啃下煤礦智能開采“硬骨頭”
記者 王軼辰
人們印象中“傻大黑粗”的煤炭行業(yè)，正向智能化加速邁進(jìn)。近日，記者在國家首批智能化示范建設(shè)煤礦——徐州礦務(wù)集團(tuán)張雙樓煤礦調(diào)度指揮中心看見，操作員鼠標(biāo)輕點(diǎn)，數(shù)百米深井下的采煤機(jī)、皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等綜采設(shè)備相繼運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著監(jiān)控屏幕上各類數(shù)據(jù)變化跳動，滾滾“烏金”奔向地面，整個過程人機(jī)分離、安全高效。
煤炭是我國的主體能源之一，煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展關(guān)乎能源安全和綠色轉(zhuǎn)型。2020年2月，國家發(fā)展改革委等八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的煤礦智能化體系。3年多來，煤礦智能化建設(shè)進(jìn)度如何？智能化改造給煤企帶來哪些變化？
智能煤礦建設(shè)成效顯著
“畢業(yè)時選擇這座煤礦，就是沖著現(xiàn)代化程度高來的。這幾年，智能化的確為井下作業(yè)環(huán)境改善解決了很多問題，像無人值守、AI監(jiān)測監(jiān)控、一站式單軌吊運(yùn)輸?shù)??！鄙綎|能源魯西礦業(yè)新巨龍公司采煤工區(qū)生產(chǎn)班副班長王成福深有感觸地說。
記者發(fā)現(xiàn)，新巨龍公司煤炭生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)都在邁向智能化。配備的AI智能攝像儀，可監(jiān)測煤量大小實現(xiàn)節(jié)能調(diào)速，煤倉安設(shè)“物位儀”，檢測倉位高低實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動；通過基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、信息化集成，實現(xiàn)了主運(yùn)系統(tǒng)無人值守，累計減少崗位人員48人；供電系統(tǒng)搭建一體式智能供電平臺，實時上傳數(shù)據(jù)，具備防越級跳閘、遠(yuǎn)程集控、一鍵漏試等功能，配合智能門禁、高清攝像頭等設(shè)施，實現(xiàn)變電所“可視管控、無人值守”。
新一代信息技術(shù)與煤炭工業(yè)的深度融合，挖掘出煤礦智能化建設(shè)的巨大潛能。通過人工智能、5G、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合，按照“1+3+N”的模式建設(shè)智能化礦山，建立一個智能調(diào)度控制中心，萬兆高速傳輸及5G融合一張網(wǎng)、一朵云（私有云）和一張圖（地理信息系統(tǒng)），以及智能采煤、掘進(jìn)、防沖等“N”個控制系統(tǒng)的智慧化礦山架構(gòu)，張雙樓煤礦建成了江蘇省首個智能化綜采工作面，江蘇省首個井下5G工作面。
徐礦集團(tuán)黨委書記、董事長馮興振告訴記者，不僅張雙樓煤礦啃下了智能開采這塊“硬骨頭”，徐礦年產(chǎn)500萬噸的郭家河煤業(yè)公司、年產(chǎn)750萬噸的天山礦業(yè)公司，全部實現(xiàn)了“是礦不像礦、產(chǎn)煤不見煤、采煤不用煤”。
煤礦智能化改造給企業(yè)帶來了實實在在的效益。隨著礦井服務(wù)年限不斷延長，山東能源兗州煤業(yè)鮑店煤礦崗點(diǎn)多、戰(zhàn)線長、生產(chǎn)系統(tǒng)復(fù)雜，單純依靠管理手段已無法有效保證安全生產(chǎn)?！敖陙?，我們深化采煤、掘進(jìn)、機(jī)電等8個專業(yè)28項智能化項目建設(shè)，有力推動了礦井智能生產(chǎn)、高效開采?！鄙綎|能源集團(tuán)兗礦能源鮑店煤礦礦長郭英說，通過智能優(yōu)化提升、系統(tǒng)集成創(chuàng)新，把職工從繁重的勞動和危險的環(huán)境中解放出來，參與現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)人員大幅減少，實現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)。
傳統(tǒng)煤礦開采中，近一半成本是人員工資，煤炭企業(yè)降本增效的主要路徑就是減少井下作業(yè)人員?！皩幙匣ㄉ习偃f元上智能設(shè)備，也不多花十萬元請一人?！毙戮摭埞靖笨偨?jīng)理牛永明說，過去煤礦開采在減人方面一直做得不夠，現(xiàn)在通過智能化改造，很多環(huán)節(jié)實現(xiàn)了無人作業(yè)，達(dá)到了減員增效的目的。
增強(qiáng)煤炭供給韌性和彈性
煤礦智能化轉(zhuǎn)型是必須要過的“坎”，越早越主動，越晚越被動?！皬拈L遠(yuǎn)看，煤炭在我國能源保供中將持續(xù)發(fā)揮兜底保障作用，煤礦智能化是煤炭安全增產(chǎn)保供的關(guān)鍵舉措?！眹夷茉淳置禾克靖彼鹃L任立新說。
煤炭行業(yè)屬于典型高危行業(yè)，生產(chǎn)過程中始終伴隨著水害、火災(zāi)、瓦斯、沖擊地壓、粉塵等災(zāi)害隱患。經(jīng)驗表明，推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，可減少高危崗位人員一半以上，條件好的還可形成井下工作面無人采煤、少人值守的場景，避免職工直接面對災(zāi)害事故風(fēng)險，減少人員誤操作，大幅消除安全生產(chǎn)隱患。
為推動煤礦智能化升級，國家能源局會同有關(guān)部門組織遴選了首批71處智能化示范建設(shè)煤礦，總產(chǎn)能6.2億噸/年，計劃投資約158億元，已累計建成363個智能化采煤工作面、239個智能化掘進(jìn)工作面，單面平均生產(chǎn)能力達(dá)到500萬噸/年。在示范煤礦的帶動引領(lǐng)下，近年來各產(chǎn)煤省區(qū)、煤炭企業(yè)大力實施煤礦智能化建設(shè)，加快推進(jìn)機(jī)械化換人、自動化減人、智能化少人，全國累計建成1043個智能化采煤工作面、1277個智能化掘進(jìn)工作面。
在近幾年的煤炭保供中，以智能化煤礦為代表的大型先進(jìn)礦井，生產(chǎn)運(yùn)行各系統(tǒng)全面升級，安全高效的優(yōu)勢充分顯現(xiàn)，既提高了安全生產(chǎn)水平，又有效提升了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了煤炭供給的韌性和彈性，為保障煤炭安全穩(wěn)定供應(yīng)奠定了堅實基礎(chǔ)。
數(shù)據(jù)顯示，國家能源集團(tuán)、中煤集團(tuán)等7家重點(diǎn)煤炭企業(yè)，已建成智能化產(chǎn)能13.93億噸/年，占其總產(chǎn)能比例的74.7%，綜采工作面平均人員勞動工效提升27.7%，掘進(jìn)綜合單進(jìn)平均水平提升32.8%。
同時，煤礦智能化發(fā)展有力推動了煤炭上下游產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。初步統(tǒng)計，目前全國煤礦智能化建設(shè)總投資近2000億元，投資完成率超過50%，智能化市場需求的增加，有效帶動了礦山物聯(lián)網(wǎng)、煤機(jī)裝備制造、智能控制系統(tǒng)、安全監(jiān)測預(yù)警等新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)的快速發(fā)展。
“煤礦智能化是實現(xiàn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路?！比瘟⑿卤硎?，著力運(yùn)用5G通信、人工智能等新一代信息技術(shù)改造升級傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)，助力煤礦實現(xiàn)減人增安提效，進(jìn)一步夯實煤炭在能源安全中的兜底保障作用。
穩(wěn)定性可靠性問題待解決
盡管煤礦智能化轉(zhuǎn)型已經(jīng)邁出了一大步，但總體來看仍處于智能化初級階段，與“智能感知、智能決策、自動執(zhí)行”的目標(biāo)尚有差距。
煤礦智能化系統(tǒng)性、實效性不夠是突出矛盾。記者發(fā)現(xiàn)，一些智能化礦山涉及系統(tǒng)多，建設(shè)廠家技術(shù)力量參差不齊。由于在項目實施中沒有突出效果導(dǎo)向，接口協(xié)議沒有真正打通，系統(tǒng)無法實現(xiàn)融合聯(lián)動，更多是簡單的功能堆砌和多維數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)，沒有最終實現(xiàn)“少人化、無人化”，反而增加了大量系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)人員和維護(hù)成本。
由于數(shù)據(jù)積累不足，加上管控平臺、工業(yè)環(huán)網(wǎng)、視頻系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、綜合自動化系統(tǒng)等部分建設(shè)上體現(xiàn)人工智能或AR技術(shù)的應(yīng)用不夠，導(dǎo)致生產(chǎn)過程自主決策等高階智能化也無法實現(xiàn)。
與此同時，煤礦智能化的“神經(jīng)病”“心臟病”問題亟需解決。一方面，由于井下環(huán)境的復(fù)雜性，智能化系統(tǒng)難以長期保持穩(wěn)定可靠運(yùn)行狀態(tài)。另一方面，當(dāng)前煤礦智能裝備的可靠性及對復(fù)雜條件的適應(yīng)性不能充分滿足智能化煤礦建設(shè)需要，核心元器件、高性能檢測設(shè)備、關(guān)鍵材料、工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)計軟件等仍存在技術(shù)瓶頸。智能化技術(shù)裝備對不同地質(zhì)條件的適應(yīng)性較差，導(dǎo)致煤礦智能化建設(shè)出現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)行難度大、系統(tǒng)運(yùn)維困難等問題。
標(biāo)準(zhǔn)滯后也是困擾企業(yè)的一大因素。作為高危行業(yè)，煤炭生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)有著一系列嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，智能化條件下的生產(chǎn)流程和特點(diǎn)與傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)相比發(fā)生了巨大變化，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也需要隨之改變?！艾F(xiàn)在智能化系統(tǒng)實用性已經(jīng)比較強(qiáng)了，但是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還是滯后于智能化發(fā)展?！迸Ｓ烂髡f。
對于諸多問題，專家建議，今后一個時期，智能化建設(shè)必須一礦一策，分層次、分階段、分重點(diǎn)逐步推進(jìn)，將人工智能與采礦工藝、技術(shù)、裝備深度融合，全面激發(fā)煤炭企業(yè)發(fā)展智能化技術(shù)與裝備的積極性；組織科研單位及煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會等盡快研究形成智能化標(biāo)準(zhǔn)體系，為煤礦智能化建設(shè)提供標(biāo)準(zhǔn)支撐；推進(jìn)科技創(chuàng)新，重點(diǎn)攻關(guān)突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)，為煤礦智能化技術(shù)躍升提供動力。
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