“機(jī)械化換人 自動(dòng)化減人”實(shí)施目標(biāo)和路徑

劉見中+田成金

2015年6月11日，國家安全監(jiān)管總局下發(fā)了關(guān)于開展“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)的通知，決定在煤礦、金屬非金屬礦山、危險(xiǎn)化學(xué)品和煙花爆竹等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域開展“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)。重點(diǎn)是以機(jī)械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動(dòng)化控制減少人為操作，大力提高企業(yè)安全生產(chǎn)科技保障能力。通知中明確將煤礦列為了重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域的首位。

實(shí)施背景

當(dāng)前，我國煤炭行業(yè)已進(jìn)入了下行期，綜合前期常年積累的行業(yè)發(fā)展矛盾，煤炭行業(yè)已進(jìn)入了“需求增速放緩期、超前產(chǎn)能和庫存消化期、環(huán)境約束強(qiáng)化期、結(jié)構(gòu)調(diào)整攻堅(jiān)期”四期并存的新常態(tài)。企業(yè)效益下滑，安全投入相應(yīng)降低，安全生產(chǎn)工作遇到了極大的挑戰(zhàn)。

為推動(dòng)煤礦企業(yè)扭虧脫困、煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、煤礦安全治本攻堅(jiān)，提升煤礦安全生產(chǎn)水平，讓更多的煤礦實(shí)現(xiàn)全年“零死亡”。近期，國家安全監(jiān)管總局強(qiáng)調(diào)并落實(shí)“減礦、減產(chǎn)、減面、減人、減事故”的“五減”方案，其中“減人”指的是減少煤礦井下作業(yè)人數(shù)，要在小礦推進(jìn)機(jī)械化、在大礦推進(jìn)自動(dòng)化;完善勞動(dòng)定員標(biāo)準(zhǔn)，力爭將掘進(jìn)工作面、采煤工作面同時(shí)作業(yè)人員分別控制在10人、30人以內(nèi)，嚴(yán)禁兩班交叉作業(yè)、混崗作業(yè)。

我國煤礦開采方式和產(chǎn)能的多樣性決定了機(jī)械化換人和自動(dòng)化減人兩者缺一不可。產(chǎn)能多樣性從2014年煤礦生產(chǎn)能力登記公告中可見一斑。（見表1）

另一方面，由于我國煤層賦存條件千差萬別，各地區(qū)煤炭賦存的環(huán)境條件不同，因此造成了我國煤礦開采技術(shù)仍然存在著炮采、普采、綜采、自動(dòng)化采煤共存的局面，其中以綜采為主。

西南方等一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，煤層賦存條件差的礦區(qū)和個(gè)體私營煤礦仍然采用一些炮采和低檔普采的技術(shù)。30萬t以下的礦井裝備落后、工人數(shù)量多、總體占比較大、發(fā)生安全事故的概率和事故死亡人數(shù)較多，因此也是安全生產(chǎn)工作的重點(diǎn)關(guān)注礦井。針對(duì)該類型的礦井采取機(jī)械化換人的方式，一方面提升裝備水平，另一方面大量減少現(xiàn)場工人的數(shù)量。

部分國有煤礦和規(guī)模較大的礦井已基本上采用了綜采等采煤技術(shù);我國產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大的陜蒙、寧夏等西部礦區(qū)，由于規(guī)模優(yōu)勢較大、煤層賦存條件好、面臨的自然災(zāi)害較少，因此大規(guī)模采用了自動(dòng)化采煤技術(shù)。目前已示范應(yīng)用了無人化技術(shù)的采煤方式，取得了較好的效果。這種類型的礦井宜采用自動(dòng)化的技術(shù)和裝備進(jìn)一步減少工人數(shù)量，提高效率和安全水平。

煤炭行業(yè)自身轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求為推動(dòng)機(jī)械化換人和自動(dòng)化減人奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在能源革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)下，煤炭行業(yè)長期以來依靠數(shù)量增加、速度增長、規(guī)模擴(kuò)張、價(jià)格上漲的粗放型發(fā)展模式無以為繼，必須向依靠質(zhì)量提高、效益提升、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、兩化融合、人才技術(shù)的集約型發(fā)展模式的方向進(jìn)行調(diào)整。煤炭行業(yè)發(fā)展必須要轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，推進(jìn)煤炭結(jié)構(gòu)調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)煤炭生產(chǎn)向機(jī)械化、信息化、智能化和綠色開采方向發(fā)展，推進(jìn)煤機(jī)裝備制造由高水平向質(zhì)量、服務(wù)型轉(zhuǎn)變。

外在環(huán)境和條件的發(fā)展趨勢，迫切需要煤炭行業(yè)推動(dòng)實(shí)行機(jī)械化換人和自動(dòng)化減人。隨著科技的進(jìn)步，大型煤機(jī)裝備的自動(dòng)化現(xiàn)代化水平得到提高，煤機(jī)裝備對(duì)周圍環(huán)境的感知能力大幅提高，各種傳感器的應(yīng)用逐步能夠?qū)崟r(shí)地感知頂板的壓力、瓦斯的濃度等環(huán)境條件，并能夠進(jìn)行超前預(yù)測、分析，為安全決策提供了前提條件;另一方面，自動(dòng)化、信息化程度高的煤機(jī)裝備逐步減少了工人的數(shù)量，有的甚至出現(xiàn)了無人工作面，勞動(dòng)人員的減少從根本上保障了煤礦的安全生產(chǎn)。當(dāng)前信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)、制造等向信息化、智能化方向發(fā)展，對(duì)采掘裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了較大的影響。

重點(diǎn)范圍

煤礦領(lǐng)域?qū)嵤皺C(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的重點(diǎn)范圍主要有兩個(gè)方面，一是事故發(fā)生率高的危險(xiǎn)場所，另一個(gè)是井下用人多的關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重點(diǎn)部位。

根據(jù)歷年《全國煤礦事故分析報(bào)告分析》，頂板、瓦斯、水害等是我國煤礦最主要的事故因素。掘進(jìn)工作面和采煤工作面是煤礦井下用人集中場所，也是發(fā)生重特大事故的主要地點(diǎn)，極易發(fā)生群死群傷事故。根據(jù)近5年全國煤礦事故統(tǒng)計(jì)分析，煤礦75%的較大以上事故發(fā)生在掘進(jìn)工作面和采煤工作面，死亡人數(shù)占較大以上事故總死亡人數(shù)的77%。因此，將采煤工作面和掘進(jìn)工作面作為機(jī)械化換人和自動(dòng)化減人的實(shí)施重點(diǎn)，是切中煤礦安全工作要害的重要地方。

我國煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)和生產(chǎn)保障系統(tǒng)是礦井中用人數(shù)量較多的場所，也是零星事故多發(fā)地帶，制約著礦井的安全生產(chǎn)工作。我國煤礦輔助運(yùn)輸人員約占井下職工總數(shù)的1/3以上，有些礦甚至達(dá)50%，與國外先進(jìn)產(chǎn)煤國家相比差距很大。我國綜采礦井每采百萬噸煤輔助運(yùn)輸用工位800～1200人/班，是先進(jìn)國家的7～10倍。傳統(tǒng)的設(shè)備搬家主要采用絞車、軌道平板車等轉(zhuǎn)接運(yùn)輸方式，搬運(yùn)周期一般需35～50天，搬家時(shí)間約占正常生產(chǎn)時(shí)間的20%以上，用工超過100人。時(shí)間長、人員多，且安全事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響礦井產(chǎn)量。我國煤礦井下膠帶運(yùn)輸、變電所、泵房存在大量的值守人員，每個(gè)礦井用工規(guī)模大約在50～80人左右，因此全國煤礦井下大型固定設(shè)備、設(shè)施的安全值守用工規(guī)模較大。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，通過建立遠(yuǎn)程視頻和信息化系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠解放大部分的人員，對(duì)于保障井下人員安全具有重要的作用和意義。煤礦輔助運(yùn)輸系統(tǒng)和生產(chǎn)保障系統(tǒng)近年來技術(shù)猛進(jìn)，取得了較大的集成，具備了自動(dòng)化減人的條件，因此煤礦輔助運(yùn)輸部分和安全值守部分也作為本次推行自動(dòng)化減人實(shí)施方案的重點(diǎn)地點(diǎn)。

實(shí)施目標(biāo)和路徑

按照通知要求，專項(xiàng)行動(dòng)通過“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”示范企業(yè)（礦井）建設(shè)，推動(dòng)煤礦等重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域機(jī)械化、自動(dòng)化程度大幅提升，實(shí)現(xiàn)高危作業(yè)場所作業(yè)人員減少30%以上，大幅提高企業(yè)安全生產(chǎn)水平。在此前提下，煤礦領(lǐng)域的專項(xiàng)行動(dòng)，通過先進(jìn)技術(shù)和裝備的應(yīng)用，在掘進(jìn)工作面減少作業(yè)人員50%以上，在大中型煤礦減人50%以上，中小煤礦通過機(jī)械換人減人40%，輔助運(yùn)輸系統(tǒng)減人30%，主運(yùn)輸和泵站、水房等安生生產(chǎn)保障系統(tǒng)減人60%以上。

煤（巖）巷掘進(jìn)機(jī)械化自動(dòng)化

煤巷掘支運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)。針對(duì)地質(zhì)條件簡單且圍巖完整穩(wěn)定的巷道，通過采用掘支運(yùn)一體化控制技術(shù)，應(yīng)用掘錨一體機(jī)、破碎轉(zhuǎn)載機(jī)、多臂錨桿鉆車、可彎曲膠帶機(jī)、邁步式自移機(jī)尾等成套裝備，代替單一功能的掘進(jìn)機(jī)、單體錨桿機(jī)、皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸平行連續(xù)作業(yè)，巷道掘進(jìn)施工工序全部機(jī)械化一次完成，減少掘進(jìn)工作面人員50%以上。

煤巷綜掘機(jī)快速掘進(jìn)。針對(duì)一般地質(zhì)條件、圍巖完整性和穩(wěn)定性較差、需要隨掘隨支的巷道，通過采用綜合掘進(jìn)機(jī)械化技術(shù)，應(yīng)用綜掘機(jī)、綜掘機(jī)載錨桿鉆機(jī)、連續(xù)轉(zhuǎn)載膠帶機(jī)等成套設(shè)備，代替掘、錨、支交替作業(yè)的普通綜掘，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)陌脒B續(xù)作業(yè)，巷道掘進(jìn)與支護(hù)施工全部采用機(jī)械化，減少掘進(jìn)工作面人員60%以上。

巖石巷道快速掘進(jìn)。針對(duì)巖石巷道堅(jiān)硬的特點(diǎn)，應(yīng)用大功率巖巷掘進(jìn)機(jī)、錨桿臺(tái)車、連續(xù)運(yùn)輸機(jī)等成套設(shè)備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉆爆法掘進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械化作業(yè)，減少掘進(jìn)工作面人員50%以上。

煤礦綜采工作面機(jī)械化自動(dòng)化

大中型煤礦綜采工作面自動(dòng)化。針對(duì)地質(zhì)條件簡單、煤層穩(wěn)定的大中型煤礦，通過采用綜采工作面智能控制技術(shù)和可視化遠(yuǎn)程干預(yù)控制技術(shù)，應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)、智能集成供液系統(tǒng)、圖像視頻遠(yuǎn)程跟蹤系統(tǒng)、采煤機(jī)和刮板機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程智能控制平臺(tái)等綜采工作面智能成套裝備，代替液壓支架手工操作閥、傳統(tǒng)采煤機(jī)刮板輸送機(jī)泵站控制系統(tǒng)等手動(dòng)操作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)割煤、推溜、移架、運(yùn)輸、除塵等工藝過程智能化，減少工作面作業(yè)人員50%以上。

中小煤礦機(jī)械化。針對(duì)地質(zhì)條件一般、采煤工藝落后的中小煤礦，通過采用綜采機(jī)械化采煤技術(shù)，應(yīng)用采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、乳化液泵站系統(tǒng)、順槽變電開關(guān)、控制系統(tǒng)等綜采成套裝備，代替中小煤礦的炮采、普采、高檔普采等采煤工藝，實(shí)現(xiàn)中小煤礦機(jī)械化開采，提高中小煤礦安全生產(chǎn)水平，減少工作面人員40%以上。

采煤工作面端頭及巷道超前支護(hù)自動(dòng)化。通過采用工作面端頭及巷道超前區(qū)域聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，應(yīng)用能夠與工作面設(shè)備同步推移的后置式端頭支架、邁步式自移超前支護(hù)系統(tǒng)、搬移式超前支護(hù)裝備等機(jī)械化、自動(dòng)化設(shè)備，代替單體支柱、木垛等人工非機(jī)械化支護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)工作面端頭與巷道連接區(qū)安全、高效支護(hù)，減少作業(yè)人員50%以上。

綜采工作面快速搬家機(jī)械化。通過采用無軌膠輪輔助運(yùn)輸快速搬家工藝技術(shù)，應(yīng)用支架搬運(yùn)車、鏟板式搬運(yùn)車、多功能鏟運(yùn)機(jī)和大功率清潔燃料運(yùn)輸車等無軌膠輪輔助運(yùn)輸成套裝備，代替無極繩軌道車、小絞車、軌道機(jī)車等多段分散的傳統(tǒng)搬家倒面設(shè)備，實(shí)現(xiàn)綜采工作面搬家所需人員減少50%以上。

煤礦井下輔助運(yùn)輸自動(dòng)化

煤礦井下無軌輔助運(yùn)輸裝備系統(tǒng)。針對(duì)埋層較淺、底板穩(wěn)定的大中型現(xiàn)代化煤礦，通過采用無軌輔助運(yùn)輸裝備智能化監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用支架搬運(yùn)車、多功能鏟運(yùn)機(jī)、蓄電池動(dòng)力車輛和大功率清潔燃燒運(yùn)人、運(yùn)料車等無軌輔助成套裝備，代替無極繩軌道車、小絞車、軌道機(jī)車等多段分散的傳統(tǒng)運(yùn)輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)煤礦井下全工藝運(yùn)輸系統(tǒng)的機(jī)械化，減少人員30%左右。

煤礦井下高效有軌輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。針對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、需要升級(jí)改造的傳統(tǒng)煤礦，通過應(yīng)用單軌吊車、架空乘人裝置、軌道運(yùn)輸機(jī)車等有軌輔助裝備，代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工、半機(jī)械化運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)煤礦井下運(yùn)輸過程連續(xù)化和綜合化、驅(qū)動(dòng)方式多樣化、運(yùn)輸集裝箱化、轉(zhuǎn)載機(jī)械化，減少人員30%左右。

煤礦生產(chǎn)保障系統(tǒng)智能監(jiān)測控制

主運(yùn)輸智能管控系統(tǒng)。通過采用智能感知、故障診斷、自動(dòng)控制、信息通信技術(shù)，應(yīng)用輸送機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)、輸送機(jī)智能調(diào)速系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)智能集控系統(tǒng)，代替固定人員值守，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)輸系統(tǒng)的智能監(jiān)測監(jiān)控和人員巡檢，減少人員80%以上。

井下大型固定設(shè)備無人值守系統(tǒng)。通過采用智能監(jiān)測、自動(dòng)控制技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控信息平臺(tái)，應(yīng)用智能識(shí)別煤礦電網(wǎng)管理系統(tǒng)、多水平階梯式聯(lián)合排水智能監(jiān)控系統(tǒng)、中央集控平臺(tái)等為一體的礦井智能無人值守系統(tǒng)，代替人工井下現(xiàn)場值守，實(shí)現(xiàn)中央變電所、水泵房、風(fēng)機(jī)房等場所的無人值守，減少原有值守系統(tǒng)工作人員數(shù)量60%以上。

煤礦安全物聯(lián)網(wǎng)。通過采用多信息融合、海量數(shù)據(jù)挖掘、嵌入式實(shí)時(shí)分析、故障診斷、信息共享等技術(shù)，應(yīng)用新型傳感器、煤礦大型機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障智能診斷系統(tǒng)、礦山物資智能儲(chǔ)運(yùn)管控系統(tǒng)等，代替?zhèn)鞲衅鞫ㄆ谡{(diào)校、設(shè)備定期檢修、物資人工管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備、物資、環(huán)境等智能監(jiān)測與管理，減少人員30%以上。

編輯 ? 趙 原