創(chuàng)造智慧動(dòng)能 引領(lǐng)能源變革
——兗礦集團(tuán)采掘智能化建設(shè)卓有成效

文/孟祥軍

（責(zé)任編輯：邵冰鋒）

礦井智能化技術(shù)的研究和應(yīng)用，是煤炭工業(yè)科技進(jìn)步的前沿課題，也是煤炭企業(yè)安全高效發(fā)展的主攻方向。八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，為煤礦智能化建設(shè)指明了方向，對(duì)煤炭工業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有里程碑式的意義。

兗礦集團(tuán)作為中國(guó)唯一一家擁有境內(nèi)外四地上市平臺(tái)的特大型煤炭企業(yè)，認(rèn)真落實(shí)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”的部署要求，以理念創(chuàng)新、科技創(chuàng)新、管理創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，以經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益協(xié)同提高為目標(biāo)，大力實(shí)施“科技興企、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”戰(zhàn)略，堅(jiān)持“以人為本、安全發(fā)展”的理念，立足“裝備智能化”和“少人、無(wú)人化”安全生產(chǎn)的目標(biāo)任務(wù)，著力推進(jìn)煤炭安全高效開(kāi)采技術(shù)和裝備優(yōu)化升級(jí)，加快建設(shè)全球一流礦業(yè)集團(tuán)和綠色能源服務(wù)商。

一、樹(shù)立標(biāo)桿，始終走在采掘智能化建設(shè)的前列

兗礦集團(tuán)經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，逐步在國(guó)內(nèi)外建成山東、山西、新疆、陜蒙、貴州、澳大利亞六大煤炭生產(chǎn)基地，共33對(duì)生產(chǎn)和在建礦井。在采掘機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化技術(shù)方面，兗礦集團(tuán)始終保持國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。

在智能化采煤方面，本世紀(jì)初，兗礦集團(tuán)以先進(jìn)綜放技術(shù)為依托，在興隆莊煤礦首次將電液控制系統(tǒng)應(yīng)用于放頂煤工作面，并發(fā)明了適宜自動(dòng)化開(kāi)采的兩柱掩護(hù)式放頂煤液壓支架，實(shí)現(xiàn)了綜放自動(dòng)化開(kāi)采技術(shù)的重大突破。同期，兩柱掩護(hù)式放頂煤液壓支架專利成功轉(zhuǎn)讓德國(guó)DBT公司，并在澳大利亞得到應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了煤炭開(kāi)采技術(shù)向世界先進(jìn)采礦國(guó)家輸出的先例。2014—2017年，國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)澳聯(lián)邦科學(xué)院以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為核心的LASC技術(shù)，形成一整套集工作面自動(dòng)找直、通訊、視頻、檢測(cè)、控制于一體的國(guó)產(chǎn)智能化綜采裝備，在轉(zhuǎn)龍灣煤礦3～4米煤層綜采工作面成功應(yīng)用，榮獲2018年中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

在智能化掘進(jìn)方面，自上世紀(jì)70年代末，兗礦集團(tuán)在國(guó)內(nèi)率先應(yīng)用成套機(jī)械化掘進(jìn)裝備，較早實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)的機(jī)械化作業(yè)；1999年，引進(jìn)美國(guó)久益公司的連續(xù)采煤機(jī)在南屯煤礦進(jìn)行房柱開(kāi)采；2005年，引進(jìn)奧鋼聯(lián)ABM20S型掘錨一體機(jī)，在鮑店煤礦投入使用，積累了早期應(yīng)用先進(jìn)掘進(jìn)裝備及工藝的經(jīng)驗(yàn)；2006年以來(lái)，兗礦集團(tuán)持續(xù)進(jìn)行掘進(jìn)裝備技術(shù)的探索與實(shí)踐，推廣應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)和掘錨一體機(jī)等高效掘進(jìn)裝備，2016年起在金雞灘煤礦使用連續(xù)采煤機(jī)，配套四臂錨桿鉆車、梭車、給料破碎機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行煤巷雙巷掘進(jìn)，月進(jìn)尺始終保持在2000米水平，2018年在鄂爾多斯能化公司石拉烏素、營(yíng)盤壕煤礦使用山特維克MB670型掘錨一體機(jī)，為掘進(jìn)工作面后續(xù)裝備提升積累了有益經(jīng)驗(yàn)。

二、制定標(biāo)準(zhǔn)，確立采掘智能化建設(shè)發(fā)展目標(biāo)

兗礦集團(tuán)秉持高屋建瓴的戰(zhàn)略思考，牢固樹(shù)立“有人巡視、無(wú)人值守”“智能化監(jiān)控、可視化操作、遠(yuǎn)程化控制、信息化互動(dòng)”和“裝備升級(jí)、減人提效”的理念，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，科學(xué)謀劃煤礦采掘智能化建設(shè)，制定《煤礦智能采煤工作面技術(shù)規(guī)范》《煤礦智能掘進(jìn)工作面技術(shù)規(guī)范》；建成了基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的營(yíng)銷共享平臺(tái)，完成了基于北斗導(dǎo)航的信息技術(shù)研究應(yīng)用，成功開(kāi)發(fā)出高精度移動(dòng)指揮調(diào)度系統(tǒng)、北斗天地公共位置服務(wù)平臺(tái)以及北斗高精度定位終端等一系列新產(chǎn)品；按照“安全、綠色、智能、高效”的原則，先后制定了“四型”礦井建設(shè)及集團(tuán)公司智能開(kāi)采發(fā)展規(guī)劃，實(shí)行裝備換人、技術(shù)換人、管理?yè)Q人；分類推進(jìn)礦井限員管理，提出了“155、277、388”的智能礦山建設(shè)目標(biāo)：一類礦井實(shí)現(xiàn)每班下井人數(shù)不超過(guò)100人，采煤和掘進(jìn)工作面不超過(guò)5人；二類礦井實(shí)現(xiàn)每班下井人數(shù)不超過(guò)200人，采煤和掘進(jìn)工作面不超過(guò)7人；三類礦井實(shí)現(xiàn)每班下井人數(shù)不超過(guò)300人，采煤和掘進(jìn)工作面不超過(guò)8人。

三、穩(wěn)步推進(jìn)，采掘智能化建設(shè)取得新突破

按照國(guó)家煤監(jiān)局“一優(yōu)三減”和“四化”建設(shè)要求，兗礦集團(tuán)堅(jiān)持把采掘智能化建設(shè)作為厚植煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)、應(yīng)對(duì)變革挑戰(zhàn)、贏得發(fā)展先機(jī)的重要戰(zhàn)略部署，找準(zhǔn)自動(dòng)化、信息化、智能化的主攻方向，采掘智能化建設(shè)取得新突破。

1.國(guó)內(nèi)礦井采掘智能化建設(shè)取得嶄新成就

兗礦集團(tuán)2019年累計(jì)投入10.02億元，建成19個(gè)智能采煤工作面和15個(gè)智能掘進(jìn)工作面。采煤方面，本部沖擊地壓工作面全部實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)采；掘進(jìn)方面，井下在用44臺(tái)掘進(jìn)機(jī)全部完成遙控截割改造。

在智能采煤建設(shè)方面，根據(jù)不同的煤層地質(zhì)條件，優(yōu)化生產(chǎn)布局，提出了智能化綜放系統(tǒng)的總體架構(gòu)，先后建成鮑店、趙樓煤礦等一批可常態(tài)化運(yùn)行的一類智能綜放工作面。研發(fā)了液壓支架智能時(shí)序放煤、采煤機(jī)記憶截割、輸送系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行等關(guān)鍵技術(shù)和裝置，探索三角煤自動(dòng)截割工藝，實(shí)現(xiàn)了由常規(guī)“端部斜切進(jìn)刀”向“兩端割全刀、中部割半刀”截割新工藝的轉(zhuǎn)變。完善了端部成套支護(hù)系統(tǒng)的智能化控制，減少了兩端頭作業(yè)的影響時(shí)間，提高了回采效率。建設(shè)了“地面總監(jiān)控調(diào)度—順槽區(qū)域控制層—子系統(tǒng)”三級(jí)控制體系，實(shí)測(cè)自動(dòng)跟機(jī)率及記憶截割率均達(dá)到90%以上，自動(dòng)找直曲線縱向偏差小于0.2米，直接參與工作面生產(chǎn)作業(yè)人員由16人減至7人，工作面日產(chǎn)始終維持在2萬(wàn)噸以上高產(chǎn)高效水平。建成首個(gè)7米超大采高一類智能綜放工作面—金雞灘煤礦117工作面，在實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)采的同時(shí)達(dá)到年產(chǎn)2000萬(wàn)噸高產(chǎn)高效水平，開(kāi)創(chuàng)了世界特厚硬煤智能化開(kāi)采歷史的先河。

在智能掘進(jìn)建設(shè)方面，建成鮑店煤礦7304膠順、石拉烏素北部集運(yùn)巷等4個(gè)智能掘錨工作面，掘錨工作面月進(jìn)尺達(dá)到670米以上水平，單進(jìn)提高2倍以上；建成金雞灘102膠輔順槽智能連采工作面，月進(jìn)尺達(dá)到1700米以上水平，在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。濟(jì)三煤礦18301新增膠順智能綜掘工作面，實(shí)現(xiàn)了綜掘機(jī)遠(yuǎn)程遙控截割、帶式輸送機(jī)可視化集中控制、大塊煤矸破碎、轉(zhuǎn)載點(diǎn)無(wú)人值守等功能，工作面迎頭200米范圍內(nèi)作業(yè)人員由12人減至7人。

在礦井基礎(chǔ)建設(shè)方面，兗礦集團(tuán)在下屬的興隆莊、東灘、天池等礦井已全部建成萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)，通過(guò)5G、大數(shù)據(jù)中心等一系列重點(diǎn)項(xiàng)目和信息產(chǎn)業(yè)的布局，形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的智能控制系統(tǒng)，不斷推進(jìn)自動(dòng)化、信息化、智能化“三化”能力提升，為“安全、綠色、智能、高效”四型礦井建設(shè)提供了強(qiáng)力支撐。

2.海外礦井采掘智能化建設(shè)走在世界前列

澳大利亞澳斯達(dá)煤礦依靠先進(jìn)可靠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，應(yīng)用采煤機(jī)慣性導(dǎo)航、滾筒防碰撞聯(lián)動(dòng)控制、工作面底板水平/高程控制、工作面設(shè)備自動(dòng)端面對(duì)準(zhǔn)以及遠(yuǎn)程可視化控制等技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)工作面內(nèi)無(wú)人智能開(kāi)采。莫拉本煤礦智能采煤工作面單班作業(yè)人員6～7人，達(dá)到日進(jìn)尺20米，年產(chǎn)800萬(wàn)噸水平；應(yīng)用掘錨一體機(jī)，單班作業(yè)人員5～6人，達(dá)到月進(jìn)尺1400米水平。

3.優(yōu)化開(kāi)采布局，探索礦井巷道布置新模式

結(jié)合礦井災(zāi)害類型和建設(shè)進(jìn)展，持續(xù)優(yōu)化調(diào)整煤礦開(kāi)采布局，根據(jù)不同煤礦埋深、煤層厚度、傾角、上覆巖層巖性、瓦斯、斷層等情況，揭示了工作面周圍沿傾向和走向內(nèi)外應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律，提出了上覆巖層存在“即時(shí)加載帶、延時(shí)加載帶和靜載帶”的載荷三帶理論，揭示了不同礦井在礦壓特征及應(yīng)力場(chǎng)分布等方面的本質(zhì)差別，大力推廣回采巷道與相鄰工作面順槽小煤柱、無(wú)煤柱、負(fù)煤柱護(hù)巷技術(shù)，實(shí)行一礦一策、分類管理、分區(qū)管控的礦井生產(chǎn)布局方案，形成了不同種類、不同強(qiáng)度的巷道支護(hù)模式，杜絕了相鄰礦井因開(kāi)拓布局不合理造成的開(kāi)采事故，為保障礦井智能化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

四、深根固柢，采掘智能化建設(shè)取得有益經(jīng)驗(yàn)

兗礦集團(tuán)遵循智能化礦山建設(shè)規(guī)律，積極探索煤礦采掘智能化開(kāi)采新路徑，取得了有益的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

1.奠定基石，制定智能化礦井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

兗礦集團(tuán)認(rèn)真研究把握國(guó)家和行業(yè)政策，充分了解國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化采煤裝備最新研發(fā)情況。組織相關(guān)人員到美國(guó)白橡樹(shù)煤礦、坎伯蘭煤礦和國(guó)內(nèi)的黃陵礦區(qū)、濱湖煤礦等智能化先進(jìn)礦井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，重點(diǎn)選擇部分礦井進(jìn)行跟班寫(xiě)實(shí)，結(jié)合兗礦下屬礦井的生產(chǎn)情況，制定采掘工作面智能分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)，為智能化工作面標(biāo)準(zhǔn)和方案制定奠定了基礎(chǔ)。

2.技術(shù)先行，提供智能化建設(shè)技術(shù)保障

與國(guó)內(nèi)外上百家知名科研院所建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系，柔性引進(jìn)王國(guó)法院士研究團(tuán)隊(duì)，引進(jìn)培養(yǎng)泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才2人、博士后2人，聯(lián)合開(kāi)展重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。投資3300萬(wàn)元，籌建國(guó)內(nèi)首家煤礦智能開(kāi)采試驗(yàn)中心，搭建集智能開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)與裝備研發(fā)、測(cè)試、試驗(yàn)、培養(yǎng)于一體的綜合性服務(wù)平臺(tái)，為智能化采掘工作面及其標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)提供系統(tǒng)配套、技術(shù)指導(dǎo)等服務(wù)。推進(jìn)基于自主產(chǎn)權(quán)高精度慣導(dǎo)裝置的IMOSS系統(tǒng)研制與應(yīng)用，保證從慣性器件、系統(tǒng)集成到軟件開(kāi)發(fā)均實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

3.人才至上，提供智能化建設(shè)人才保障

面向礦井主要負(fù)責(zé)人、分管負(fù)責(zé)人、分管副總、采掘區(qū)（隊(duì)）長(zhǎng)、技術(shù)業(yè)務(wù)骨干，分批次分層次組織智能化開(kāi)采技術(shù)、電液控系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)操、采掘自動(dòng)化控制技術(shù)等培訓(xùn)，并邀請(qǐng)兗煤澳洲先進(jìn)智能化礦井從業(yè)人員進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)介紹，累計(jì)培訓(xùn)各級(jí)管理人員27期、800余人次，確保人人懂工藝、懂原理、懂結(jié)構(gòu)。

4.獎(jiǎng)罰并舉，提供智能化建設(shè)激勵(lì)保障

制定詳細(xì)的采掘工作面建設(shè)考核管理制度，充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)杠桿的激勵(lì)作用。實(shí)行重獎(jiǎng)重罰，對(duì)完成智能化礦山建設(shè)目標(biāo)，建成全省全國(guó)示范點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)限員管理“155、277、388”分類規(guī)劃目標(biāo)的礦井，給予不同程度的獎(jiǎng)勵(lì)；對(duì)于完成不好的礦井進(jìn)行對(duì)等處罰，確保智能化建設(shè)的正常推進(jìn)。

5.裝備提升，提供智能化建設(shè)高端裝備技術(shù)保障

先進(jìn)可靠的高端裝備技術(shù)是保證智能采掘工作面正常運(yùn)行的必要條件。近年來(lái)，兗礦集團(tuán)累計(jì)投入數(shù)十億元進(jìn)行高端煤機(jī)裝備、智能控制技術(shù)的升級(jí)換代。同時(shí)，大力提升自身高端裝備制造實(shí)力，打造高端液壓支架制造基地，為礦井智能開(kāi)采建設(shè)提供裝備保障。在兗礦集團(tuán)大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略和機(jī)電設(shè)備管理總體思路的指導(dǎo)下，建設(shè)智能機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)以設(shè)備資產(chǎn)為核心的全生命周期管理，提高采掘裝備管理水平和投資效益。

6.趕超先進(jìn)，與智能化建設(shè)先進(jìn)礦井開(kāi)展對(duì)標(biāo)

充分發(fā)揮自身國(guó)際采礦企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，將國(guó)內(nèi)權(quán)屬礦井與兗煤澳洲先進(jìn)智能化礦井進(jìn)行對(duì)標(biāo)，詳細(xì)對(duì)比分析找差距。結(jié)合國(guó)內(nèi)礦井實(shí)際，精準(zhǔn)定位，建立詳細(xì)的對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)，并規(guī)劃對(duì)標(biāo)計(jì)劃實(shí)施節(jié)點(diǎn)，確保目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。

目前，我國(guó)智能開(kāi)采尚處于初級(jí)階段，《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》的下發(fā)，更加堅(jiān)定了煤炭企業(yè)開(kāi)展煤礦智能開(kāi)采的信心。下一步，兗礦集團(tuán)將重點(diǎn)圍繞“四型”礦井建設(shè)目標(biāo)，針對(duì)智能化礦井“探—掘—采—運(yùn)”關(guān)鍵技術(shù)，逐步形成分區(qū)域、分類型的生產(chǎn)開(kāi)拓布局新模式，開(kāi)展礦井精細(xì)探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)裝備研究；研發(fā)掘進(jìn)工作面智能遙控定位截割技術(shù)，持續(xù)提升掘進(jìn)工作面自動(dòng)化、智能化水平；研究礦井智能化安全生產(chǎn)模式，構(gòu)建礦井智能化綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，研發(fā)基于大數(shù)據(jù)分析的重大災(zāi)害預(yù)警和安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)，開(kāi)展智能高效安全生產(chǎn)工程示范，實(shí)現(xiàn)“少人、無(wú)人則安”的智能生產(chǎn)模式。