陜煤集團陜北礦業(yè)公司兩化深度融合建設(shè)紀實

10月21日至23日，2020煤炭行業(yè)兩化深度融合推進現(xiàn)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(chǎn)銷一條龍只需要40分鐘?！标儽钡V業(yè)公司主管智能化工作的副總經(jīng)理牛虎明介紹。

礦井實現(xiàn)100%機械化、自動化

國家能源局編制的《我國煤炭行業(yè)高質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)礦井的221個生產(chǎn)輔助子系統(tǒng)實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)了全生產(chǎn)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(diào)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(wù)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(xiàn)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(xié)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(chǎn)礦井的13個地面裝車系統(tǒng)全部實現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)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(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行裝車，自動控制所需噸數(shù)，實現(xiàn)“一鍵”裝車，現(xiàn)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(gòu)建互聯(lián)互通的安全生產(chǎn)和服務(wù)體系

目前，陜北礦業(yè)公司已建成10個標準化網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)和萬兆工業(yè)以太網(wǎng)的三層網(wǎng)絡(luò)拓撲，并將進一步建設(shè)完成各礦區(qū)的5G專網(wǎng)。各礦井端至公司端之間采用100兆直連網(wǎng)絡(luò)組成城域網(wǎng)，滿足了各礦井和公司之間數(shù)據(jù)高速流轉(zhuǎn)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(xié)同管控云平臺，實現(xiàn)了對8對礦井的人、機、物的跨設(shè)備、跨系統(tǒng)、跨地域的互聯(lián)互通，構(gòu)建了互聯(lián)互通的安全生產(chǎn)和服務(wù)體系，樹立了公司端—礦井端的混合云架構(gòu)示范標桿。

同年，陜北礦業(yè)公司協(xié)同北京龍軟科技公司搭建了全公司范圍的主要業(yè)務(wù)集成、重要數(shù)據(jù)共享、智能分析管控一體化的安全生產(chǎn)信息共享平臺。該平臺以礦井地質(zhì)“一張圖”為基礎(chǔ)，集成綜合調(diào)度、安全管理、生產(chǎn)技術(shù)等13個專業(yè)應(yīng)用，實時采集安全監(jiān)控、人員定位、生產(chǎn)輔助自動化系統(tǒng)等7類子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)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(chǎn)、供、銷三張網(wǎng)絡(luò)和煤炭產(chǎn)供銷全過程財務(wù)實時管理平臺，實現(xiàn)了制造、供應(yīng)、銷售等信息的數(shù)據(jù)一體化集成，為該公司經(jīng)營管理決策提供了科學依據(jù)。

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(lián)合攻關(guān)完成了綜采成套裝備智能系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)了遠程控制自動化割煤，建成國內(nèi)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(shè)了5個智能化綜采工作面，自動割煤率達到100%，實現(xiàn)井下無人化開采。

在智能化采煤上，陜北礦業(yè)公司建設(shè)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(shè)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(zhuǎn)載機組+長跨距轉(zhuǎn)載機組”的方案，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控掘錨一體機與錨桿鉆機協(xié)同作業(yè)、可視化集中控制膠帶運輸機、轉(zhuǎn)載點無人值守等，單日進尺最高達120米。

在生產(chǎn)輔助智能化上，陜北礦業(yè)公司采用信息化技術(shù)手段管理井下運行的無軌膠輪車，具備現(xiàn)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(shè)基于智能終端設(shè)備的井下網(wǎng)絡(luò)約車和智能調(diào)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(jié)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(chǎn)品的配煤集控系統(tǒng)，實現(xiàn)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(nèi)首個采用3D技術(shù)可視化數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)的洗煤廠，也是國內(nèi)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(yīng)用組網(wǎng)，實現(xiàn)了礦區(qū)5G網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，成為陜北首家應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)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(nèi)第一次智慧煤礦關(guān)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(xiàn)場會關(guān)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(shè)由王國法院士團隊進行總體設(shè)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(wǎng)絡(luò)等3項基礎(chǔ)設(shè)施、自主智能生產(chǎn)等8大智能化應(yīng)用場景，共計49項建設(shè)內(nèi)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(xiàn)在8個方面：一是構(gòu)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(wǎng)絡(luò)傳輸平臺和私有云數(shù)據(jù)中心；四是建成了經(jīng)營管理一體化智能管控平臺；五是打造了地質(zhì)可視化及礦井“一張圖”協(xié)同管理系統(tǒng)；六是升級改造洗煤廠，實現(xiàn)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(xiàn)了數(shù)字化開采、遙控化生產(chǎn)和精細化管理。一是建成了四維空間信息服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)了安全、高效、全程自動化操作。五是洗煤廠實現(xiàn)了智能化洗煤，達到國內(nèi)領(lǐng)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(xiàn)了無人化智能操作。七是建成了智能化礦山5G網(wǎng)絡(luò)，全面覆蓋生產(chǎn)、經(jīng)營、發(fā)展、黨建等領(lǐng)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(shè)備，完成地面與井下巷道內(nèi)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(xiàn)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(lǐng)域。因此，陜北礦業(yè)公司要基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)管理和控制的融合、人與機器關(guān)系的重構(gòu)。

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(chǎn)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(diào)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(chǎn)生的經(jīng)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(wù)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(jīng)濟效益約2400萬元；每年可節(jié)約人工成本約950萬元/面，生產(chǎn)效率提升30%以上。

同時，韓家灣煤礦智能化采面單班生產(chǎn)崗位作業(yè)人數(shù)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(wù)調(diào)度員減少40%以上，技術(shù)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(diào)度人員減少50%以上。