近日，國家能源集團(tuán)印發(fā)《煤礦智能化建設(shè)指南（試行）》（以下簡稱《指南》）。《指南》包括井工煤礦、露天煤礦、選煤廠三部分及配置建議表，重點(diǎn)介紹了智能化采煤、智能化掘進(jìn)、智能化采剝、智能化穿爆、智能化選煤廠等初級、中級、高級建設(shè)內(nèi)容。

一直以來，國家能源集團(tuán)致力于煤礦智能化頂層設(shè)計，成立煤礦智能化建設(shè)辦公室，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、經(jīng)驗共享、檢查督導(dǎo)、年度考核等工作。各涉煤子分公司作為智能化建設(shè)工作的主體單位，負(fù)責(zé)建立組織機(jī)構(gòu)、逐級落實責(zé)任、健全考核機(jī)制、建設(shè)人才體系，全面推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)工作。

截至2021年1月底，國家能源集團(tuán)16個智能化煤礦示范工程已開工建設(shè)；智能化采煤工作面已建成25個，計劃年底建成65個；智能化掘進(jìn)工作面已建成10個，計劃年底建成43個；智能化選煤廠已建成5個，計劃年底建成19個；5個露天煤礦已開展無人駕駛礦用卡車現(xiàn)場測試，1個露天煤礦已實現(xiàn)5臺220噸無人駕駛礦用卡車編組重載運(yùn)行；已研發(fā)應(yīng)用5類21種煤礦機(jī)器人。

神東礦區(qū)：全面對標(biāo)世界一流

在神東榆家梁煤礦43101薄煤層智能綜采工作面，巡檢機(jī)器人來回穿梭，國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)總經(jīng)理王存飛在現(xiàn)場詳細(xì)介紹實現(xiàn)自主智能割煤的“秘密武器”——三維激光掃描巡檢機(jī)器人。

“這種機(jī)器人通過智能攝像頭、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、三維激光掃描裝置，可以替代煤機(jī)司機(jī)的眼、耳、皮膚，實時監(jiān)測和準(zhǔn)確記錄工作面煤層地質(zhì)變化和煤機(jī)、支架的運(yùn)行軌跡?！蓖醮骘w說，“它的最大巡檢速度可達(dá)每分鐘60米，10分鐘內(nèi)可完成工作面的掃描。通過對比工作面各項數(shù)據(jù)采集和智能分析，自主制定未來10刀煤的割煤策略，從而實現(xiàn)自主智能割煤?！?/p>

井工煤礦綜采工作面智能開采是國內(nèi)外煤炭行業(yè)長期的研究方向，但受煤層賦存變化大、探測手段少、物探精度低，尤其是煤巖識別技術(shù)長期無法突破，導(dǎo)致無法精確預(yù)測回采方向煤層情況，綜采智能化只能局限在記憶割煤的技術(shù)上。

面對這一挑戰(zhàn)，國家能源集團(tuán)開創(chuàng)性地提出“基于精確三維地質(zhì)模型和掃描構(gòu)建工作面絕對坐標(biāo)數(shù)字模型的自主智能割煤技術(shù)”，即通過預(yù)知煤層變化趨勢，識別出工作面當(dāng)前精確的坐標(biāo)信息，采煤機(jī)可根據(jù)煤層分布情況自動調(diào)節(jié)采高，實現(xiàn)了沿煤層的自主割煤，并在神東榆家梁煤礦43101薄煤層智能綜采工作面成功應(yīng)用，解決了長期困擾智能化開采的煤巖無法識別難題。

榆家梁煤礦通過綜采工作面智能化建設(shè)，支架跟機(jī)拉架自動化率達(dá)到90%以上，人工干預(yù)率降低到10%以下。采煤機(jī)人工干預(yù)頻次降低到2次/分。

神東上灣煤礦12306綜采工作面應(yīng)用了成套設(shè)備的智能控制平臺、設(shè)備故障預(yù)警以及專家決策平臺、巡檢機(jī)器人、設(shè)備速度自適應(yīng)控制技術(shù)、設(shè)備集中自動注油技術(shù)、自移機(jī)尾自動化等，實施了設(shè)備集中控制和預(yù)警、專家決策、煤巖識別、安全供電、礦壓監(jiān)測等多種智能信息化管理，智能工作面集中控制系統(tǒng)全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

為確保各類機(jī)電設(shè)備的通信接口協(xié)議的一致性和兼容性，國家能源集團(tuán)從集團(tuán)層面制定并發(fā)布機(jī)電設(shè)備通信接口協(xié)議，通過協(xié)議的推廣應(yīng)用，加快了設(shè)備改造的進(jìn)度，降低了數(shù)據(jù)集成的難度，提高了通信的實時性及可靠性，實現(xiàn)了多品牌機(jī)電設(shè)備間的互聯(lián)互通。

如今，上灣煤礦利用無線遙控及遠(yuǎn)程干預(yù)技術(shù)，實現(xiàn)了控制臺電工、機(jī)頭看護(hù)工、自移機(jī)尾司機(jī)三崗合一，減少生產(chǎn)人員19人，創(chuàng)造了單個工作面最高日產(chǎn)5.84萬噸、最高月產(chǎn)146萬噸的新紀(jì)錄。

目前，國家能源集團(tuán)在神東礦區(qū)建成了全國首個億噸礦區(qū)中央智能生產(chǎn)控制指揮中心，實現(xiàn)了對五礦六井全部系統(tǒng)的集中控制、關(guān)聯(lián)分析、故障診斷與決策管理，集中控制范圍達(dá)620平方公里，打造了國內(nèi)首個億噸級智能礦區(qū)。

據(jù)悉，神東煤炭集團(tuán)目前已制定了《創(chuàng)建世界一流示范企業(yè)行動方案》，設(shè)定了45項指標(biāo)，明確了路線圖和時間表；確定了對標(biāo)世界一流管理的32項內(nèi)容、27個標(biāo)桿對象、69項主要差距、68項提升目標(biāo)和108項具體措施；啟動了智能礦山、機(jī)器人研發(fā)與應(yīng)用等5個重點(diǎn)項目；取得了中低階煤層瓦斯含量精準(zhǔn)測定技術(shù)、8.8米一次采全高成套綜采設(shè)備及開采技術(shù)、6000米可伸縮單點(diǎn)驅(qū)動膠帶機(jī)等18項全球領(lǐng)先水平的一流業(yè)績。

寧煤礦區(qū)：創(chuàng)造條件推進(jìn)智能化

鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn)，轉(zhuǎn)載機(jī)、采煤機(jī)依次啟動記憶割煤，支架自動跟機(jī)移架、推溜、降架、護(hù)幫一氣呵成，智能采煤系統(tǒng)源源不斷地將煤炭輸送到地面……這是寧夏首個常態(tài)化智能開采工作面——國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)棗泉煤礦220704工作面作業(yè)的場景。

“220704智能化采煤工作面攻克了大傾角智能化開采過程中防止支架‘上竄下滑’的自動控制等技術(shù)難題。自2020年3月開始實現(xiàn)了常態(tài)化應(yīng)用，跟機(jī)率為91.6%，記憶截割率為94.9%?！睏椚V副礦長張曉龍說。

與神東礦區(qū)不同，寧夏煤業(yè)所轄14對礦井地質(zhì)條件各異，水、火、瓦斯、煤塵、頂板、地?zé)?、動壓七害俱全，并且?jīng)常會遇到大傾角開采，生產(chǎn)中又面臨采掘失調(diào)，同時艱苦崗位招工越來越難，職工老齡化矛盾凸顯。

“沒條件也要創(chuàng)造條件上智能化，把職工從危險的作業(yè)環(huán)境中解放出來?！睂幭拿簶I(yè)領(lǐng)導(dǎo)班子成員達(dá)成共識。

“寧夏煤業(yè)的智能化從一開始就沒有追求高大上，而是從解決工作面綠色安全高效開采的最根本問題著手?！睏椚V副總工程師馬昆說。

2013年至今，寧夏煤業(yè)已累計建成20個自動化采煤工作面。2020年，棗泉煤礦、羊場灣煤礦二分區(qū)、任家莊煤礦分別有一個工作面在15度左右傾角下，采煤機(jī)記憶截割率、支架跟機(jī)移架率都達(dá)90%以上。梅花井煤礦111801工作面在26度傾角下，支架跟機(jī)移架率達(dá)100%。

作為寧夏及國家能源集團(tuán)智能礦山示范建設(shè)工程，金鳳煤礦通過“工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)+總線+無線”的混合架構(gòu)組網(wǎng)，讓井上井下多媒體綜合信息雙向、實時、高效、可靠傳輸，礦井有了“千里眼”和“順風(fēng)耳”。

據(jù)悉，寧夏煤業(yè)在國內(nèi)率先研發(fā)了單向開采自動化連續(xù)推進(jìn)技術(shù)、智能控制優(yōu)化“單向進(jìn)刀”開采控制工藝，提高遠(yuǎn)程干預(yù)的準(zhǔn)確性和效率；平均開采速度達(dá)到6.3米/分鐘，日最高產(chǎn)量達(dá)到1.17萬噸；首次應(yīng)用了工作面全景視頻拼接、“有線+無線”一網(wǎng)到底的智能控制技術(shù)；創(chuàng)新打造了工作面高清可視化技術(shù)體系，實現(xiàn)了攝像儀的自清潔、自清洗，解決了動態(tài)生產(chǎn)情況下可視化操作的難題。

露天礦區(qū)：多場景應(yīng)用新技術(shù)

“露天煤礦智能開采要通過持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)工藝設(shè)計和生產(chǎn)裝備，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高效協(xié)同智能作業(yè)。”準(zhǔn)能哈爾烏素露天煤礦機(jī)電副礦長郭安斌說。

2020年9月25日，在國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)黑岱溝露天煤礦礦坑下，編號為508的930E礦用卡車勻速行駛在1200平盤道路上。駕駛室里，方向盤自動旋轉(zhuǎn)、調(diào)整，車輛安然駛向前方。無人駕駛礦用卡車在準(zhǔn)能集團(tuán)正逐漸變成現(xiàn)實。

不久前，內(nèi)蒙古呼倫貝爾氣溫達(dá)到零下30多攝氏度，在這種嚴(yán)寒天氣下，在國家能源集團(tuán)大雁公司（神寶能源）寶日希勒露天煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場，世界首個極寒工況5G+220噸無人駕駛礦用卡車空載最高運(yùn)行車速達(dá)到38千米/時，較有人駕駛的30千米/時提升了26.7%，重載速度達(dá)到32千米/時，并向預(yù)定目標(biāo)40千米/時推進(jìn)。5臺無人駕駛礦用卡車在智能調(diào)度平臺的統(tǒng)一管理下，與電鏟、推土機(jī)等設(shè)備編組協(xié)同高效運(yùn)轉(zhuǎn)，同時每臺無人駕駛礦用卡車均安裝了耐低溫裝置與傳感器，具備在極寒天氣下作業(yè)的能力。

這是國家能源集團(tuán)新技術(shù)多場景研發(fā)應(yīng)用的一個縮影。

國家能源集團(tuán)將神寶露天礦原有卡調(diào)系統(tǒng)、超速預(yù)警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)整合為統(tǒng)一平臺；對現(xiàn)有車載安保設(shè)備進(jìn)行整合改造，增設(shè)道路交通監(jiān)控設(shè)備，研發(fā)終端安全管控軟件平臺；采集多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一分析管理；將安保系統(tǒng)與調(diào)度系統(tǒng)整合為一套主機(jī)兩塊屏幕，實現(xiàn)了防碰撞預(yù)警、盲區(qū)監(jiān)控、駕駛員行為分析等功能；形成了統(tǒng)一的集團(tuán)露天煤礦礦用車輛安保系統(tǒng)的整合升級改造實施標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)統(tǒng)一的礦用安全生產(chǎn)調(diào)度指揮平臺，形成了露天煤礦建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)。

準(zhǔn)能集團(tuán)利用數(shù)字礦山項目新建或整合了60多個信息系統(tǒng)，形成了集中統(tǒng)一的“數(shù)據(jù)中心”，做到了數(shù)據(jù)的共享和高效利用，實現(xiàn)了公司生產(chǎn)、安全、經(jīng)營、機(jī)電、技術(shù)等各個管理領(lǐng)域的信息化全覆蓋。

在此基礎(chǔ)上，準(zhǔn)能集團(tuán)在露天煤礦的穿、采、運(yùn)、排各個環(huán)節(jié)，建設(shè)了自動采集、監(jiān)測和智能調(diào)度等系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了原煤生產(chǎn)、洗選裝車、鐵路運(yùn)輸、矸石發(fā)電、輔助生產(chǎn)等全產(chǎn)業(yè)鏈的一體化聯(lián)動管理，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場無人或少人，作業(yè)人員減少350人；大型設(shè)備的利用效率提升3%，物料消耗成本降低2元/噸。

此外，國家能源集團(tuán)還建立了露天煤礦數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，將采礦設(shè)計、原煤生產(chǎn)、洗選裝車以及應(yīng)急指揮、決策支持等業(yè)務(wù)整合，實現(xiàn)一體化數(shù)據(jù)管理。管理人員使用大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，縱向分析露天煤礦內(nèi)部各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的影響，橫向分析煤炭洗選、設(shè)備維修等環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)影響，可以做到快速準(zhǔn)確地決策與處置。同時，以每天鐵路運(yùn)輸?shù)囊囉媱潪橐罁?jù)，指導(dǎo)煤炭洗選、倉儲和裝車，以及原煤生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實時調(diào)整，實現(xiàn)了煤炭全產(chǎn)業(yè)鏈一體化聯(lián)動管理。

選煤廠：開創(chuàng)“黑燈無人”時代

通過智能化改造與應(yīng)用，神東上灣選煤廠發(fā)生了重大的生產(chǎn)變革。

該廠的技術(shù)管理員張新元用4個轉(zhuǎn)變來描述：“區(qū)域巡視向無人值守轉(zhuǎn)變、調(diào)度室集中控制向移動集中控制轉(zhuǎn)變、人工數(shù)據(jù)采集向系統(tǒng)自動采集轉(zhuǎn)變、運(yùn)行狀態(tài)由經(jīng)驗分析向大數(shù)據(jù)智能分析轉(zhuǎn)變?！?/p>

上灣選煤廠裝車車間職工武美榮的雙手再也不用高度緊張地工作在裝車操作臺前，自開發(fā)應(yīng)用智能裝車系統(tǒng)后，她只需要根據(jù)裝車數(shù)量，設(shè)置好參數(shù)，就可以實現(xiàn)自動裝車。

如今，該廠建立了涵蓋洗選生產(chǎn)工藝全過程的數(shù)字化模型，構(gòu)建了智能決策系統(tǒng)，并進(jìn)一步打造了智能加藥、無人裝車、煤泥水智能處理等多個輔助環(huán)節(jié)智能系統(tǒng)，建成了全國智能化水平最高的智能洗煤廠，開創(chuàng)了“黑燈無人”洗煤廠的先河。

寧夏煤業(yè)各個洗煤廠已經(jīng)實現(xiàn)所有設(shè)備遠(yuǎn)程一鍵集中啟停車，生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)各單元設(shè)備智能化運(yùn)行。

洗煤廠生產(chǎn)車間內(nèi)，區(qū)域巡檢人員兩人一組，全面取代了現(xiàn)場設(shè)備崗位操作人員。再也看不到工人人工挑選矸石的“熱鬧”場景，取而代之的是各廠生產(chǎn)廠房內(nèi)，各種設(shè)備在穩(wěn)定運(yùn)行，智能加藥、無人裝車……陣陣機(jī)器轟鳴聲不斷傳來。

在原煤智能破碎運(yùn)輸方面，國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)目前實現(xiàn)了實時報警、智能巡檢、智能配倉、皮帶縱撕保護(hù)和智能故障識別等功能。在智能干選方面，他們在靈新選煤廠實現(xiàn)分選過程無人值守，使用無線跳頻擴(kuò)頻通信遠(yuǎn)程控制技術(shù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程一鍵集中啟停車操作。在智能重介方面，他們首次利用機(jī)器視覺技術(shù)對太西無煙煤的粒度和密度組成進(jìn)行在線實時檢測，實現(xiàn)了重介選煤生產(chǎn)過程的智能控制與管理。在智能跳汰方面，他們實時智能調(diào)節(jié)設(shè)備工藝參數(shù)，實現(xiàn)洗后產(chǎn)品質(zhì)量的精準(zhǔn)控制。在智能配煤裝車方面，他們按照不同用戶的熱值需求，自動精準(zhǔn)配煤裝車，具備智能配倉、精準(zhǔn)配煤、自動裝車、智能管理等功能，實現(xiàn)了洗選加工全工藝環(huán)節(jié)的智能化。

此外，國家能源集團(tuán)首次在國內(nèi)外工業(yè)企業(yè)成功應(yīng)用智能云端技術(shù)，實現(xiàn)了生產(chǎn)集控系統(tǒng)操作站、視頻監(jiān)控、安全監(jiān)測、電子計量系統(tǒng)、原煤自動給配煤系統(tǒng)、現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)等在云端服務(wù)器上的有機(jī)整合應(yīng)用，做到生產(chǎn)狀態(tài)綜合實時監(jiān)測，智能手機(jī)終端可隨時隨地查看現(xiàn)場生產(chǎn)情況，實現(xiàn)了管理和現(xiàn)場的無縫連接。

新目標(biāo)：2025年煤礦全部實現(xiàn)智能化

目前，國家能源集團(tuán)已經(jīng)掌握5類具有知識產(chǎn)權(quán)的智能采煤核心技術(shù)，分別為薄煤層等高無人化智能開采技術(shù)、中厚煤層透明自主智能開采技術(shù)、厚煤層采煤機(jī)器人智能開采技術(shù)、大傾角厚煤層單向智能開采技術(shù)、直立煤層綜放智能開采技術(shù)；5類智能掘進(jìn)技術(shù)，分別為智能綜掘技術(shù)、全斷面智能快掘技術(shù)、智能連掘技術(shù)、復(fù)雜條件智能快掘技術(shù)、TBM智能快掘技術(shù)；3類卡車無人駕駛技術(shù)，分別為300噸級卡車無人駕駛技術(shù)、220噸級卡車編組無人駕駛技術(shù)、100噸級卡車編組無人駕駛技術(shù)；5類21種機(jī)器人，分別為掘進(jìn)類機(jī)器人（3種）、采煤類機(jī)器人（4種）、運(yùn)輸類機(jī)器人（2種）、安控類機(jī)器人（10種）、救援類機(jī)器人（2種），實現(xiàn)了5大類煤礦機(jī)器人全覆蓋。

國家能源集團(tuán)成立了煤礦智能化建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組，健全了監(jiān)督考核機(jī)制；結(jié)合自身特點(diǎn)，制定了煤礦智能化建設(shè)規(guī)劃及目標(biāo)；梳理完善了煤礦智能化建設(shè)相應(yīng)的制度體系和考核辦法；加大對人力、物力、財力投入，制定操作性強(qiáng)的財政支持政策和評優(yōu)評先政策。

此外，國家能源集團(tuán)積極做好智能化建設(shè)人才培養(yǎng)和儲備工作，做好自主培訓(xùn)，將智能化相關(guān)技術(shù)納入安全培訓(xùn)考核內(nèi)容，同時借鑒國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)，按照煤礦賦存條件、礦井產(chǎn)能、災(zāi)害防治等情況，對集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)進(jìn)行頂層設(shè)計，制定智能礦山總體規(guī)劃和分類分級的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，搭建智能礦山的總體應(yīng)用架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)、IT基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)和安全架構(gòu)，研發(fā)設(shè)計智能礦山軟件平臺。

據(jù)了解，在充分發(fā)揮神東煤炭、寧夏煤業(yè)、準(zhǔn)能公司、信息公司等內(nèi)部煤礦智能化建設(shè)團(tuán)隊技術(shù)力量的同時，國家能源集團(tuán)與中國煤炭科工集團(tuán)聯(lián)合成立煤礦智能化協(xié)同創(chuàng)新中心，并積極引入其他科研實力較強(qiáng)的第三方研發(fā)單位，著力攻克煤礦智能化關(guān)鍵核心技術(shù)，形成世界領(lǐng)先的智慧煤礦建設(shè)方案和標(biāo)準(zhǔn)體系，解決國家能源集團(tuán)智能化建設(shè)的現(xiàn)實需求和技術(shù)難題，帶動和支撐全國煤礦智能化發(fā)展。

截至目前，國家能源集團(tuán)已開展大柳塔等9個國家首批智能化示范煤礦、補(bǔ)連塔等10個集團(tuán)生產(chǎn)智能化示范煤礦、保德等4個集團(tuán)安全智能化示范煤礦建設(shè)。未來，國家能源集團(tuán)還將打造高效智能神東示范礦區(qū)、安全智能寧東示范礦區(qū)、綠色智能準(zhǔn)能示范礦區(qū)。到2025年，該集團(tuán)各煤礦全部實現(xiàn)智能化，推動煤礦安全生產(chǎn)治理體系和治理能力現(xiàn)代化，2025年力爭煤礦智能化技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)水平，實現(xiàn)少人高效生產(chǎn)。