陜煤集團(tuán)精心打造煤礦“智能芯”

2020-10-27 17:25:47 來源：陜煤集團(tuán) 瀏覽量：668

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10月21日，位于陜煤集團(tuán)黃陵礦業(yè)一號煤礦調(diào)度指揮中心，綜采一隊(duì)機(jī)電技術(shù)員趙朋在精準(zhǔn)控制平臺(tái)上，用手輕觸精準(zhǔn)控制平臺(tái)觸摸屏，啟動(dòng)自主規(guī)劃截割模式，該項(xiàng)控制指令將延伸到千米井下的810工作面實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，伴隨著采煤機(jī)、刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)的依次啟動(dòng)和規(guī)劃截割模式的自主執(zhí)行，滾滾烏金涌向地面。
這項(xiàng)無人化升級版3.0——“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)目于9月15日通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技成果鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
該礦在原來智能化綜采工作面的基礎(chǔ)上，通過工作面雷達(dá)探測、槽波、巷道寫實(shí)，在調(diào)度指揮中心掌握千米井下地理信息，建立煤層數(shù)字化三維動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型。利用“CT”切片技術(shù)和數(shù)字孿生系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制方法，將井下實(shí)際割煤狀態(tài)映射至賽博空間。實(shí)現(xiàn)井下工作面無人開采。
負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的一號煤礦機(jī)電副礦長符大利把這形象的稱為：割數(shù)據(jù)就是割煤炭。
從2014年5月，黃陵礦業(yè)一號煤礦在行業(yè)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)裝備較薄煤層無人化開采，開啟“無人跟機(jī)作業(yè)，有人安全巡視”模式，到2015年10月在中厚煤層智能化工作面實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程操控采煤的常態(tài)化作業(yè)，工作面首次實(shí)現(xiàn)了超前支架地面遠(yuǎn)程控制及地面“一鍵自移”控制，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，再到現(xiàn)在“三維空間感知、智能規(guī)劃、自主截割”3.0的跨越；通過精準(zhǔn)控制系統(tǒng)將大數(shù)據(jù)智能決策平臺(tái)構(gòu)建的“規(guī)劃截割模型”的各項(xiàng)控制指令延伸到千米井下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)井下各機(jī)設(shè)備執(zhí)行工況，自主反向修正模型參數(shù)，使采煤工作實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工作區(qū)域無人的跨越。
隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)的推廣應(yīng)用，煤炭生產(chǎn)智能化步伐將持續(xù)加快。智能化發(fā)展已成為深化煤炭供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、推動(dòng)煤炭工業(yè)技術(shù)革命、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。陜煤集團(tuán)煤炭產(chǎn)業(yè)以“智能礦山、智慧礦區(qū)”建設(shè)為突破，緊抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇，切實(shí)讓數(shù)字化、智能化成為新時(shí)代“改變陜煤形象、奠定陜煤地位、保持陜煤領(lǐng)先”的有力支撐。
與此同時(shí)，“十三五”以來，渭北、彬黃基地煤炭開采條件日趨復(fù)雜，水、火、瓦斯、頂板、沖擊地壓等自然災(zāi)害威脅不同程度存在，隨著煤炭開采逐步轉(zhuǎn)入深部，開采條件更加復(fù)雜，各種災(zāi)害威脅進(jìn)一步加劇，威脅礦井安全生產(chǎn)。以陜煤蒲白礦業(yè)公司來說，其所屬的建莊建新兩礦地處彬黃礦區(qū)，煤炭資源埋深超過700m，沖擊地壓、防治水、防滅火及瓦斯防治等災(zāi)害治理難度大。
陜煤集團(tuán)堅(jiān)持調(diào)整存量與做優(yōu)增量并舉，將淘汰落后產(chǎn)能與發(fā)揮陜北優(yōu)勢產(chǎn)能建設(shè)相結(jié)合，瞄準(zhǔn)世界流技術(shù)前沿，將“四化”建設(shè)作為煤礦減人提效、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局的重要途徑，按照集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的管理思路，著力鍛造煤礦“智能芯”，推進(jìn)煤炭開采智能化、現(xiàn)場作業(yè)自動(dòng)化、固定設(shè)施無人化、運(yùn)營管理信息化，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級高質(zhì)量發(fā)展。
在老礦區(qū)加快礦井智能化步伐，為型升級提供戰(zhàn)略性支撐。10月12日，蒲白首套智能化綜放設(shè)備落戶建新煤化公司。該公司綜采隊(duì)長白小偉激動(dòng)不已，直言感受，“這些年，盡管公司采取CO?相變致裂技術(shù)和工作面頂煤深孔預(yù)裂技術(shù)，讓頂煤回收率保持在85%以上，但人工放煤仍面臨安全和效率兩大難題?！?/p>
“智能綜放工作面投產(chǎn)后，不但能減人提效，安全還更有保障了?！卑仔π鹿ぷ髅娉錆M信心。
圍繞“智能礦井、智慧礦區(qū)、一流企業(yè)”目標(biāo)，在保持行業(yè)領(lǐng)先示范的指引下，“智能采煤”提檔升級，目前，陜煤集團(tuán)智能化采煤工作面已建成23個(gè)，到年底將建成36個(gè)，70%以上的采煤工作面實(shí)現(xiàn)智能化開采，黃陵、陜北、榆北和彬長等新礦區(qū)全部實(shí)現(xiàn)智能開采，屆時(shí)智能化產(chǎn)能將達(dá)到1.55億噸，占總產(chǎn)能的83%。到2021年底，36處生產(chǎn)礦井的52個(gè)采煤工作面全部實(shí)現(xiàn)智能開采。
掘進(jìn)施工進(jìn)度直接制約著礦井采掘接續(xù)工作。“十三五”期間，陜煤集團(tuán)開展快掘技術(shù)裝備研究與應(yīng)用攻關(guān)，積極在陜北、彬黃、關(guān)中礦區(qū)推行高效快掘研究與實(shí)踐，在煤礦掘進(jìn)裝備大型化、智能化方面邁進(jìn)了一大步?！爸悄芫蜻M(jìn)”突破瓶頸，成功研發(fā)了首套智能快速掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，為行業(yè)安全高效掘進(jìn)開辟了先河。
在榆北煤業(yè)小保當(dāng)一號煤礦112204膠運(yùn)順槽工作面，由陜煤集團(tuán)所屬西安重裝集團(tuán)西安煤礦機(jī)械有限公司自主研發(fā)的國內(nèi)首套智能掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)于9月15日開始了工業(yè)性試驗(yàn)，操作人員在地面調(diào)度分控中心按下一鍵啟動(dòng)鍵，護(hù)盾式智能掘進(jìn)機(jī)器人六大核心系統(tǒng)開始協(xié)同作業(yè)。
據(jù)掘進(jìn)二隊(duì)黨支部書記陳兵介紹，這款掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)是針對小保當(dāng)公司煤層夾矸多、易片幫等地質(zhì)情況復(fù)雜量身定制，具備遠(yuǎn)程一鍵啟動(dòng)、自動(dòng)截割、自動(dòng)前進(jìn)、自動(dòng)運(yùn)網(wǎng)和慣導(dǎo)自動(dòng)糾偏等功能。
經(jīng)過較長時(shí)間發(fā)展，綜采智能化已經(jīng)取得一定成果，設(shè)備逐步趨于成熟并基本實(shí)現(xiàn)了智能化操控，但是回顧煤炭行業(yè)掘進(jìn)裝備及技術(shù)的發(fā)展，一直是煤炭行業(yè)智能化發(fā)展的“瓶頸”。
“十三五”以來，煤炭行業(yè)“四化”建設(shè)步伐加快，陜煤集團(tuán)陜北地區(qū)開采強(qiáng)度大，機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化綜采工作面發(fā)展速度加快，采煤智能化已近基本實(shí)現(xiàn)，受綜采工作面開采強(qiáng)度大、開采速度加快的影響，導(dǎo)致部分礦井近年來經(jīng)常出現(xiàn)采掘接續(xù)緊張，甚至出現(xiàn)采掘失調(diào)、接續(xù)困難等突出問題。這也為快速掘進(jìn)技術(shù)的出現(xiàn)埋下了伏筆。
陜煤集團(tuán)瞄準(zhǔn)快掘技術(shù)不斷探索，2019年4月，榆北煤業(yè)公司會(huì)同中國鐵建重工集團(tuán)、西安重裝集團(tuán)等6家單位簽訂了“煤礦智能化快速掘錨成套裝備”項(xiàng)目聯(lián)合開發(fā)合作協(xié)議。一個(gè)多月后，該項(xiàng)目首個(gè)工業(yè)性試驗(yàn)裝備——國內(nèi)首臺(tái)煤礦大斷面快速掘錨成套裝備在榆北煤業(yè)曹家灘煤礦下井“服役”，單月最高進(jìn)尺達(dá)1561m。4個(gè)多月后，被稱為“快掘2.0”的第二套快掘設(shè)備在曹家灘公司上崗。自投用以來以來，該設(shè)備累計(jì)掘進(jìn)進(jìn)尺超過15000m，最高日進(jìn)尺達(dá)90.1m，最高月進(jìn)尺更是突破2020m，該公司實(shí)現(xiàn)采掘接替協(xié)調(diào)發(fā)展，走出了制約煤炭行業(yè)采掘失調(diào)的困境。
基于榆北煤業(yè)在曹家灘礦業(yè)公司關(guān)于快速掘進(jìn)的探索和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，小保當(dāng)公司于2020年4月在112203膠、輔運(yùn)掘進(jìn)工作面采用了快速掘進(jìn)裝備雙機(jī)雙巷布置的方式，分別安裝了山特維克掘錨一體機(jī)快速掘進(jìn)成套裝備和中國鐵建掘錨一體機(jī)快速掘進(jìn)成套裝備，在短短的4個(gè)多月時(shí)間里，面對復(fù)雜地質(zhì)條件，完成了掘進(jìn)任務(wù)12000米，其中單月雙機(jī)雙巷進(jìn)尺突破3030米。
與此同時(shí)，小保當(dāng)煤礦護(hù)盾式智能掘進(jìn)機(jī)器人和曹家灘煤礦“快掘3.0”裝備相繼投入使用。掘進(jìn)工作單班作業(yè)人數(shù)將從15人降到8人，基本實(shí)現(xiàn)了安全、少人、高效、智能的作業(yè)。掘進(jìn)技術(shù)邁入“智能時(shí)代”標(biāo)志著陜煤集團(tuán)在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全國領(lǐng)先。
對于2013年西安科技大學(xué)采礦工程畢業(yè)的陳兵而言，剛分到彬長胡家河礦井掘進(jìn)一隊(duì)當(dāng)技術(shù)員時(shí)，當(dāng)時(shí)采用懸臂式綜掘機(jī)施工巷道，日進(jìn)尺最高才達(dá)到8米左右，他參加工作的第二個(gè)月，掘進(jìn)一隊(duì)當(dāng)月掘進(jìn)進(jìn)尺達(dá)到200米，就已經(jīng)突破了彬長礦業(yè)月度掘進(jìn)記錄。在胡家河礦干過掘進(jìn)、采煤、通風(fēng)等專業(yè)的陳兵，印象最深的就是，干支護(hù)工時(shí)，耳朵塞著耳塞，施工錨桿、錨索時(shí)單體錨桿機(jī)噴出的淋水澆濕了整個(gè)衣服和身體。
“智慧礦山只有突破了采煤、掘進(jìn)等一線的智能化建設(shè)，才能真正實(shí)現(xiàn)在煤礦核心領(lǐng)域的智能化。” 榆北煤業(yè)公司黨委委員、小保當(dāng)公司黨委書記、董事長、總經(jīng)理?xiàng)钫髡f。
在榆北煤業(yè)試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，今年陜煤集團(tuán)計(jì)劃新建21套快掘系統(tǒng)。
“十三五”期間，陜煤集團(tuán)煤礦裝備可靠性得到大幅提升，現(xiàn)場安全作業(yè)環(huán)境顯著改善，職工勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度明顯降低，煤礦安全保障能力持續(xù)增強(qiáng)，“四化”建設(shè)成效顯著，黃陵一號煤礦率先成為全國煤礦智能化無人開采技術(shù)的試點(diǎn)示范單位。全面推行高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)，榆北煤業(yè)曹家灘、小保當(dāng)煤礦裝備快速掘進(jìn)系統(tǒng)投用。煤炭板塊的礦井97%以上生產(chǎn)輔助系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能集中控制，井下固定場所基本實(shí)現(xiàn)“無人值守、有人巡檢”。“智能監(jiān)控”全面覆蓋，“智慧礦區(qū)”建設(shè)開局良好。同時(shí)，陜煤集團(tuán)所屬西安重裝集團(tuán)加快研制高端裝備制造，緊跟煤機(jī)產(chǎn)品智能化、自動(dòng)化的迅速發(fā)展，加大專業(yè)煤機(jī)裝備“智”造力度，提升“智能”“云端”配套技術(shù)服務(wù)保障能力，打造采掘裝備“國之重器”。其中，“高性能8.8米超大采高采煤機(jī)”，填補(bǔ)了國內(nèi)煤機(jī)制造行業(yè)的技術(shù)空白，達(dá)到國際先進(jìn)水平，解決了超大采高采煤機(jī)整機(jī)穩(wěn)定性及機(jī)身聯(lián)接剛性問題。
數(shù)據(jù)顯示，“十三五”以來，陜煤集團(tuán)煤炭板塊生產(chǎn)經(jīng)營管理水平不斷提高，原煤產(chǎn)量等指標(biāo)屢創(chuàng)新高。2019年煤炭產(chǎn)量1.78億噸，比2015年增加0.51億噸，年均增長率達(dá)到了8.8%；2019年煤炭板塊實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入、毛利分別比2015年增加331.36億元、279.38億元，收入年均增幅15.43%，毛利年均增加69.85億元，煤炭板塊核心基礎(chǔ)地位愈發(fā)凸顯，為陜煤集團(tuán)的發(fā)展壯大起到了穩(wěn)定基石作用。
                

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