陜煤集團陜北礦業(yè)公司兩化深度融合建設紀實

10月21日至23日，2020煤炭行業(yè)兩化深度融合推進現場會將在陜煤集團陜北礦業(yè)公司召開。會議的地點在陜西省榆林市人民大廈?！霸谌嗣翊髲B一鍵遠程啟動，遠在200多公里外的張家峁煤礦井下就可以開始智能化采煤，從皮帶運煤一直到地面的智能化裝車，產銷一條龍只需要40分鐘。”陜北礦業(yè)公司主管智能化工作的副總經理?；⒚鹘榻B。

礦井實現100%機械化、自動化

國家能源局編制的《我國煤炭行業(yè)高質量發(fā)展總體思路、目標方向、量化標準和重點舉措研究》提出，全國煤礦采煤機械化程度到2022年要達到87%，到2025年要達到90%，到2035年要達到95%；全國煤礦掘進機械化程度到2022年要達到67%，到2025年要達到75%，到2035年要達到80%。

目前，陜北礦業(yè)公司管理的全部8對礦井，回采機械化率達到100%，掘進機械化率達到100%，超過全國2035年要達到80%的目標。

2018年以來，陜北礦業(yè)公司大力推進生產輔助系統(tǒng)自動化。截至目前，該公司已建成投運9個集控中心，6對生產礦井的221個生產輔助子系統(tǒng)實現了遠程集中控制，井下72個變電所和8個主排水泵房均實現了“無人值守、有人巡檢”，零散排水點全部為無人化自動排水點，張家峁煤礦、紅柳林煤礦以及韓家灣煤礦實現了全生產鏈的一鍵遠程啟停。

張家峁煤礦建立完善了“1+9”自動化管控模式，即一總控（調度指揮中心）九分控（綜采、掘進、機電、機運、通風、洗選、銷售、水暖電、安防分控）的系統(tǒng)控制，完善了采、掘、機、運、通、洗選、銷售、生活后勤服務全方位的自動化遠程控制管控模式，對井下和地面的23個機房、硐室的操作崗位實行了遠程控制。該礦實現了井下供電系統(tǒng)，供排水系統(tǒng)，皮帶運輸系統(tǒng)，主扇、壓風、地面洗選系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)，日用消防泵房，凈水車間的“無人值守、有人巡檢”。該礦的“1+9”總控—分控自動化系統(tǒng)被中國煤炭工業(yè)協會選為“煤炭企業(yè)兩化深度融合示范項目”。

截至目前，陜北礦業(yè)公司8對生產礦井的13個地面裝車系統(tǒng)全部實現自動化集中控制。張家峁煤礦研發(fā)的西北地區(qū)第一套產品煤智能化遠程裝車系統(tǒng)，綜合了PLC裝置、稱重系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等，實現了銷售視頻系統(tǒng)集中監(jiān)控。煤車司機通過IC卡將車輛信息、煤種信息、裝車點進行綁定。遠程裝車系統(tǒng)根據傳輸的數據進行裝車，自動控制所需噸數，實現“一鍵”裝車，現場無人操作，裝車時間由改造前的每車5分鐘縮減為目前的每車2分鐘。

構建互聯互通的安全生產和服務體系

目前，陜北礦業(yè)公司已建成10個標準化網絡機房，各礦井均形成安全監(jiān)測獨立專線、千兆無線通信環(huán)網和萬兆工業(yè)以太網的三層網絡拓撲，并將進一步建設完成各礦區(qū)的5G專網。各礦井端至公司端之間采用100兆直連網絡組成城域網，滿足了各礦井和公司之間數據高速流轉的要求。

2019年，陜北礦業(yè)公司搭建至各礦井的“1+8”一體化區(qū)域協同管控云平臺，實現了對8對礦井的人、機、物的跨設備、跨系統(tǒng)、跨地域的互聯互通，構建了互聯互通的安全生產和服務體系，樹立了公司端—礦井端的混合云架構示范標桿。

同年，陜北礦業(yè)公司協同北京龍軟科技公司搭建了全公司范圍的主要業(yè)務集成、重要數據共享、智能分析管控一體化的安全生產信息共享平臺。該平臺以礦井地質“一張圖”為基礎，集成綜合調度、安全管理、生產技術等13個專業(yè)應用，實時采集安全監(jiān)控、人員定位、生產輔助自動化系統(tǒng)等7類子系統(tǒng)的數據，實現了該公司以圖管礦、預測預警、集中管控的目標。

2020年，陜北礦業(yè)公司搭建了產、供、銷三張網絡和煤炭產供銷全過程財務實時管理平臺，實現了制造、供應、銷售等信息的數據一體化集成，為該公司經營管理決策提供了科學依據。

建成14個智能化綜采工作面

2012年，紅柳林煤礦與北京天瑪公司聯合攻關完成了綜采成套裝備智能系統(tǒng)開發(fā)，實現了遠程控制自動化割煤，建成國內首個7米大采高的智能化綜采工作面。在建成全國第一個中厚煤層智能化綜采工作面之后，該礦先后建設了5個智能化綜采工作面，自動割煤率達到100%，實現井下無人化開采。

在智能化采煤上，陜北礦業(yè)公司建設完成了14個智能化綜采工作面，工作面平均作業(yè)人員減至7人，煤機自動化割煤速度平均達7米/分鐘，自動化開機率平均保持在90%以上。2019年，該公司所有智能化工作面累計采煤2580萬噸，回采率達到98%。

在智能化掘進上，陜北礦業(yè)公司與王國法院士團隊合作，在張家峁煤礦、紅柳林煤礦、檸條塔煤礦、孫家岔龍華煤礦分別建設了一個全斷面掘錨一體化裝備快速掘進工作面。

張家峁煤礦快速掘進系統(tǒng)采用“掘錨一體機+錨桿轉載機組+長跨距轉載機組”的方案，實現了遠程監(jiān)控掘錨一體機與錨桿鉆機協同作業(yè)、可視化集中控制膠帶運輸機、轉載點無人值守等，單日進尺最高達120米。

在生產輔助智能化上，陜北礦業(yè)公司采用信息化技術手段管理井下運行的無軌膠輪車，具備現場測速、精確定位以及無線通訊等功能。張家峁煤礦正在建設基于智能終端設備的井下網絡約車和智能調度派車系統(tǒng)。

在安全管理智能化上，陜北礦業(yè)公司建立了一個涵蓋公司及各礦井的雙重預防機制信息化管理平臺，將24類風險劃分為4種狀態(tài)，再采用7種針對性措施進行預防與管控，結合安全監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)，向信息化終端智能推送各風險點風險和預防措施，形成公司和礦井2個層面的雙重預防信息“一張圖”。

在洗選銷售智能化上，張家峁煤礦選煤廠于2017年進行智能化升級改造，建成了可提供8類定制化產品的配煤集控系統(tǒng)，實現了監(jiān)、管、控一體化，塊煤入洗率達100%，原煤入洗率達50%以上。這是國內首個采用3D技術可視化數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)的洗煤廠，也是國內第一個多系統(tǒng)整合集中管理的智能化選煤廠。該項目榮獲“2017中國能源企業(yè)信息化管理創(chuàng)新獎”。

描繪智慧礦山的藍圖

2019年12月23日，張家峁煤礦成功布置首批5G基站并進行應用組網，實現了礦區(qū)5G網絡全覆蓋，成為陜北首家應用5G網絡的煤礦，并在礦區(qū)投入使用了無人駕駛清掃車。

2020年6月21日，國內第一次智慧煤礦關鍵成果運行及展示所涉及子系統(tǒng)配套會召開。這就是張家峁智慧煤礦現場會關鍵成果運行及展示所涉及子系統(tǒng)配套會。

張家峁智慧煤礦建設由王國法院士團隊進行總體設計與規(guī)劃，計劃利用三年時間（2019年至2021年），建成1個綜合管控平臺、全面感知網絡等3項基礎設施、自主智能生產等8大智能化應用場景，共計49項建設內容，涉及多個智能化子系統(tǒng)，總投資4.2億元。該項目完成后，礦井所有系統(tǒng)智能化作業(yè)占比達80%以上。

張家峁煤礦智能化主要體現在8個方面：一是構建了信息化管控模式；二是搭建了總控分控自動化系統(tǒng)；三是打造了一體化網絡傳輸平臺和私有云數據中心；四是建成了經營管理一體化智能管控平臺；五是打造了地質可視化及礦井“一張圖”協同管理系統(tǒng)；六是升級改造洗煤廠，實現了智能化洗煤；七是開發(fā)了地銷智能裝車系統(tǒng)；八是率先建成基于安全監(jiān)測系統(tǒng)的多系統(tǒng)融合新模式。

張家峁煤礦實現了數字化開采、遙控化生產和精細化管理。一是建成了四維空間信息服務系統(tǒng)，實現了礦區(qū)“看得見、管得了”的管理目標。二是建成了薄煤層智能化綜采面系統(tǒng)，實現了綠色、高效、智能開采。三是建成了礦井智能通風綜合管控系統(tǒng)，實現了礦井通風時刻處于安全、高效狀態(tài)。四是建成了礦井水資源智能綜合管理系統(tǒng)，實現了安全、高效、全程自動化操作。五是洗煤廠實現了智能化洗煤，達到國內領先水平。六是建成了全煤流智能運輸系統(tǒng)，運用科技手段，實現了無人化智能操作。七是建成了智能化礦山5G網絡，全面覆蓋生產、經營、發(fā)展、黨建等領域。八是引進了機器人項目，分為回風巷道巡檢機器人和變電房巡檢機器人。九是引進了無人駕駛運輸設備，完成地面與井下巷道內特定區(qū)域的自動駕駛作業(yè)。

降低成本，創(chuàng)造更高的效益

在企業(yè)這個層次，兩化深度融合有三個目標：一是企業(yè)提升自己的創(chuàng)新能力；二是提升效率，降低成本；三是實現可持續(xù)、低碳化、綠色化。

智能化的目標是創(chuàng)造價值，不是為了智能化而智能化。創(chuàng)造價值意味著更低的成本、更高的效率和效益。而創(chuàng)造價值的空間往往在管理領域。因此，陜北礦業(yè)公司要基于工業(yè)互聯網平臺，實現管理和控制的融合、人與機器關系的重構。

張家峁煤礦采用智能化成本管控，通過井上、井下作業(yè)的生產過程細化預算，使原煤成本逐年遞減，由最初高位的162.91元/噸逐漸降低，目前穩(wěn)定在120元/噸左右。

張家峁煤礦智能化選煤廠投入運行后，藥劑消耗量較改造前降低11.6%，膠帶輸送機調速控制平均節(jié)電率較改造前提高20%，開機率提高至96.5%，單班減少綜合用工16人，每年產生的經濟效益達2350萬元。

韓家灣煤礦建成的全國首個中厚煤層“110工法+智能化”綜采工作面，可多回收煤炭資源800萬噸，延長了礦井服務年限2年。2020年3月，該綜采工作面開始試采，日推進最高達15米；相比傳統(tǒng)掘進工藝，月減少掘進費用235萬元，多回收煤柱約8萬噸，增收經濟效益約2400萬元；每年可節(jié)約人工成本約950萬元/面，生產效率提升30%以上。

同時，韓家灣煤礦智能化采面單班生產崗位作業(yè)人數由原來的19人減至6人；檢修維護人員由原來的12人減少至8人；巡檢員、安檢員由每班3人減少為1人。綜采工作任務調度員減少40%以上，技術專員和駐礦專家減少80%以上，庫管員減少30%以上，故障處置調度人員減少50%以上。