搶占“智”高點
——山東能源鮑店煤礦智能化建設紀實

文/焦 超 李志勇 王 輝

“8302工作面，我是地面集控中心。現在是否具備遠程開機條件？”

“現場已具備開機條件，可以授權遠程開機。”

隨著地面調度信息中心工作人員按下啟動鍵，8302智能化綜放工作面整套綜采機組立即啟動，隆隆的機器聲打破了地層深處亙古的沉寂。

在山東能源兗州煤業鮑店煤礦地面智能集控中心的巨大電子顯示屏上，顯示井下400多米深處工作面的采煤設備自動運轉，割煤、推溜、移架、傳送，一切井然有序。滾滾“烏金”如流水般“奔”向地面，整個過程清潔無塵、人機分離。

近年來，鮑店煤礦把智能化建設作為提高礦井安全生產保障水平的關鍵舉措，堅持“實際、實用、實效”原則，借助云數據平臺、萬兆工業環網、礦井5G網絡、大數據等先進技術，深度融合智能化采煤、掘進、機電、運輸、監測監控等各大系統，高標準建成7302、7304和8302三個智能化綜放工作面，在國內首家實現綜放工作面智能化生產的常態化運行，達到“國內一流、世界領先”水平，“采煤不見人”在這里成為現實。2020年12月，鮑店煤礦被確定為國家首批智能化建設示范煤礦。

打造“最強大腦”

“視頻畫面清晰，信號穩定，實時對話流暢。”幾乎每天，在鮑店煤礦指揮礦井安全高效生產的“最強大腦”——地面智能集控中心，礦長郭英都要與井下-400米礦井安全巡檢人員進行視頻連線。郭英說，“最強大腦”集安全生產、應急指揮、監測監控、經營調度、信息化管理為一體，而且應用了全球首套礦用高可靠5G專網系統。

智能化開采，是煤炭企業轉型的大趨勢。過去由于技術受限，信號傳輸延時或者不穩定，極易造成危險。低延時、高網速、高可靠的5G技術，為解決這一痛點找到了“鑰匙”。從2018年起，山東能源集團先后投入上億元，組建研發團隊攻關礦用5G技術，山東省也拿出上千萬元的財政資金予以扶持。研發團隊創新設計三層環型組網，全面提升信號傳輸的可靠性。2020年8月，企業順利拿到礦用5G系統“安全標志證”。同年10月，全球首套礦用高可靠5G專網系統在鮑店煤礦正式投入運營。

“原來4G的延時大概是在2～3秒，使用5G之后，延時在25毫秒左右。”鮑店煤礦調度信息中心技術主管梁慶朋介紹，在智能化綜放工作面上，分布著50多個高清攝像頭、1000多個傳感器，利用這套5G專網系統，可以將現場畫面、壓力、溫度等信息實時傳送到地面控制中心。

據了解，鮑店煤礦采煤工作面部署4臺礦用5G基站，在溜頭溜尾每2臺礦用5G基站與礦用5G基站控制器之間組成環型鏈路，其中位置相同的2臺基站按照異頻部署，并部署礦用邊緣計算控制器，實現本地業務數據分流，降低數據傳輸時延，提高系統組網可靠性。

鮑店煤礦還利用山東能源集團自主研發的高精度慣導定位導航及工作面自動取直算法系統，結合5G CPE將高精度慣導裝置采集到的采煤機姿態、位置等參數數據，以及5G高清攝像儀采集的現場音、視頻等信息回傳至采煤控制中心及礦調度指揮中心，為實現采煤工作面三機一架的有序協同聯動和連續高效作業提供了技術支撐。

“借助5G專網，依托‘最強大腦’，讓工作人員在地面平臺上就可以遠程操控地下幾百米的采煤設備，實現無人智能化開采。” 梁慶朋表示，采煤機主控系統配置SGC模塊，實現了包括端頭三角煤在內全工藝段的記憶截割，記憶截割率達93%以上；及時調整優化跟機移架程序，自動跟機率達90%以上；時序控制自動放煤采用自動一刀一放、人工兩刀一補方式，每刀自動兩輪放煤量達75%。

如今，礦井員工不再需要親自去操作設備，只需拿著遙控器，進行巡檢視檢。大部分時間，開采設備都是在自動化運行，只有出現異常情況時，工作人員才會拿著遙控器去干涉處理，這樣不僅使井下員工脫離了高粉塵、空氣流通不暢的工作環境，擺脫了高強度的體力勞動，極大地保障了人身安全，而且還使產能提高一倍以上。

打通“全身經脈”

在鮑店煤礦礦燈房，即將下井的職工們只需要通過“便攜儀智能化管理系統”刷臉，就能快速地獲取屬于自己的下井裝備。

“現在領礦燈和自救器，再不用排隊等待了，節約了不少時間。”據鮑店煤礦副礦長駱建營介紹，依托智慧化園區系統，職工可通過刷臉方式實現考勤、用餐、出入礦井，以及領取工作服、便攜儀、礦燈等“一站式”服務。

按照國家煤監局“四化建設”要求，鮑店煤礦堅持“專業融合、數據共享”原則，充分利用互聯網、云計算等技術，全面建成集智能考勤、智能消費、智能發放為一體的智慧化園區系統，以及集煤炭生產、設備運行、生產調度、人員定位、安全監測等一體化綜合信息管控平臺，實現了統一場景下各系統運行狀態的集中展示與實時管理，為設備遠程操控、數據智能分析、精準監測預警、科學合理調度等提供了堅實保障。

在鮑店煤礦，人員精確定位系統應用UWB技術，定位精度達0.3米，實現了井下人員數量、作業區域和行走軌跡實時查詢；安全監控系統應用綜合分站、新型電源、激光甲烷傳感器等設備，可實時監測井下有害氣體濃度、環境參數和機電設備運行狀態。

據了解，在2021年9月18日礦井頂板事故演練中，利用應急協調指揮系統，安全監控、人員精確定位、語音廣播等多系統鏈路融合，迅速通知井下作業區域的所有人員，全程僅用了不到3分鐘。礦井安全應急保障能力得到淋漓盡致的展示。

鮑店煤礦還積極搭建沖擊地壓預警平臺，建成沖擊地壓監測預警中心，可實現全礦井各監測設備數據和工作狀態綜合展示、實時更新和統一管理。安裝井下采掘作業區域精確定位系統、井口智能安檢系統、智能化礦燈便攜儀無人值守發放系統等，全面升級人員智能化系統管理。

練好“強健內功”

“裝備升級是引領智能開采的原動力，要讓智慧礦山展現‘真功夫’，裝備升級這個‘牛鼻子’必須得抓牢。”面對礦井高質量發展新要求，郭英堅定地說。

按照山東能源集團打造安全、綠色、智能、高效“四型”礦井的要求，鮑店煤礦制定智能化礦井建設實施方案，選擇配備國內外最先進智能裝備，縱深推進數字化礦井建設，高質量建成集全面實時感知、集約融合共享、高效協同運行的綜合信息管控系統、智能化集控中心、5G+萬兆環網等，打造了“自動控制為主，人工干預為輔”的智能化生產新模式，礦井各系統智能化建設水平實現大幅提升。

堅持以工業互聯網和礦山物聯網技術為基礎，結合礦井生產系統、環境安全、精確定位等系統，充分應用大數據融合分析、預測預警、綜合自動化三維展示、三維GIS-全息地質模型構建等功能，構建形成了全面感知、實時互聯、動態預測、協同控制的綜合信息管控平臺，實現了多部門、多專業、多層面集中應用、交互共享和決策支持，以及智能操控與協同聯動控制，有效提升了礦井綜合管理效率。

積極打造數字化輔助運輸交通系統，高效采用單軌吊、膠輪車等運輸裝備，全力構建地面裝車至采掘工作面料場的“一站式”直達運輸新模式。打造人員入井后乘坐膠輪車至各智能化綜放工作面“半小時”工作圈，既節省了體力，又節約了時間，每年可創效500余萬元。

深入實施機電系統自動化、智能化升級改造，實現重點區域、關鍵崗位遠程控制、無人值守、動態巡檢。其中，井下供配電系統實現無人值守、運行監視、故障錄波分析，以及遙測、遙信、遙控、遙調“四遙”功能；排水系統實現無人值守、遠程數字傳輸、地面集中可視化監控；主煤流運輸系統實現設備點檢、誤入報警、專家智能決策、語音互聯互通等功能，井下11條主運膠帶及5臺給煤機全部實現遠程集控。其中，6條膠帶機實現無人值守，有效形成了“少人則安、無人則安”的安全生產新格局。

“現在我們通過裝備升級，實現了減員提效、安全高效的目標。”據鮑店煤礦采煤副礦長徐長厚介紹，單軌吊運輸系統的應用，創下了國內單軌吊遠距離、大坡度、整體支架安全直達運輸等多個紀錄；雙臂錨桿鉆車的應用，使支護效率提升了30%以上；智能化開采的應用，綜放工作面生產人員由每班需要14～16人，減少到現在的7人，減少用工50%以上。

激發“持續動能”

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

這座藍色小樓是鮑店煤礦于2015年4月在煤炭系統首家建成的“大眾創新、全員創效”基地，被評為“山東省技師工作站”。基地設有山東能源集團勞模（技能大師）創新工作室10個、礦智能化生產創新工作室1個、“兗礦工匠之星”創新工作室1個，其中3個被評為煤炭行業技能大師創新工作室。

基地成立以來，累計完成創新創效項目2600余項，創造了可觀的經濟效益。其中，《瓦斯異常區瓦斯與煤自燃耦合規律及協同預控技術》等13項科技成果獲得省部級以上科技進步獎、技術創新優秀成果獎；《特厚煤層大斷面巷道頂煤連續化高效控制關鍵技術及應用》等14項成果達到行業國際先進水平；25項專利獲得國家知識產權局授權。2018年10月，“智慧煤流運輸系統創新項目”參加全國“雙創周”展演。

為打造智能化建設“高端智庫”，鮑店煤礦還將智能開采與創新人才培養相結合，在綜采二區精挑細選出20名業務技能熟練、綜合素質高的大專以上學歷職工，成立了大學生班組。自成立以來，大學生班組所有成員自我加壓，在從設備組裝、調試到自動化系統的安裝程序、運行原理，再到日常維保等專業知識的學習和普及工作中，積極發揮著青年先鋒的擔當作用。

“大學生班組每個人的學習能力都很強，他們利用一切機會，主動與區隊技術員交流，把智能開采中遇到的難題逐個攻破。”據綜采二區區長王彥明介紹，這種學習精神有效帶動了全區比學趕超的氛圍，推進了智能化開采的全面應用。

敢為人先、敢打硬仗，這支年輕的隊伍率先“操刀”試驗自動割三角煤程序。他們充分發揮一專多能優勢，從操作支架、智能操作、檢修維修等入手，承擔下新工藝在智能化綜放工作面的試驗應用及推廣工作，為煤礦智能開采技術的日趨成熟固本夯基。

在智能礦山建設的征程上，只有起點沒有終點。鮑店煤礦將繼續堅持以“高可靠、重裝備、用人少”為方向，大力實施創新驅動戰略，突出裝備升級、工藝改進和關鍵技術攻關，加快推進“四型”礦井建設，堅定不移打造“世界先進、國內一流”的智慧礦山。