井上智能操控 井下無人采煤
來源：中國能源新聞網 時間：2024-07-08 14:21
井上智能操控 井下無人采煤
——國家能源神東煤炭榆家梁煤礦無人化采煤見聞
中國能源新聞網記者 蘇偉
神東煤炭榆家梁煤礦無人采煤工作面實景
傳統煤炭行業給人們的印象是生產力落后的高危行業，煤礦工人被稱為“煤黑子”。如何安全高效、綠色智能地將煤炭開采出來，同時將煤礦工人從艱苦的環境中、繁重的勞動中解放出來？
坐落在毛烏素沙漠與黃土高原交界處的國家能源神東煤炭集團（以下簡稱神東煤炭）榆家梁煤礦積極探索無人化開采技術，重點攻克薄煤層智能化開采難題，走出了一條高效率、低污染、低能耗的高質量發展之路，很好地回答了煤炭行業的時代之問。
“因為無人化采煤，我們的噸煤工效從127.5噸/工提高到187.5噸/工，工效提高了60%。圓班生產效率提高了16.7%。工作面操作人員由8人減少為零人，用工成本減少約1550萬元/年。”榆家梁煤礦機電副礦長丁文博告訴記者。
6月18日，記者跟隨丁文博，來到神東煤炭榆家梁煤礦指揮中心。
指揮中心內，一個類似太空艙的設備引人注意，只見工作人員正在里面輕推手柄、點擊按鈕，通過遠程遙控指揮井下采煤機進行割煤。
記者在其中的一個屏幕看到，位于井下200米的采煤機緩緩向前，滾滾烏金傾瀉而出，而井下工作面現場空無一人；在另一塊屏幕中，一雙“金剛手”敏捷地將一塊塊超出標準的大煤塊狀東西迅速抓起、放置一旁。丁文博告訴記者，這是撿矸機器人在工作。有了撿矸機器人幫助撿矸，效率和安全性比起以前的人工操作都大幅提升。
神東煤炭地處晉陜蒙三省區交界處，下轄13座井工礦，各礦井地質賦存條件不同，設備、工藝也不盡相同。
作為神東煤炭主力礦井之一，榆家梁煤礦井田面積56.33平方千米，地質儲量5.04億噸，可采儲量3.84億噸，該礦因其屬于薄煤層，無人化采煤難度比在中、厚煤層更大，但無人化采煤一旦成功，價值也更大。
薄煤層，是指地下開采時厚度在1.3米以下的煤層。這里的煤是珍貴的一次能源，不能浪費，既要采得出，又要采得盡。但由于綜采工作面高度太低，有時低到1米以下，正常成年人在井下作業時根本無法直起腰身，有時甚至需要爬行生產。因此，相比中、厚煤層，薄煤層實現無人化采煤的要求更為迫切。
丁文博介紹，榆家梁煤礦建設無人化采煤工作面的歷史可追溯到2002年，到現在已經跨越了四個發展階段。目前已經建成“自主割煤+無人跟機+智能決策”的零人采煤工作面。
榆家梁煤礦綜采二隊隊長趙云飛則向記者詳細講解了榆家梁煤礦無人化采煤過程：生產期間在井下有2人監護順槽，在地面有2名操作員遠程監護，但在工作面則實現了無人操作。
“在技術上實現無人化采煤有三大‘攔路虎’：一是自適應巡航割煤缺少數據感知；二是多系統作業協同性差；三是無人化采煤生產效率低。要解決這三大‘攔路虎’就必須打通各生產要素協同作業的壁壘。”趙云飛告訴記者。
為使各生產要素協同作業，榆家梁煤礦實行了“三步走”策略：一是數字化轉化，把地質信息、設備信息、工藝信息、人員操作信息等轉化為數字信息，建立數據庫；二是提取開發數字，加工整合數據，將其轉化為執行指令，實現智能感知、自主決策；三是打磨融合數字，用工程數據修正運算數據，實現技術創新與工程實踐的有機融合。通過采煤工作面全要素、全環節、全流程的數字化轉化，依托工業互聯網平臺，實現綜采工作面萬物互聯、智能感知、自主協同，解決協同作業難的問題，最終實現綜采工作面無人化生產。
“初步實現綜采工作面無人化生產并不難，難的是如何保證長時間常態化運行，因為煤層厚度、走向時刻都在變化，預置的各種參數需要隨時調整，國內雖有煤礦無人化開采的先例，但鮮有常態化運行的例子。而我們無人化采煤持續穩定運行時間已超過6個月，打破了無人化采煤工作面不能常態化、工業化運行的‘魔咒’。”趙云飛自豪地說。
據了解，榆家梁煤礦無人化采煤工作面建成以來，首創了“地面規劃割煤、裝備自動執行、面內無人作業”的無人化采煤模式，實現了生產時采煤機、刮板輸送機及液壓支架聯合作業區無人進入；發明了綜采工作面采煤工藝驅動引擎技術，實現了“一套采煤工藝、二道控制工序、三項控制參量”的主從調度控制，突破了綜采裝備群復雜工序協同控制難題；創新提出了一種采煤機沿煤層精準割煤控制的新方法，采用“三維動態地質建模+全局截割模板預測+局部地質寫實修正”數據融合方式，實現了采煤機精準割煤；創新了綜采工作面三角煤割煤采煤機控制工藝，實現了采煤機定位、分段調速，三角煤完全無人化截割。
這些成果應用后，榆家梁煤礦薄煤層工作面移架速度、綜合自動化率及干預率、設備開機率、設備故障率、煤質提升指標、人工工效、生產效率、節約人工成本等8項關鍵技術指標境均達到國際領先水平，徹底把員工從低矮的采煤工作面解放出來，降低了勞動強度和安全風險，實現了安全效益、經濟效益和社會效益的綜合提升。
責任編輯：余璇
