井下煤層是如何變“透明”的？

近日，2024全國煤礦采煤工作面智能創(chuàng)新大賽結(jié)果公布。在厚煤層智能綜采賽道，國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司金鳳礦011817工作面被評為特等級。近日，筆者來到金鳳礦了解其煤炭開采情況。

仿真模擬現(xiàn)場，生產(chǎn)自動化

金鳳礦實現(xiàn)了地面遠(yuǎn)程操作、井下少人輔助采煤，井下員工只負(fù)責(zé)巡視和臨時性干預(yù)。

這是怎么做到的呢？關(guān)鍵是實現(xiàn)了透明地質(zhì)，通過數(shù)字孿生技術(shù)，1∶1仿真模擬井下生產(chǎn)現(xiàn)場，員工在智慧生產(chǎn)平臺集控倉就可以遠(yuǎn)程割煤。

他們是如何使井下煤層變“透明”的呢？這是一系列科技創(chuàng)新技術(shù)成功應(yīng)用的結(jié)果。

首先，進(jìn)行地質(zhì)建模，利用鉆孔雷達(dá)、槽波勘探等技術(shù)建立三維地質(zhì)模型，相當(dāng)于給煤層做CT，清晰展示煤層、巷道實時狀態(tài)。其次，通過設(shè)備上的傳感器，實時采集設(shè)備狀態(tài)信息，通過測量機器人、采煤機慣性導(dǎo)航等裝備，基于精確坐標(biāo)的定位及位置服務(wù)，實時跟蹤并確定采煤機、人員位置。最后，在5G（第五代移動通信）技術(shù)的加持下，實時生成工作面1∶1數(shù)字孿生系統(tǒng)。它高度逼真，能讓井下生產(chǎn)變“透明”。

金鳳礦信息監(jiān)測中心員工王曉介紹說：“井下采煤機跟機司機只能看到視力所及的范圍。但在地面集控倉，集控員可以查看煤層、工作面、設(shè)備等信息，以及甲烷、一氧化碳濃度等環(huán)境信息，比井下看到的信息更多，能下發(fā)更加精準(zhǔn)的指令?！?/p>

同時，集控員可以根據(jù)當(dāng)前采煤機位置、歷史截割軌跡，預(yù)測未來幾刀的截割路線，在地面集控倉下發(fā)指令，實現(xiàn)工作面自動采煤。

如今，金鳳礦已實現(xiàn)智能生產(chǎn)常態(tài)化，回采期間每班遠(yuǎn)程自適應(yīng)割煤4刀，綜合自動化率保持在95%以上，人工干預(yù)率保持在5%以下，單班生產(chǎn)人員減少8人。

2023年8月，金鳳礦“基于透明化地質(zhì)保障系統(tǒng)的煤礦智能管控平臺研發(fā)與應(yīng)用”項目通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織的專家鑒定，成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平，已獲得4項發(fā)明專利授權(quán)。2023年，應(yīng)用該技術(shù)的011815綜采工作面獲評全國采煤工作面智能創(chuàng)新大賽一等級。2024年11月，該項目獲得2024年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

輔助系統(tǒng)無人化，效率大提升

“煤礦智能化，好處太多了，能夠大幅提高生產(chǎn)效率，保證安全生產(chǎn)，降低員工勞動強度?！苯瘌P礦礦長陳自新說。

在該礦生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，智能綜合管控平臺設(shè)有智能生產(chǎn)、智能安監(jiān)、智能巡檢、智慧園區(qū)、協(xié)同聯(lián)控等模塊，讓煤礦工作、生活更加智能。

智能安監(jiān)模塊將井上井下視頻監(jiān)控、井下安全監(jiān)測、人員定位等系統(tǒng)融合，建成完整的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)系統(tǒng)，提升了安全防控能力。

金鳳礦井上井下共有十大輔助系統(tǒng)32個固定崗位，加上電力監(jiān)測系統(tǒng)、局部通風(fēng)系統(tǒng)，可謂點多面廣戰(zhàn)線長，以往由160多人負(fù)責(zé)運行管理。

47歲的鄭月芳曾是其中一員。4年前，她在機電隊負(fù)責(zé)井下水泵房、地面壓風(fēng)等工作。

推行智能化建設(shè)后，金鳳礦主運輸、供電、排水、通風(fēng)、壓風(fēng)等輔助系統(tǒng)全部實現(xiàn)無人值守、遠(yuǎn)程集中控制，不再需要崗位值班人員。

鄭月芳被調(diào)整到信息監(jiān)測中心，和另外3名女工一起承擔(dān)全礦輔助系統(tǒng)運行遠(yuǎn)程控制工作。利用智能綜合管控平臺，她每天只需點擊鼠標(biāo)就可以完成監(jiān)控和操作。

其他員工也轉(zhuǎn)為巡檢員和集控員，大家從繁重的體力勞動中被解放了出來。

從安全生產(chǎn)和減輕員工勞動強度的角度考慮，寧夏煤業(yè)公司要求，各礦在傾角超過16度或人員不易到達(dá)的主運輸皮帶巷等場景推廣使用巡檢機器人。

金鳳礦率先在北翼膠帶運輸巷應(yīng)用皮帶巡檢機器人。它可以自定義巡檢路線，自動生成巡檢報告。

在金鳳礦井下，繁重的清倉工作也實現(xiàn)了少人化作業(yè)，由清倉機器人完成。

金鳳礦建設(shè)了智能選矸系統(tǒng)，應(yīng)用TDS智能選矸機器人，實現(xiàn)無人自主化排矸。12名撿矸工全部轉(zhuǎn)崗。

近年來，金鳳礦先后培訓(xùn)轉(zhuǎn)崗400余人，全員工效提升25%。目前，金鳳礦實現(xiàn)生產(chǎn)輔助系統(tǒng)100%無人化、遠(yuǎn)程化控制。

金鳳礦正一步一個腳印地向著智能礦井建設(shè)“六化”目標(biāo)邁進(jìn)，即每一項重復(fù)體力勞動都要考慮機械化、每一項單系統(tǒng)作業(yè)都要考慮自動化、每一個單崗作業(yè)點都要考慮無人化、每一組復(fù)合多系統(tǒng)作業(yè)都要考慮智能化、每一組設(shè)備運行數(shù)據(jù)都要考慮數(shù)字化、每一項固化的管理項目都要考慮信息化。

2023年3月，金鳳礦通過國家首批智能化示范煤礦驗收，達(dá)到國家Ⅱ類中級智能化示范煤礦水平，計劃2025年建成高級智能化煤礦。

作者：程玉杰 李霄

來源：中國煤炭報1月21日二版 原標(biāo)題《井下煤層是如何變“透明”的？——走進(jìn)國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)公司金鳳礦》 責(zé)任編輯：鄢麗娜

編輯：張瑩

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