智慧之路 聚勢而強
——中國大唐國源礦業智慧礦山建設紀實

文/高永軍

智慧礦山是煤炭行業未來發展的方向。在國家推進智能化發展的宏觀政策指導下，中國大唐國源礦業公司高起點定位、高標準謀劃、高質量建設智慧礦山，本著“實際、實用、實效”的原則，以“四化融合”為引領，以智能開采為龍頭，先后投入裝備技術改造資金5.8億元，率先在內蒙古自治區同行業中開展了智慧礦山建設實踐，成功建成了全國首個特厚煤層智能化綜放工作面和智能化快速掘進工作面。于2020年成功入圍全國首批71座智能化礦山建設示范礦井名單，2021年11月通過了內蒙古自治區首批8家智能化示范礦井驗收，有力地促進了新舊產能轉換和安全生產水平的提高。

強化頂層設計，擘畫美好藍圖

作為中國大唐集團首個自主建設的千萬噸級井工煤礦，國源礦業公司始終立足大礦視野，強化戰略導向，早在2018年便高站位提出了建設平安、創新、智慧、綠色、幸福“五個國源”的奮斗目標，把智慧礦山建設納入了企業高質量發展的戰略規劃。

國源礦業公司嚴格按照國家八部委《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》以及內蒙古自治區九部門《關于加快全區煤礦智能化建設的實施意見》等政策要求，從編寫方案、項目立項、制定措施、構建體系等方面多方位完善智慧礦山建設頂層設計，先后編制了《智慧礦山建設方案》和《“創區域標桿礦井 建智慧礦山”工作方案》，配套實施了“千人千萬噸”人力資源規劃。

不僅如此，按照國家標準《智慧礦山信息系統通用技術規范》，研究確定了智慧礦山的建設施工順序、各階段的標志成果，制定了智慧礦山軟件系統實施方案，全面搭建起了智慧礦山建設的“四梁八柱”，不斷推進煤礦智能化縱深發展。

加強人才培養，搭建研發平臺

習近平總書記強調，發展是第一要務，人才是第一資源，創新是第一動力。企業發展離不開人才，加快智慧礦山建設更離不開人才。

為打造一支適應煤礦智能化發展的復合型人才隊伍，國源礦業公司組建了全國首個企業級智慧礦山建設專業團隊——智慧聯盟。通過自主報名海選、民主測評優選、現場演講競選方式，從全礦556名大學生中競選出34人，作為智慧聯盟首批成員。智慧聯盟以本科以上學歷青年員工組成，平均年齡28歲，專門從事智慧礦山“大腦”開發、關鍵技術攻關、大數據分析、智能裝備運維、網絡安全、人工智能應用場景孵化等方面的工作。

為了加強對智慧聯盟成員的培養，國源礦業公司借助盧新明博士工作站，定期邀請盧新明教授進行技術指導和專業授課。同時，全力為智慧聯盟成員搭建研發平臺，與深圳人工智能協會合作成立了人工智能裝備實驗室。

“我們已完成了人工智能皮帶調速系統和三維組態界面開發，實現了基于機器視覺和PLC控制的皮帶智能調速，基于氣缸空壓機的煤塊自動分選；完成MR眼鏡的遠程會診系統開發，專家可通過遠程觀摩現場情況，對現場故障進行‘會診’；完成了機器臂、四足、六足機器人，AIoT物聯網，融合布控球等應用測試，為人工智能+物聯網技術在井下落地應用提供了技術保障。”智慧聯盟盟主張海君自豪地說。

構建智慧大腦，提升決策能力

智慧礦山建設，最重要的是要建立智慧礦山“大腦”——智慧礦山大數據分析平臺。

國源礦業公司針對智能化礦井監控實時化、系統集成化、數據海量化、控制協同化和決策在線化的實際需求,通過開發安全生產動態大數據診斷系統，構建了煤礦安全生產動態診斷專家知識庫和各類數據模型，建立了高度集成的智慧礦山大數據分析平臺。

據國源礦業公司黨委書記、總經理代業濱介紹，智慧礦山大數據分析平臺可對“采、掘、機、運、通、銷售、洗選”等主要安全生產情況進行智能分析和輔助決策，解決了傳統依靠人為經驗統計分析所帶來的弊端和不確定性，通過分析數據規律、挖掘數據價值，達到數據賦能安全生產的目標。

智慧礦山大數據分析平臺通過建立工作面礦壓數據分析模型，實現了系統自主分析預測工作面來壓周期和來壓步距，礦壓變化的云圖模型分析；通過構建鉆孔大數據分析模型，實現了全礦任意煤層儲量塊段的一鍵自動計算和鉆孔信息的隨意剖切分析；通過建立礦井三帶分析模型，實現了采空區地表沉陷影響范圍的自動驗算；通過建立輸配電計算模型，實現了復雜電網的自動計算，設備電纜的自動選型和優選；通過構建安全生產經營模型，實現了從巷道設計、參數取用、計劃編制、項目管理、成本分析的全程聯動分析和智能管控。

堅持創新驅動，提升智能應用

智慧礦山大數據分析平臺始終堅持以科技創新為第一動力，深入落實“管理、裝備、素質、系統”四個要素并重原則，以“生產布局優化、智能裝備應用、生產系統升級、機器人推廣”為主要途徑，不斷推動智能化應用水平從點上突破邁向全面攻關。

——建成了全國首個特厚煤層智能綜放工作面。使用國內先進的智能型采煤裝備，在特厚煤層智能綜放采煤技術領域攻破了三大核心難題：突破采煤機外置射頻精準定位技術瓶頸，實現了采煤機位置的精準定位和運行軌跡的實時跟蹤；攻破慣性導航調直技術，解決了工作面刮板機“上竄下滑”和采煤機割三角煤難以控制的技術難題，實現了液壓支架自動修正推移行程；攻克特厚煤層智能化放頂煤難題，自主開發了符合現場放煤工藝和多點同步放煤的智能化放煤控制程序，實現了工作面智能跟機放煤和自主連續成組放煤，放煤效率提高20%，回收率提升至95%以上，人均采煤工效提高92%，實現了回收率與煤質的“雙控”。

——建成了智能化快速掘進工作面。應用ABM20型掘錨一體機、E-Box型自動錨桿機和物料搬運機器人等裝備，積極開展智能化升級改造工作，實現了地面遠程遙控、自動截割、一鍵打錨、自主導航、遠程故障診斷以及物料識別定位、自主搬運、電子圍欄等功能，有效保障了作業人員的安全，而且大幅減少了后部輔助作業人員，目前掘進工作面直接生產人員降至8人。

——建成了準格爾地區首個智能化煤炭運銷系統。自主研發了智能化煤炭運銷系統，實現了運銷各環節的智能化控制和現場無人值守。過磅速度從之前的每車3min縮短至30s，打票和取票時間縮短至30s以內，日最高汽車發運量超過4.5萬噸，裝車配煤時間由原先的2min/車降低到40s/車。

——建立了以遠程操控、智能巡檢為目標的智能巡檢體系。廣泛推廣應用裝備替代人工，在地面10kV配電室、壓風制氮配電室、通風機房配電室應用了地面智能巡檢機器人，實現了無軌化的導航運動；在采掘工作面應用了瓦斯檢查機器人，可實時對瓦斯檢查點各種參數進行自動檢查；在中央變電所和主運輸斜井安裝了智能巡檢機器人，可對現場設備狀況及環境參數進行實時在線監測。此外，在掘進工作面應用了物料搬運機器人，在副井口應用了檢車機器人，在選煤廠皮帶棧橋應用了四足仿生機器人，在井下水倉應用了水倉清挖機器人，在應急救援、塌陷區巡查等領域積極推廣應用高空無人機技術。

——建立了智慧礦山“六大中心”。將云計算、大數據、人工智能等技術成功應用到設備保障、防災治災、職工培訓和黨員教育等領域，建成了設備健康保障與云端會診中心、礦井水害防治研究中心、礦山壓力協同創新中心、智慧通防創新實踐中心、智慧安全培訓中心和智慧黨建中心“六大中心”，將智能化裝備拓展應用于更廣泛的領域。此外，國源礦業公司還開發了智慧培訓管理平臺和回采工作面、掘錨工作面、采煤機司機、液壓支架工、掘錨機司機等關鍵崗位VR實操與考核系統，以及礦井水災、頂板、井下瓦斯（煤塵）爆炸VR虛擬體驗及警示教育，有效提升了員工應急處置能力，為礦井的安全高效、行穩致遠夯實了基礎。

智慧催生安全高效，智慧助力高質量發展。國源礦業公司通過加強智慧礦山建設，實現了減人提效的目標，在冊職工由初步設計的2134人減至990人以下，且連年實現安全生產，被中國煤炭工業協會評定為特級安全高效礦井，職工的安全感、幸福感日益增強，企業盈利能力大幅提升。