撫順東露天礦智能化礦山建設展望

張寶成

（撫順礦業(yè)集團有限責任公司，遼寧 撫順 113001）

在國家全面推進智能化礦山建設進程中，在機械化、自動化、信息化、智能化等新設備、新技術不斷推廣應用情況下，推動傳統(tǒng)露天礦“兩化”高層次深度融合[1]，推進無人化采礦技術、革新礦山開采模式，提高生產(chǎn)作業(yè)效率，減少作業(yè)人員，是大勢所趨。撫順東露天礦獨特地理環(huán)境和電氣化鐵路運輸方式，為電鏟裝載、電機車運輸作業(yè)為中心，以礦用自卸車“裝載、運輸和卸載”為輔助方式，與鉆機、電鏟、電機車等露天礦作業(yè)關鍵設備配合工作[2－3]，通過引進無人駕駛技術和創(chuàng)建智能化生產(chǎn)指揮中心，把人、設備、環(huán)境、信息在時間空間聯(lián)系到一起[4]，實現(xiàn)露天礦鉆機、電鏟生產(chǎn)作業(yè)遠程操控、電機車運輸自主運行，不僅有利于減人提效，更能體現(xiàn)國家倡導“少人則安，無人則安”目標。

1 撫順東露天礦概況

撫順東露天礦位于撫順煤田東部，東西長約6 km，南北寬約2 km，煤田面積約9 km2。煤田地勢南高北低。地層是由太古界鞍山群、中生界白堊系、新生界第三系、第四系組成。礦區(qū)呈東西走向，為由南向北的向斜褶皺，向斜走向長6 km，寬3 km。向斜南翼傾角30°～40°，表土層主要是第四系沖擊層覆蓋物、綠色泥巖，下有油頁巖礦層和本層煤田，煤層底板由底板頁巖、泥頁巖、凝灰?guī)r、砂巖等礦物構成。東露天礦可采煤炭地質(zhì)儲量約為7 000 萬t，油頁巖可采儲量約為1 億t。油頁巖富礦設計開采年限至2056 年，煤炭設計開采年限至2065 年。

1）煤礦供電。東露天礦生產(chǎn)用電主要由供電部新屯變、楊柏變、南大變、集軍變、北虎變、郎士變等6 個變電所。另外該礦還配有5 臺直流移動變電站。

2）采面布置。東露天礦現(xiàn)布置－5 站、11 站、32 站、48 站、68 站5 個采區(qū)工作面。其中：－5 站安排煤5＃線、603＃線、015＃線、202＃/210＃線4 條采線；11 站安排108＃線、109＃線、110＃線、201＃線、205＃/459＃線5 條采線；32 站安排208＃線、211＃線2 條采線；48 站安排209＃線、203＃線2 條采線；68 站安排001＃線、003＃線、107＃線3 條采線。

3）排土場布置。東舍場布置195＃線、212＃線、220＃線、226＃線、227＃線、228＃線等6 條排土線；西露天坑內(nèi)排土場布置281＃線、282＃線、283＃線、285＃線、381＃線、382＃線、383＃線、385＃線等8 條排土線。

4）運輸路徑。東線剝離列車經(jīng)23 站～－5 站～11站～32 站～68 站～新材站～東崗站～東總站～油廠站～180 站～東舍場排土線；西線剝離列車經(jīng)23 站～－5站～11 站～48 站～隧道～43 站（～4 段東～28 站281＃線、282＃線、283＃線、285＃線）～西露天＋20 站～西露天正負0 站～西露天38 站～西露天礦內(nèi)排土場（381＃線、382＃線、383＃線、385＃線）。

2 四化建設

推進“四化”建設是建設智慧化礦山的基礎。撫順東露天礦推進機械化、自動化建設已經(jīng)取得階段成果，信息化建設也初具雛形，智能化建設正在起步之中，智慧化礦山前景可觀。

2.1 機械化建設

撫順東露天礦現(xiàn)有鉆機10 臺。其中：φ150 mm鉆機7 臺，φ100 mm 鉆機3 臺；電鏟36 臺，東坑采區(qū)24 臺，西坑內(nèi)排12 臺；電機車57 臺，100 t 機車6臺，150 t 機車51 臺；剝離列車編組40 列；各類工程卡車56 輛。已經(jīng)實現(xiàn)采掘、運輸機械一體化。

2.2 自動化建設

在自動化建設上，實現(xiàn)排水遠程自動控制、供電遠程監(jiān)控操作，并對運輸汽車安裝自動防撞裝置，自動化設備得到了廣泛應用。

1）排水遠程控制。撫順東露天礦現(xiàn)有西南泵站、西北泵站、東部（月牙灣）泵站、萬新泵站、隧道泵站等5 座泵站已于2009—2018 年對泵站進行遠程自動控制改造。通過技術改造，泵站實現(xiàn)遠程自動控制功能。各泵站與礦防排水段調(diào)度室及礦生產(chǎn)指揮中心通過光纜連接，調(diào)度員可直接在電腦上控制水泵的啟動停止、閥門開閉、加熱器開閉、照明開閉等功能。當超聲波液位計測定的水位值達到設定警戒值時，信號傳到可編程邏輯控制器（PLC）上，由PLC 控制水泵自動開啟。當超聲波液位計測定水位降到設定值時，PLC 發(fā)出信號自動關閉水泵。自動化遠程控制不僅節(jié)省人力資源，還提高提高生產(chǎn)效率。同時，還提升防排水系統(tǒng)的安全性、可靠性。

涉險“8·15”案后，連卓釗一度化名連超，精心維系以“海王星號”賭船為核心的賭場資源。“海王星號”除賭博之外，又是各路資金往來的場所，更是連卓釗結交高官富商的平臺。

2）供電遠程控制。撫順東露天礦現(xiàn)有交流入坑支線15 條，已于2021 年實現(xiàn)了斷路器遠程控制。原有各輸配電線路斷路器只具備就地現(xiàn)場分合控制功能，由于輸配電線路分布分散，維修、維護操作不安全、不方便。對所有交流入坑支線斷路器進行遠程控制改造，在斷路器上加裝遠程控制系統(tǒng)，通過通訊網(wǎng)絡計算機在線監(jiān)控隨時掌握斷路器電流、電壓、功率和負荷變化，及斷路器遠程合閘、分斷操作。實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集分析、保護報警、遠程自動操作，或就地操作等功能。實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遙控，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的調(diào)度室屏幕實時顯示等。改造后，停送電操作不僅方便、省事，而且提高供電及停送電操作的安全性和可靠性。供電系統(tǒng)遠程控制系統(tǒng)的人機界面簡潔、清晰、實用。

3）卡車防撞系統(tǒng)。撫順東露天礦現(xiàn)有50 輛礦用卡車和2 輛通勤車。2021 年對汽車安裝防碰撞系統(tǒng)，當行駛的卡車前面和兩側安裝的雷達裝置偵測到障礙物時，駕駛室內(nèi)的警報器發(fā)出警報，自動提示司機及時調(diào)整車輛行駛狀態(tài)，確保車輛安全運行。

2.3 信息化建設

信息化建設是自動化邁向智能化橋梁。目前，光纜通信、無線通訊、5G 技術、高清視頻、衛(wèi)星導航定位等技術已廣泛應用。

1）定位監(jiān)控系統(tǒng)。2021 年撫順東露天礦在礦用卡車、通勤車、推土機和內(nèi)燃挖掘機上安裝定位監(jiān)控裝置，駕駛室內(nèi)定位監(jiān)控裝置通過無線網(wǎng)絡上傳生產(chǎn)指揮中心，實時監(jiān)控車輛運行狀態(tài)和采掘設備的作業(yè)情況，為調(diào)度科學指揮生產(chǎn)奠定基礎。

2）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。撫順東露天礦在礦坑東西兩側安裝了長焦距全景高清攝像頭，通過生產(chǎn)指揮中心遠程控制，實時監(jiān)視礦坑全局場景及設備、人員作業(yè)情況。在水泵房、站點等主要生產(chǎn)場所，以及辦公、生活場所均安裝了高清攝像頭，實現(xiàn)統(tǒng)一平臺、集中管控。同時，視頻信息上傳至集團公司調(diào)度指揮中心，便于集團公司實時監(jiān)控東露天礦現(xiàn)場作業(yè)情況。下一步將繼續(xù)推進信息化建設，充分利用5G 網(wǎng)絡建設推進萬兆環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)礦山通訊信息全覆蓋。

2.4 智能化建設

智能化建設是智能化礦山建設中最為重要一環(huán)。經(jīng)核定，撫順東露天礦設備能力、設備運力均滿足設計和生產(chǎn)要求。

鐵路運輸系統(tǒng)中，11 站、48 站、43 站、東崗站是咽喉區(qū)域，通過能力決定運輸效率[5]。11 站是－5 站連接32 站和48 站樞紐站，設計通過能力156 對/d。48站是11 站和隧道連接站，設計通過能力192 對/d；32 站是連接正20 站和4 段東樞紐站，設計通過能力132 對/d；東崗站是新材站引出的重車出坑線和空車入坑線分別與本站南區(qū)及北咽喉區(qū)連接，設計通過能力為112 對/d。經(jīng)能力核定通貨能力均滿足生產(chǎn)需要。

2021 年剝離運輸總量1 972 萬m3。其中電鐵剝離運輸1 835 萬m3，富礦運輸578 萬m3。東露天礦鐵路運輸系統(tǒng)最高通貨量210 對/d。夏季通貨量190～200 對/d，冬季通貨量160～170 對/d。鐵路運輸量不均衡，運輸量忽高忽低，固然有冬夏作業(yè)電鏟作業(yè)、機車運行不暢等不利因素影響，更多則是生產(chǎn)作業(yè)計劃人工下達配車指令等指揮方式，使其運輸效能尚未充分發(fā)揮出來。

3 智能化建設設想

建設智能化生產(chǎn)指揮中心是發(fā)揮生產(chǎn)指揮系統(tǒng)效能的有效途徑之一，更是建成智能化礦山的核心要件。

1）基礎網(wǎng)絡建設。建設工業(yè)以太網(wǎng)、5G 網(wǎng)絡、卡調(diào)系統(tǒng)主城網(wǎng)絡系統(tǒng)，推進采區(qū)通訊信號全覆蓋，實現(xiàn)高速、快捷通訊。

2）衛(wèi)星導航系統(tǒng)建設。運用GPS（或北斗）衛(wèi)星定位系統(tǒng)將鉆機、電鏟、電機車、采礦卡車等位置、速度、動態(tài)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集各類信息，通過GSM 數(shù)字移動通信技術上傳至生產(chǎn)指揮中心。

3）智能化生產(chǎn)指揮中心建設。在生產(chǎn)指揮中心建立1 個大數(shù)據(jù)中心。大數(shù)據(jù)中心把衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集傳輸過來的數(shù)據(jù)顯示大屏上全程跟蹤監(jiān)控鉆機、電鏟、電機車、卡車等設備位置、作業(yè)狀態(tài)、運行參數(shù)等實時信息，為調(diào)度指揮協(xié)調(diào)指揮生產(chǎn)提供依據(jù)。同時，大數(shù)據(jù)中心通過軟件對各種數(shù)據(jù)進行分析判斷，自動報警提示調(diào)度和作業(yè)人員調(diào)整設備運行參數(shù)，并優(yōu)化出最佳生產(chǎn)、運輸方案，實時傳輸至作業(yè)設備終端，自動指揮生產(chǎn)、自動配車，實現(xiàn)管控一體化[6]。這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與信息交互都離不開設備信息管理系統(tǒng)[7]。

4）推進無人駕駛技術應用。目前，鉆機遠程操作、汽車無人駕駛技術[8]在國內(nèi)一些露天礦已經(jīng)開始應用，不僅大幅度提高生產(chǎn)效率，還為生產(chǎn)提供重要保障[9]。電鏟無人駕駛技術應用更是指日可待。東露天礦電機車是國內(nèi)煤礦應用不多電氣化鐵路運輸方式，在當前國家強力推進綠色、環(huán)保、低碳的“雙碳”戰(zhàn)略形勢下，推進無人駕駛技術有著得天獨厚發(fā)展優(yōu)勢。

4 結語

隨著四化建設的不斷推進，通過從設備、網(wǎng)絡、平臺以及上層應用等全方位智能化改造，不斷改善工人作業(yè)環(huán)境，提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)監(jiān)控、生產(chǎn)、維護、安全等環(huán)節(jié)的少人化或無人化管理，從而全面提升撫順東露天礦安全生產(chǎn)管理水平，呈現(xiàn)出朝氣蓬勃現(xiàn)代化智慧礦山企業(yè)。