敢為人先 勇做智能化礦井建設引領者

文/單福友

（作者系冀中能源股份有限公司東龐礦礦長）

扭轉固有思維，敢想、敢做、敢創新，確定了以構建智能化建設架構為基礎，以技術、裝備升級改造為抓手，以建成智能化建設標桿礦井為目標，全面掀起智能化建設熱潮

東龐礦隸屬于冀中能源集團旗下的冀中能源股份有限公司，是河北省綜合實力第一大礦。近年來，隨著開采年限和采深逐年增大，礦井地質條件日益惡化，災害種類全、程度重，特別是瓦斯防治、水害治理，巷道整修、井下限員，成為礦井發展的“攔路虎”。

“早投入、早受益；高投入、高產出”是煤礦智能化建設的顯著特點。隨著“雙碳”目標提上議程和新能源的迅猛發展，無論是行業發展大趨勢，還是礦井自身發展需要，智能化建設都是必經之路。對此，東龐礦不等不靠，積極響應國家號召，嚴格落實冀中能源集團安排部署，扭轉固有思維，敢想、敢做、敢創新，確定了以構建智能化建設架構為基礎，以技術、裝備升級改造為抓手，以建成智能化建設標桿礦井為目標，全面掀起智能化建設熱潮。

雷厲風行、說干就干智能化基礎建設全面啟動

智能化礦井要想建成、建好，必須先把基礎打牢。而智能化礦井的基礎就在于智能化控制中樞的建設，相當于搭建智能化礦井的“大腦”和“神經網絡”。

確立智慧礦山基本架構。經多方調研學習，結合礦井實際，東龐礦確定了以安全生產和經營決策兩個層級組成的智慧礦山基本架構，兩個層級通過網絡安全系統隔離，實現了經營和生產的有序劃分。安全生產層細分為智能設備應用、控制、通信、信息安全和數據平臺5個層級；經營決策層主要是通過自動化、信息化，結合大數據、移動互聯實現對各類資源、信息的融合、分析，做到用數據管理、用數據決策、用數據服務，為礦井安全生產、經營管理決策提供支持。

建立智能化集中控制平臺。將現有各生產子系統統一融合，并為后期新系統的建設留有數據接口和相應工位，實現了主要生產環節的遠程集中控制和監測。

建立工業自動控制標準體系。規范統一各個監控系統編碼和采集標準，為多系統數據融合、數據聯動分析提供計算支撐，打破各系統之間數據“孤島”，形成了統一、安全、高效的數據交換共享；高度融合了數據傳輸，實現了井下萬兆環網、辦公千兆網以及手機APP等多維度數據的關聯融合。

不拘一格、打破陳規新技術應用遍地開花

針對災害類型全、程度重的礦井現狀，東龐礦打破固有思維的禁錮，敢于創新，新技術、新裝備遍地開花，扎根結果。

建成河北省首個厚煤層自動化采煤工作面。東龐礦針對礦井安全生產實際條件，對SAM自動化系統進行優化，對液壓支架、采煤機、刮板輸送機、轉載機、破碎機、皮帶運輸機、乳化液泵站實施聯動控制和遠程控制（井上下監控中心均可實現），實現了對采煤工作面生產過程的自動化集中控制。2021年，東龐礦先后建成河北省首個厚煤層自動化采煤工作面、首個6.5米高架自動化采煤工作面，正在建設自動化薄煤層開采工作面。以東龐礦21110厚煤層自動化工作面為例，自動化采煤較之前每班減少作業人員11人，人均工效提高了64.7%。

探索構建平行快速作業體系。針對大型工作面逐年減少、搬家倒面逐年增多、災害治理難度變大、掘進速度與回采速度不對稱、采掘銜接日益緊張等現狀，東龐礦果斷確定以構建平行快速作業體系為目標，大力提高掘進速度，從根本上解決采掘銜接難題，確保礦井正規循環、安全可控發展；引進優化擴安一體化工藝，實現了擴幫與安裝的平行作業，安裝時間較以往減少1個月，人員投入減少了55%；引進液壓錨桿鉆車，由人工支護改為液壓機械支護，支護速度較以往提高了50%，人員投入減少了40%。在此基礎上，東龐礦正在積極探索擴安一體化、液壓錨桿鉆車與自動化掘進機等裝備、技術相結合的“簡易”盾構機工藝，力爭實現掘、支、鉆平行作業，最大限度地提高掘進速度。

改變固有作業方式。近年來，隨著礦井采深加大，巷道變形越來越快，巷道維護工程量逐年增大，每年巷修工程都在10000米以上。對此，東龐礦積極研究應用全錨索支護技術，將原有幫錨桿全部替換為錨索支護，提高了巷道支護強度，減少了巷道變形量，降低了巷道維護成本；使用門式超前液壓支架和單列式超前液壓支架進行超前支護，提高了巷道支護強度和安全系數，減少了巷道擴修工程量；研究探索應用單軌吊技術，替代原有的軌道運輸，在提高運輸效率的同時，將有效降低巷道變形對運輸的影響，極大地減少巷道維修工程；研究應用機械手技術，用機械替代人工搬運，降低勞動強度，有效提高工作效率。

開創河北定向消突先河。自2017年升突以來，東龐礦瓦斯鉆探施工量由13000米/年增長到平均24000米/年，鉆探工程量急劇增大。再加上施工底板巖巷，按1000米/面估算，需要耗時18個月左右，花費資金1500萬元以上，嚴重限制了工作面圈定速度，礦井采掘斷檔風險急劇增大。對此，東龐礦集思廣益、群策群力，經多方調研，引進風動螺桿馬達定向鉆機，并對智能定向鉆探、智能分析等技術研究消化，成功研制出一套定向鉆孔消突工藝，消突效率提高了100%，取消了底板巖巷施工，構建完善了東龐特色的瓦斯防治體系，開創了河北省定向消突先河。

成功實現5G“遁地”。5G通信技術具有低時延、大帶寬的絕對優勢，對智能化通信可以起到強力支撐作用。5G如果能夠下井，必將使得區域通信效率和穩定性獲得極大提升。因此，東龐礦對全礦移動通信環網和井下工業環網進行了統一規劃。目前，正在井下自動化掘進系統和皮帶集中控制系統進行小范圍試驗，并逐步優化，爭取實現全面覆蓋。

眼觀六路、耳聽八方全方位推進智能化升級

安全生產各子系統作為礦井的“神經網絡”，是安全生產的重要保障和智能化建設的重要組成部分。東龐礦從安全生產實際需求入手，以不斷升級舊系統，適時建設新系統為基本原則，借助建設智能化礦井的東風，對礦井安全生產各子系統進行集約化、信息化升級改造。

給監控裝上了“大腦”。以變自動化為智能化為出發點，對壓風機、局部通風機、微震監測系統以及瓦斯動態監控平臺進行智能化升級改造。改造后，各個系統不僅提供監控數據，而且對檢測到的數據進行智能化分析，并發出警報、自動操作、自主參考決策等智能化動作，代替或輔助工作人員，最大限度地提高了應急響應速度和信息的準確性、全面性，較大程度地提高了礦井運行效率。

擴大了無人值守范圍。為同步礦井智能化建設進程，進一步擴大減人提效和自動化改造戰果，提高人均工效，通過軟、硬件的升級，對井下、地面原煤運輸集控系統以及井下集中泵房控制系統進行智能化升級改造，實現了以上系統的集中、遠程控制和無人值守。

為關鍵設備提供了“實時體檢”。為提高設備運轉效率、降低設備停機率，東龐礦從預防入手，選取洗選、提升、運輸、采掘生產等專業的關鍵設備，對設備溫度、震動等數據進行實時采集，并通過數據建模、人工智能等手段，對數據進行對比分析，研究數據與設備健康狀態的關聯性。長此以往，就可以通過設備發生故障前的數據情況，提前分析判斷設備狀態，及時干預處理，最大限度地避免關鍵設備的無計劃停機事故。

信息化管家上線。東龐礦一礦三井，日常信息處理工作量巨大，以往只能靠人工整理、歸納、更新，整理效率低、更新不及時、信息不全面等問題凸顯。對此，東龐礦建立智能雙重預防信息管理系統和地測空間管理信息系統，以人工參與、系統處理的模式，實現了數據、圖紙等信息的自動更新、計算，工作進程的督促提醒，顛覆了以往純人工模式，極大地提高了工作效率。

2021年7月，河北省發展改革委、河北省應急管理廳、河北煤礦安全監察局聯合印發通知，確定東龐礦為河北省首批推進的智能化示范礦井。

2021年以來，東龐礦在智能化建設上累計投入資金6260萬元，占年度投資的32%。通過近一年的智能化建設，東龐礦在安全管控、人均工效提高以及成本控制等方面取得了顯著成果，實現了少人則安、無人則安，早投入、早受益，高投入、高產出。