做探索者，更要做領(lǐng)跑者——山東能源鮑店煤礦智能化建設(shè)紀(jì)實(shí)

2023年2月18日，國(guó)家首批智能化示范煤礦驗(yàn)收專家組對(duì)山東能源集團(tuán)兗礦能源鮑店煤礦進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收評(píng)定。經(jīng)審閱資料、現(xiàn)場(chǎng)核查、質(zhì)詢討論，鮑店煤礦順利通過(guò)國(guó)家首批智能化示范煤礦驗(yàn)收，該礦選煤中心同時(shí)通過(guò)中級(jí)智能化選煤廠驗(yàn)收。其中，礦井智能化建設(shè)效果得分89.84，位列山東省智能化示范建設(shè)煤礦第一名。

鮑店煤礦地處山東濟(jì)寧，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)施工的大型現(xiàn)代化礦井。近年來(lái)，鮑店煤礦把智能化建設(shè)作為提高礦井安全生產(chǎn)保障水平的關(guān)鍵舉措，借助云數(shù)據(jù)平臺(tái)、萬(wàn)兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)、礦井5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，高標(biāo)準(zhǔn)建成7302、7304和8302智能化綜放工作面，國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)綜放工作面智能化生產(chǎn)的常態(tài)化運(yùn)行。2020年12月，鮑店煤礦被確定為國(guó)家首批智能化建設(shè)示范煤礦。

打造“最強(qiáng)大腦”

“視頻畫面清晰，信號(hào)穩(wěn)定，實(shí)時(shí)對(duì)話流暢。”每天，在鮑店煤礦指揮礦井安全高效生產(chǎn)的“最強(qiáng)大腦”——地面智能集控中心，礦長(zhǎng)郭英都要與井下400米礦井安全巡檢人員進(jìn)行視頻連線。據(jù)郭英介紹，“最強(qiáng)大腦”集安全生產(chǎn)、應(yīng)急指揮、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)調(diào)度、信息化管理為一體，而且應(yīng)用了全球首套礦用高可靠5G專網(wǎng)系統(tǒng)。

過(guò)去，由于技術(shù)受限，信號(hào)傳輸延時(shí)或不穩(wěn)定。低延時(shí)、高網(wǎng)速、高可靠的5G技術(shù)，解決了這一難題。從2018年起，山東能源集團(tuán)先后投入上億元，組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)攻關(guān)礦用5G技術(shù)，山東省也拿出上千萬(wàn)元的財(cái)政資金扶持。研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)三層環(huán)型組網(wǎng)，全面提升信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?020年8月，山東能源集團(tuán)順利拿到礦用5G系統(tǒng)“安全標(biāo)志證”。2020年10月，全球首套礦用高可靠5G專網(wǎng)系統(tǒng)在鮑店煤礦正式投入運(yùn)營(yíng)。

“原來(lái)（4G）的延時(shí)大概在2秒到3秒，使用5G之后，時(shí)間縮短至25毫秒左右。”鮑店煤礦調(diào)度信息中心技術(shù)主管梁慶朋介紹，在智能化綜放工作面上，分布著50多個(gè)高清攝像頭、1000多個(gè)傳感器。利用這套5G專網(wǎng)系統(tǒng)，可以將現(xiàn)場(chǎng)畫面、壓力、溫度等信息實(shí)時(shí)傳送到地面控制中心。

據(jù)了解，鮑店煤礦采煤工作面部署了4臺(tái)礦用5G基站，在溜頭溜尾每2臺(tái)礦用5G基站與礦用5G基站控制器之間組成環(huán)型鏈路，其中位置相同的2臺(tái)基站按照異頻部署。同時(shí)，部署了礦用邊緣計(jì)算控制器，實(shí)現(xiàn)了本地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流，降低了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，提高了系統(tǒng)組網(wǎng)可靠性。

“借助5G專網(wǎng)，依托‘最強(qiáng)大腦’，工作人員在地面平臺(tái)就可以遠(yuǎn)程操控地下幾百米的采煤設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)人智能化開采。”梁慶朋介紹，采煤機(jī)主控系統(tǒng)配置SGC模塊，實(shí)現(xiàn)了包括端頭三角煤在內(nèi)全工藝段的記憶截割，記憶截割率達(dá)93%以上；及時(shí)調(diào)整優(yōu)化跟機(jī)移架程序，自動(dòng)跟機(jī)率達(dá)90%以上；時(shí)序控制自動(dòng)放煤采用自動(dòng)一刀一放、人工兩刀一補(bǔ)方式，每刀自動(dòng)兩輪放煤量達(dá)75%。

如今，礦工不再需要親自去操作設(shè)備，只需拿著遙控器，進(jìn)行巡檢視檢。大部分時(shí)間，開采設(shè)備都是在自動(dòng)化運(yùn)行，只有出現(xiàn)異常情況時(shí)，礦工才需要去處理。

全面升級(jí)智能化管理系統(tǒng)

在鮑店煤礦礦燈房，準(zhǔn)備下井的職工只需要通過(guò)“便攜儀智能化管理系統(tǒng)”刷個(gè)臉，就能快速地獲取屬于自己的下井裝備。

在現(xiàn)場(chǎng)可以看到，這套“便攜儀智能化管理系統(tǒng)”由很多類似超市儲(chǔ)物柜一樣的柜子組成，工人只需要找到屬于自己的柜子，然后通過(guò)刷臉、刷卡等方式開箱，就可以快速領(lǐng)取下井的裝備。

“現(xiàn)在，職工領(lǐng)礦燈和自救器再不用排隊(duì)等待了，節(jié)約了不少時(shí)間。”鮑店煤礦副礦長(zhǎng)駱建營(yíng)說(shuō)。依托智慧化園區(qū)系統(tǒng)，職工可通過(guò)刷臉?lè)绞綄?shí)現(xiàn)考勤、用餐、出入礦井，以及領(lǐng)取工作服、便攜儀、礦燈等“一站式”服務(wù)。

鮑店煤礦堅(jiān)持“專業(yè)融合、數(shù)據(jù)共享”原則，全面建成了集智能考勤、智能消費(fèi)、智能發(fā)放為一體的智慧化園區(qū)系統(tǒng)，以及集煤炭生產(chǎn)、設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)調(diào)度、人員定位、安全監(jiān)測(cè)等一體化綜合信息管控平臺(tái)。

“人員精確定位系統(tǒng)應(yīng)用UWB技術(shù)，定位精度達(dá)0.3米，實(shí)現(xiàn)了井下人員數(shù)量、作業(yè)區(qū)域和行走軌跡實(shí)時(shí)查詢；安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用綜合分站、新型電源、激光甲烷傳感器等設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下有害氣體濃度、環(huán)境參數(shù)和機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。”郭英說(shuō)。

據(jù)了解，通過(guò)每個(gè)人身上的定位儀，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)控井下的所有情況。井下候車室有多少人，各個(gè)工作面內(nèi)多少人在工作，甚至這些人屬于哪些單位、叫什么名字，都清楚地顯示在實(shí)時(shí)監(jiān)控的LED顯示屏上。

“在2021年9月18日的礦井頂板事故演練中，該礦利用應(yīng)急協(xié)調(diào)指揮系統(tǒng)，安全監(jiān)控、人員精確定位、語(yǔ)音廣播等多系統(tǒng)鏈路融合，僅用時(shí)3分鐘就通知到井下作業(yè)區(qū)域的所有人員。”梁慶朋介紹。

抓牢設(shè)備升級(jí)的“牛鼻子”

“裝備升級(jí)是引領(lǐng)智能開采的原動(dòng)力，要讓智慧礦山展現(xiàn)‘真功夫’，裝備升級(jí)這個(gè)‘牛鼻子’必須得抓牢。”郭英認(rèn)為。

按照山東能源集團(tuán)要求，鮑店煤礦制定了智能化礦井建設(shè)實(shí)施方案，選擇配備國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)智能裝備，縱深推進(jìn)數(shù)字化礦井建設(shè)，高質(zhì)量建成了集全面實(shí)時(shí)感知、集約融合共享、高效協(xié)同運(yùn)行的綜合信息管控系統(tǒng)，智能化集控中心，5G+萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)等。

結(jié)合礦井生產(chǎn)系統(tǒng)、環(huán)境安全、精確定位等系統(tǒng)，充分應(yīng)用大數(shù)據(jù)融合分析、預(yù)測(cè)預(yù)警、綜合自動(dòng)化三維展示、三維GIS－全息地質(zhì)模型構(gòu)建等功能，構(gòu)建形成了全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的綜合信息管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多部門、多專業(yè)、多層面集中應(yīng)用，交互共享和決策支持，以及智能操控與協(xié)同聯(lián)動(dòng)控制，有效提升了礦井綜合管理效率。

積極打造數(shù)字化輔助運(yùn)輸交通系統(tǒng)，高效采用單軌吊、膠輪車等運(yùn)輸裝備，全力打造了地面裝車至采掘工作面料場(chǎng)的“一站式”直達(dá)運(yùn)輸模式。實(shí)現(xiàn)了人員入井后，乘坐膠輪車至各智能化綜放工作面“半小時(shí)”工作圈，節(jié)省了體力和時(shí)間，每年創(chuàng)效500余萬(wàn)元。

同時(shí)，鮑店煤礦深入實(shí)施機(jī)電系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)區(qū)域和關(guān)鍵崗位的遠(yuǎn)程控制、無(wú)人值守、動(dòng)態(tài)巡檢。其中，井下供配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守、運(yùn)行監(jiān)視、故障分析，以及遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙”功能；排水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守、遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸、地面集中可視化監(jiān)控；主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備點(diǎn)檢、誤入報(bào)警、專家智能決策、語(yǔ)音互聯(lián)互通等功能，井下11條主運(yùn)膠帶及5臺(tái)給煤機(jī)全部實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集控。

“現(xiàn)在，我們通過(guò)裝備升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了減員提效、安全高效的目標(biāo)。”鮑店煤礦采煤副礦長(zhǎng)李魯杰介紹說(shuō)，單軌吊運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用，創(chuàng)下了國(guó)內(nèi)單軌吊遠(yuǎn)距離、大坡度、整體支架安全直達(dá)運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)紀(jì)錄；自動(dòng)雙臂錨桿鉆車的應(yīng)用，使支護(hù)效率提升了30%以上；智能化開采的應(yīng)用，使綜放工作面生產(chǎn)人員由原來(lái)的每班14人至16人減少到現(xiàn)在的7人，減少用工50%以上。

瞄準(zhǔn)“高端智庫(kù)”

在鮑店煤礦辦公樓西側(cè)，有座不起眼的藍(lán)色小樓，被礦區(qū)職工家屬親切地稱為“大師的搖籃”。

這座藍(lán)色小樓是鮑店煤礦2015年4月在煤炭系統(tǒng)首家建成的“大眾創(chuàng)新、全員創(chuàng)效”基地，被評(píng)為“山東省技師工作站”。

這里設(shè)有山東能源集團(tuán)勞模（技能大師）創(chuàng)新工作室10個(gè)、礦智能化生產(chǎn)創(chuàng)新工作室1個(gè)、“兗礦工匠之星”創(chuàng)新工作室1個(gè)，其中3個(gè)被評(píng)為煤炭行業(yè)技能大師創(chuàng)新工作室。

該基地成立以來(lái)，累計(jì)完成了創(chuàng)新創(chuàng)效項(xiàng)目2600余個(gè)，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。其中，13項(xiàng)科技成果獲得了省部級(jí)以上科技進(jìn)步獎(jiǎng)、技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)秀成果獎(jiǎng)，14項(xiàng)成果達(dá)到了行業(yè)國(guó)際先進(jìn)水平，25項(xiàng)專利獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授權(quán)。

為打造智能化建設(shè)“高端智庫(kù)”，鮑店煤礦將智能開采與創(chuàng)新人才培養(yǎng)相結(jié)合，在綜采二區(qū)精挑細(xì)選出20名業(yè)務(wù)技能熟練、綜合素質(zhì)高的大專以上學(xué)歷職工，成立了大學(xué)生班組。

據(jù)了解，大學(xué)生班組自成立以來(lái)，在智能開采中積極發(fā)揮青年先鋒作用。

“大學(xué)生班組每個(gè)人的學(xué)習(xí)能力都很強(qiáng)，他們利用一切機(jī)會(huì)，主動(dòng)與區(qū)隊(duì)技術(shù)員交流，把智能開采中遇到的難題逐個(gè)攻破，這種學(xué)習(xí)精神有效帶動(dòng)了全區(qū)比學(xué)趕幫超的氛圍，推進(jìn)了智能化開采的全面應(yīng)用。”綜采二區(qū)區(qū)長(zhǎng)王彥明說(shuō)。

（焦超）