測(cè)監(jiān)控等設(shè)備進(jìn)行控制。

（2）基于GIM 時(shí)空一張圖為智能化礦井建設(shè)提供三維可視化、協(xié)同設(shè)計(jì)、仿真模擬、設(shè)備全生命周期管理等服務(wù)。

（3）通過(guò)軟件定義，實(shí)現(xiàn)井上下各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合與智能聯(lián)動(dòng)。

（4）大幅度減少井下生產(chǎn)作業(yè)人員，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)時(shí)井下作業(yè)人員不超過(guò)100 人，實(shí)現(xiàn)減人提效。

（5）構(gòu)建成人、機(jī)、環(huán)、管多系統(tǒng)信息的感知融合、動(dòng)態(tài)辨識(shí)、有效預(yù)警、智能決策和協(xié)同控制。

2 智能化建設(shè)實(shí)踐

2.1 井下人員配備現(xiàn)狀及分析

（1）檢修班井下人員現(xiàn)狀。檢修班井下人員總數(shù)一般在395 人左右，包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員346 人，安監(jiān)、瓦檢人員23 人，部室、區(qū)隊(duì)走動(dòng)檢查人員24 人，礦領(lǐng)導(dǎo)、部室跟班人員2 人。

（2）生產(chǎn)班井下人員現(xiàn)狀。生產(chǎn)班井下人員總數(shù)一般在274 人左右，包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員244 人，安監(jiān)、瓦檢人員23 人，部室、區(qū)隊(duì)走動(dòng)檢查人員5人，礦領(lǐng)導(dǎo)、部室跟班人員2 人。

為保證生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，必須加強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)管理工作，檢修班已基本沒(méi)有減人提效空間。另外，礦領(lǐng)導(dǎo)跟班人員、走動(dòng)檢查人員以及安監(jiān)、瓦檢人員根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行配置，已沒(méi)有下降空間。智能化礦井建設(shè)要聚焦井下生產(chǎn)作業(yè)，開展智能化建設(shè)項(xiàng)目，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化崗位配置，實(shí)現(xiàn)減人提效工作。

2.2 減人提效管理工作方案[1-2]

2.2.1 采煤生產(chǎn)作業(yè)方面的智能化建設(shè)

富家凹煤業(yè)在2020 年完成《基于動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型大數(shù)據(jù)融合迭代規(guī)劃控制策略的智能開采技術(shù)》項(xiàng)目，將智能化開采提升至基于透明地質(zhì)規(guī)劃截制的智能開采技術(shù)3.0 階段，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的記憶截割向三維空間感知、智能規(guī)劃和自主截割的技術(shù)跨越。在富家凹煤業(yè)全面推廣并實(shí)施3.0 版智能化開采技術(shù)，同時(shí)做好持續(xù)優(yōu)化升級(jí)工作，實(shí)現(xiàn)采煤工作面每班生產(chǎn)作業(yè)人數(shù)由17 人降至5 人。

優(yōu)化后生產(chǎn)期間跟班隊(duì)長(zhǎng)1 人，負(fù)責(zé)當(dāng)班安全管理、隱患整改監(jiān)督、工程質(zhì)量考核；現(xiàn)場(chǎng)班長(zhǎng)1 人，負(fù)責(zé)當(dāng)班隱患落實(shí)整改、落實(shí)生產(chǎn)任務(wù)；工作面巡視工1 人，負(fù)責(zé)巡視工作面頂板、設(shè)備及質(zhì)量；兩端頭支護(hù)工2 人，負(fù)責(zé)拉兩端頭支護(hù)、上下隅角封堵等工作。智能化建設(shè)優(yōu)化前后崗位人員配備情況見表1。

表1 智能化建設(shè)優(yōu)化前后崗位人員配備表

2.2.2 掘進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)方面的智能化建設(shè)

（1）煤礦全面推廣并應(yīng)用“110 工法”開采和智能快掘技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)，單進(jìn)水平提升至560 m/月以上，進(jìn)一步提高礦井生產(chǎn)效率、降低萬(wàn)噸掘進(jìn)率，礦井年掘進(jìn)工程量降至20 000 m 以下，可減少2 個(gè)掘進(jìn)隊(duì)伍。（2）開展半煤巖巷道智能掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用，該智能掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)由截割機(jī)器人、臨時(shí)支護(hù)機(jī)器人、鉆錨機(jī)器人、錨網(wǎng)運(yùn)輸機(jī)器人、電液控平臺(tái)等組成，能夠進(jìn)一步提高掘進(jìn)支護(hù)效率，保障安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面每班生產(chǎn)作業(yè)人數(shù)由16 人降至7 人。

智能化建設(shè)優(yōu)化后生產(chǎn)期間跟班隊(duì)長(zhǎng)1 人，負(fù)責(zé)當(dāng)班安全管理、施工現(xiàn)場(chǎng)總體協(xié)調(diào)等工作；班長(zhǎng)1人，負(fù)責(zé)當(dāng)班隱患落實(shí)整改、落實(shí)生產(chǎn)任務(wù)等工作；驗(yàn)收員1 人，負(fù)責(zé)驗(yàn)收隱患整改情況、工程質(zhì)量檢查考核等工作；智能掘進(jìn)系統(tǒng)崗2 人，負(fù)責(zé)智能掘進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)維管理等工作；智能鉆機(jī)司機(jī)1 人，負(fù)責(zé)鉆孔施工和監(jiān)護(hù)管理等工作；維修電鉗工1 人，負(fù)責(zé)工作面緊急條件下設(shè)備檢修維護(hù)等工作。優(yōu)化前后崗位配備對(duì)比見表2。

表2 智能化建設(shè)優(yōu)化前后崗位人員配備表

2.2.3 探放水作業(yè)方面的智能化建設(shè)

將普通鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器定向改造和配置測(cè)量系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等，升級(jí)改造成智能化鉆機(jī)。該智能化鉆機(jī)可實(shí)現(xiàn)鉆孔智能化、自動(dòng)化施工，鉆孔深度自主計(jì)算驗(yàn)收和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。智能化鉆機(jī)實(shí)施后每臺(tái)鉆機(jī)作業(yè)人員由3 人降至2 人，每班3 臺(tái)鉆機(jī)施工，探放水隊(duì)生產(chǎn)班作業(yè)人員由9人降至6 人。

2.2.4 瓦斯抽采作業(yè)方面的智能化建設(shè)

開展基于高瓦斯礦井智能可視化打鉆系統(tǒng)研究與工程實(shí)踐項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化打鉆、軌跡測(cè)定、智能識(shí)別驗(yàn)鉆、可視化監(jiān)控、語(yǔ)音對(duì)講等功能。智能可視化打鉆系統(tǒng)實(shí)施后每臺(tái)鉆機(jī)只需1 人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，每班3 臺(tái)鉆機(jī)施工，抽采隊(duì)生產(chǎn)班作業(yè)人員由9 人降至3 人。

2.2.5 生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的智能化建設(shè)

（1）對(duì)礦井自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)改造，建成了地面指揮控制中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)井下主輸送帶、主供電設(shè)備、主排水泵、主通風(fēng)機(jī)和選煤廠等子系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中控制、視頻監(jiān)控和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析等功能，形成了“無(wú)人值守、有人巡視”控制模式，保證了全礦井生產(chǎn)控制系統(tǒng)的連續(xù)性和可靠性。（2）完成主帶式輸送機(jī)、變電所巡檢機(jī)器人研究應(yīng)用工作，實(shí)現(xiàn)了主帶式輸送機(jī)、變電所和水泵房的無(wú)人巡檢，實(shí)現(xiàn)“無(wú)人巡視、無(wú)人值守”管理模式。

實(shí)施“無(wú)人值守、無(wú)人巡視”的新型智能化工作模式后，可減少崗位作業(yè)（巡視）人員35 人。同時(shí)，為保證輔助生產(chǎn)系統(tǒng)高效運(yùn)行，計(jì)劃在北一區(qū)域、北二區(qū)域、西一區(qū)域各留守2 名值班人員，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備應(yīng)急檢修維護(hù)任務(wù)。生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的智能化建設(shè)可將生產(chǎn)班作業(yè)人員由35人降至6 人。

2.2.6 輔助運(yùn)輸管理的智能化建設(shè)

基于4G 通信的礦井車輛管理項(xiàng)目的研究和實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)車輛的可視化管理，建立以車輛為中心的科學(xué)連接管控體系，實(shí)現(xiàn)車輛輔助運(yùn)輸?shù)母咝д{(diào)配、無(wú)線通信聯(lián)絡(luò)、WiFi 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入，有效提高了車輛運(yùn)行效率。隨著智能化礦井建設(shè)的不斷深入，井下生產(chǎn)時(shí)作業(yè)人員將大幅度減少，減員幅度超過(guò)50%，人員運(yùn)輸量大幅度降低，輔助運(yùn)輸管理的智能化建設(shè)后運(yùn)輸隊(duì)生產(chǎn)班作業(yè)人員可由原來(lái)的18 人降至9 人。

2.2.7 其他方面

智能化建設(shè)后，減少2 個(gè)掘進(jìn)工作面，安監(jiān)、瓦檢人員由23 人減少至19 人。通風(fēng)隊(duì)、準(zhǔn)備維修隊(duì)，原則上生產(chǎn)時(shí)崗位作業(yè)人數(shù)不變。

按照以上智能化建設(shè)方案，通過(guò)實(shí)施“110 工法”開采和智能快掘探索，進(jìn)一步加快智能化礦井建設(shè)，簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)，優(yōu)化崗位人員配置，可實(shí)現(xiàn)井下每個(gè)生產(chǎn)班崗位作業(yè)人員由244 人降至96 人，每個(gè)生產(chǎn)班井下總?cè)藬?shù)控制不超過(guò)122 人。優(yōu)化前后崗位人員情況見表3。

表3 智能化礦井建設(shè)減人提效預(yù)期效果 人

3 預(yù)期效益分析

富家凹煤業(yè)基于減人提效管理的智能礦井建設(shè)方案實(shí)施到位后，礦井采煤工作面單產(chǎn)提高10%，掘進(jìn)面保持單進(jìn)提高至560 m 以上，井下生產(chǎn)作業(yè)人員減少達(dá)到50%以上，生產(chǎn)時(shí)井下作業(yè)人員不超過(guò)100 人，全員工效提高20%以上，每年節(jié)約人工成本約4000 萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

富家凹煤業(yè)基于減人提效管理的智能礦井建設(shè)方案是以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為代表的新一代信息技術(shù)與煤炭行業(yè)融合創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)從“有人巡視、無(wú)人值守”到“機(jī)器人巡檢、無(wú)人化開采”的全新跨越式發(fā)展，實(shí)現(xiàn)智能化開采技術(shù)的“提檔升級(jí)”，減人提效效果顯著。