基于減人提效管理的煤礦智能化建設工作實踐

喬衛民

（蒲縣宏源煤業集團富家凹煤業有限公司，山西 臨汾 041200）

1 工程概況

山西蒲縣宏源集團富家凹煤業基于減人提效管理的目的，對現階段礦井人員構成情況進行分析，實施智能化相關項目建設，實現產業轉型升級、減人提效。智能化建設的主要目標：

（1）全面感知井下人、機、環、管等的位置和狀態，對采掘、運輸、供電、供排水、一通三防及監測監控等設備進行控制。

（2）基于GIM 時空一張圖為智能化礦井建設提供三維可視化、協同設計、仿真模擬、設備全生命周期管理等服務。

（3）通過軟件定義，實現井上下各業務系統的數據融合與智能聯動。

（4）大幅度減少井下生產作業人員，實現生產時井下作業人員不超過100 人，實現減人提效。

（5）構建成人、機、環、管多系統信息的感知融合、動態辨識、有效預警、智能決策和協同控制。

2 智能化建設實踐

2.1 井下人員配備現狀及分析

（1）檢修班井下人員現狀。檢修班井下人員總數一般在395 人左右，包括現場作業人員346 人，安監、瓦檢人員23 人，部室、區隊走動檢查人員24 人，礦領導、部室跟班人員2 人。

（2）生產班井下人員現狀。生產班井下人員總數一般在274 人左右，包括現場作業人員244 人，安監、瓦檢人員23 人，部室、區隊走動檢查人員5人，礦領導、部室跟班人員2 人。

為保證生產系統穩定高效運行，必須加強系統維護管理工作，檢修班已基本沒有減人提效空間。另外，礦領導跟班人員、走動檢查人員以及安監、瓦檢人員根據國家相關規定進行配置，已沒有下降空間。智能化礦井建設要聚焦井下生產作業，開展智能化建設項目，簡化生產系統，優化崗位配置，實現減人提效工作。

2.2 減人提效管理工作方案[1-2]

2.2.1 采煤生產作業方面的智能化建設

富家凹煤業在2020 年完成《基于動態地質模型大數據融合迭代規劃控制策略的智能開采技術》項目，將智能化開采提升至基于透明地質規劃截制的智能開采技術3.0 階段，實現了由傳統的記憶截割向三維空間感知、智能規劃和自主截割的技術跨越。在富家凹煤業全面推廣并實施3.0 版智能化開采技術，同時做好持續優化升級工作，實現采煤工作面每班生產作業人數由17 人降至5 人。

優化后生產期間跟班隊長1 人，負責當班安全管理、隱患整改監督、工程質量考核；現場班長1 人，負責當班隱患落實整改、落實生產任務；工作面巡視工1 人，負責巡視工作面頂板、設備及質量；兩端頭支護工2 人，負責拉兩端頭支護、上下隅角封堵等工作。智能化建設優化前后崗位人員配備情況見表1。

表1 智能化建設優化前后崗位人員配備表

2.2.2 掘進生產作業方面的智能化建設

（1）煤礦全面推廣并應用“110 工法”開采和智能快掘技術，可實現掘進與支護平行作業，單進水平提升至560 m/月以上，進一步提高礦井生產效率、降低萬噸掘進率，礦井年掘進工程量降至20 000 m 以下，可減少2 個掘進隊伍。（2）開展半煤巖巷道智能掘進機器人系統開發與應用，該智能掘進機器人系統由截割機器人、臨時支護機器人、鉆錨機器人、錨網運輸機器人、電液控平臺等組成，能夠進一步提高掘進支護效率，保障安全生產，實現掘進工作面每班生產作業人數由16 人降至7 人。

智能化建設優化后生產期間跟班隊長1 人，負責當班安全管理、施工現場總體協調等工作；班長1人，負責當班隱患落實整改、落實生產任務等工作；驗收員1 人，負責驗收隱患整改情況、工程質量檢查考核等工作；智能掘進系統崗2 人，負責智能掘進系統運維管理等工作；智能鉆機司機1 人，負責鉆孔施工和監護管理等工作；維修電鉗工1 人，負責工作面緊急條件下設備檢修維護等工作。優化前后崗位配備對比見表2。

表2 智能化建設優化前后崗位人員配備表

2.2.3 探放水作業方面的智能化建設

將普通鉆機回轉器定向改造和配置測量系統、導向系統、動力系統等，升級改造成智能化鉆機。該智能化鉆機可實現鉆孔智能化、自動化施工，鉆孔深度自主計算驗收和現場實時監控等功能。智能化鉆機實施后每臺鉆機作業人員由3 人降至2 人，每班3 臺鉆機施工，探放水隊生產班作業人員由9人降至6 人。

2.2.4 瓦斯抽采作業方面的智能化建設

開展基于高瓦斯礦井智能可視化打鉆系統研究與工程實踐項目，可實現自動化打鉆、軌跡測定、智能識別驗鉆、可視化監控、語音對講等功能。智能可視化打鉆系統實施后每臺鉆機只需1 人現場作業，每班3 臺鉆機施工，抽采隊生產班作業人員由9 人降至3 人。

2.2.5 生產輔助系統的智能化建設

（1）對礦井自動化系統進行全面的升級改造，建成了地面指揮控制中心，實現了對井下主輸送帶、主供電設備、主排水泵、主通風機和選煤廠等子系統的遠程集中控制、視頻監控和數據監測分析等功能，形成了“無人值守、有人巡視”控制模式，保證了全礦井生產控制系統的連續性和可靠性。（2）完成主帶式輸送機、變電所巡檢機器人研究應用工作，實現了主帶式輸送機、變電所和水泵房的無人巡檢，實現“無人巡視、無人值守”管理模式。

實施“無人值守、無人巡視”的新型智能化工作模式后，可減少崗位作業（巡視）人員35 人。同時，為保證輔助生產系統高效運行，計劃在北一區域、北二區域、西一區域各留守2 名值班人員，主要負責生產過程中的設備應急檢修維護任務。生產輔助系統的智能化建設可將生產班作業人員由35人降至6 人。

2.2.6 輔助運輸管理的智能化建設

基于4G 通信的礦井車輛管理項目的研究和實施，可以實現車輛的可視化管理，建立以車輛為中心的科學連接管控體系，實現車輛輔助運輸的高效調配、無線通信聯絡、WiFi 無線網絡接入，有效提高了車輛運行效率。隨著智能化礦井建設的不斷深入，井下生產時作業人員將大幅度減少，減員幅度超過50%，人員運輸量大幅度降低，輔助運輸管理的智能化建設后運輸隊生產班作業人員可由原來的18 人降至9 人。

2.2.7 其他方面

智能化建設后，減少2 個掘進工作面，安監、瓦檢人員由23 人減少至19 人。通風隊、準備維修隊，原則上生產時崗位作業人數不變。

按照以上智能化建設方案，通過實施“110 工法”開采和智能快掘探索，進一步加快智能化礦井建設，簡化生產系統，優化崗位人員配置，可實現井下每個生產班崗位作業人員由244 人降至96 人，每個生產班井下總人數控制不超過122 人。優化前后崗位人員情況見表3。

表3 智能化礦井建設減人提效預期效果 人

3 預期效益分析

富家凹煤業基于減人提效管理的智能礦井建設方案實施到位后，礦井采煤工作面單產提高10%，掘進面保持單進提高至560 m 以上，井下生產作業人員減少達到50%以上，生產時井下作業人員不超過100 人，全員工效提高20%以上，每年節約人工成本約4000 萬元。

4 結語

富家凹煤業基于減人提效管理的智能礦井建設方案是以云計算、物聯網、大數據為代表的新一代信息技術與煤炭行業融合創新，最終實現從“有人巡視、無人值守”到“機器人巡檢、無人化開采”的全新跨越式發展，實現智能化開采技術的“提檔升級”，減人提效效果顯著。