大型煤礦企業(yè)綠色智能化生產管理的研究與應用

李 超

(中國平煤神馬集團 平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南 平頂山 467012)

平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦是我國自行設計和施工的第一座特大型礦井，始建于1966年10月，井田面積42 km2，設計生產能力405萬t/a。近年來，隨著信息技術的發(fā)展和普及，根據“信息化帶動工業(yè)化、工業(yè)化促進信息化”的發(fā)展戰(zhàn)略要求，建成了工作面監(jiān)測、膠帶運輸集控、礦井大巷軌道運輸安全綜合保障等系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了煤礦生產的自動化、信息化、科學化，隨著煤礦行業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的生產管理模式已經無法滿足日益增長的生產需求，同時礦山區(qū)域生態(tài)環(huán)境也面臨著嚴重威脅。因此，在利用現(xiàn)代化手段改進礦山管理模式的同時，推進智能礦山與綠色礦山共建成為未來礦業(yè)發(fā)展的新趨勢[1]。

1 研究目的

隨著礦井開采深度增加，瓦斯、水、火、頂板、地熱、沖擊地壓等災害日趨嚴重，尤其是瓦斯突出和沖擊地壓防控難度增大。破解煤礦安全突出問題，必須緊緊依靠科技進步，推動煤礦安全科技成果應用轉化，強化重大災害治理，夯實煤礦安全基礎；強力推進“一優(yōu)三減”，實現(xiàn)安全高效集約生產；樹立“少人則安、無人則安”理念，優(yōu)化勞動組織，扎實推進減人工作，加大智能采掘裝備應用力度，推進智能化開采，最大限度減少井下作業(yè)人員。采用現(xiàn)代高新技術和全套礦山自動化設備等來提高礦山生產率和經濟效益，通過對生產過程的動態(tài)實時監(jiān)控，將礦山生產維持在最佳狀態(tài)和最優(yōu)水平。具體為以安全高效為目標，以生產工藝自動化、物流管理智能化[2-4]、固定設施無人化、生產管理全面信息化為方向，符合礦產資源利用集約化、開采方式科學化、生產工藝環(huán)?；⑵髽I(yè)管理規(guī)范化、礦區(qū)環(huán)境生態(tài)化的要求。將“綠色”貫穿于礦產開發(fā)的全過程，堅持礦產資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護相同步，長遠規(guī)劃，合理布局，實現(xiàn)礦山開采科學有序。最終實現(xiàn)礦山的安全、智能、綠色、高效開采，做到理念創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、技術創(chuàng)新。

2 研究內容

2.1 生產工藝自動化研究

將工業(yè)環(huán)網升級為萬兆級，經過改造后形成新的工業(yè)環(huán)網結構(圖1)，井下安放隔爆型萬兆工業(yè)以太網交換機5臺，安裝千兆工業(yè)交換機8臺。地面中心機房安裝萬兆工業(yè)以太網交換機(2臺核心交換機)，煤樓、新副井、主井安裝千兆工業(yè)交換機3臺，提高數據傳輸速度。建設“智能礦山及安全生產信息共享一體化平臺”系統(tǒng)，將煤礦生產各個階段、各個環(huán)節(jié)涉及的各類生產和管理、基礎地理等多源信息借助GIS有機集成，構建統(tǒng)一標準規(guī)范體系、統(tǒng)一數據存儲、統(tǒng)一業(yè)務應用、統(tǒng)一服務發(fā)布的綜合協(xié)同業(yè)務管理平臺[5]，實現(xiàn)煤礦開采全過程數據的“看得見、管得了、控得住”，從而實現(xiàn)煤礦安全管理、高效生產的目標。

圖1 系統(tǒng)總體架構Fig.1 System architecture

利用先進的網絡技術、自動化控制技術、通信技術、計算機技術、視頻技術等，建設斜巷視頻聯(lián)動系統(tǒng)、局部通風機遠程集控系統(tǒng)、膠帶集控系統(tǒng)、供電智能監(jiān)控系統(tǒng)、壓風排水集控系統(tǒng)、智能化綜采工作面、智能化掘進工作面，通過監(jiān)控一體化軟件平臺進行集成后，實現(xiàn)各個生產系統(tǒng)的集中控制和無人值守，達到礦山生產運營的綜合自動化與智能化目的[6-9]。

2.2 生產工藝環(huán)?；⒌V區(qū)環(huán)境生態(tài)化研究

對各生產系統(tǒng)等進行研究和分析，制定礦井智慧工序，深入挖掘節(jié)能潛力，實現(xiàn)膠帶運輸順煤流控制、空壓機恒壓力智能運行、排水系統(tǒng)避峰就谷智能運行，達到節(jié)能降耗的目的。對礦井水進行凈化處理，凈化合格后的水輸送到居民區(qū)供生活用水，生活污水和洗澡廢水等經過臭氧消毒之后用作生產用水，促進了礦區(qū)經濟的循環(huán)發(fā)展。燃煤鍋爐更換為新型燃氣鍋爐，并改造為遠程集控操作，實現(xiàn)燃燒清潔、排放無污染、操作便捷等要求[10-13]。結合煤礦最新防塵技術進行綜合防塵治理，降低粉塵對職工身體的傷害。采取措施對礦井大型設備運行產生噪聲進行降噪處理，降低噪聲污染，減小噪聲對職工身心的傷害。

研究“重塑地貌、再造土體、恢復植被”的工作。按照達到“點上成景、線上成蔭、面上成林”的綠化效果要求，開展矸石山治理工作，并采用防滲漏與植生袋相結合的先進技術，分層覆蓋、碾壓土方2萬m3，種植喬木2 000多株、灌木2 500叢、經濟作物3 000 m2(黃花)，綠化面積3萬m2，綠化率達到92%。在水土保持、生態(tài)觀光、經濟發(fā)展幾大區(qū)域的功能劃定后，修建登山路，鋪設1 000 m的澆灌管線，并設計修建了風格各異的廊橋、涼亭、高塔等，實現(xiàn)了綠化、美化、觀賞、經濟效益為一體的治理效果[14-21]。

2.3 智能綠色運行管理體系研究

推行“大型高突煤礦企業(yè)全流程智能化綠色生產管理”系統(tǒng)，不斷推動管理創(chuàng)新，建立基于流程管理的標準和制度體系，做到用制度管人，實現(xiàn)管理理念向執(zhí)行力的轉移[17-19]；對新系統(tǒng)新技術的使用和操作方法進行專題培訓。系統(tǒng)分為業(yè)務主管部門、基層單位、技術員和操作員3個管理層面，并針對3個層面提出具體要求。①對業(yè)務主管部門，雖然新系統(tǒng)新技術的實施主要對各基層單位，但是業(yè)務主管部門必須積極組織實施，開展好新系統(tǒng)新技術的推廣和應用工作，與基層單位有效溝通，協(xié)作協(xié)調；統(tǒng)一步驟，穩(wěn)妥推進，最大限度地滿足基層單位要求，從而提高整體管理水平。②對基層單位，各單位負責人要親自抓，為新系統(tǒng)新技術的順利實施提供條件，給予技術員、操作員充分支持，保證工作時間，提出嚴格要求。③對技術員和操作員，技術員是技術骨干，操作員是現(xiàn)場應用人員，是系統(tǒng)能否有效運行的主要決定因素。因此，在技術員本人掌握運用的同時，還要培訓其他員工如何去使用新系統(tǒng)、新技術，將自己的收獲傳承給他人，形成“員工—班組—基層單位—業(yè)務主管部門一級對一級負責的管理模式，實現(xiàn)礦井智能綠色安全高效運行。

3 結論

推行大型高突煤礦企業(yè)全流程智能化綠色生產管理，實現(xiàn)了減員提效，改善了井下工作環(huán)境，減少了成本和能耗支出。礦井水的循環(huán)利用、綠色礦山建設，改善了礦區(qū)及周邊居民的生態(tài)居住環(huán)境，有效減少了污染排放，實現(xiàn)了安全、環(huán)保、可持續(xù)地發(fā)展礦業(yè)經濟。