來同煤，看智慧礦山的智慧

智能化綜放開采、巡檢機器人、大數(shù)據(jù)決策平臺.......走進同煤集團忻州煤礦，各種各樣的智能化工業(yè)應用場景讓人們?yōu)橹鸷?

日前，從同煤集團同忻礦又傳捷報，由“煤炭技能大師”楊繼彪帶領的研究生團隊即將完成該礦智能化綜放操作系統(tǒng)第8次升級。

三年來，同煤集團同忻礦智能化綜放工作面創(chuàng)新改進支護初撐力智能補壓、三角區(qū)域割煤參數(shù)制訂、融合小煤柱開采、煤礦堅硬頂板地面壓裂控制技術等30多項，三代智能化綜放工作面從“水土不服”到全面符合實際安全生產(chǎn)條件，使同煤集團的智能化綜放開采技術再完善、再提升，成為行業(yè)第一、世界一流。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算應用到礦業(yè)領域，煤炭行業(yè)開啟了一場新的革命。

擁有“同忻芯”

同忻礦的智能化建設始于2016年，有著20年一線機電從業(yè)經(jīng)歷的楊繼彪帶頭挑起了智能化建設的重擔。“那個時候，我們礦的機械化水平達90%以上，但提到自動化、智能化大家還是很茫然，甚至有些人還有抵觸。”楊繼彪說。

推進煤礦智能化建設，關鍵在于“跟不跟得上”。8202智能化綜放工作面是一線采煤工人要跟得上智能化裝備的技術要求。8309智能化綜放工作面是智能化裝備要跟得上礦井的生產(chǎn)要求。“高效的運作需要智能的設備，更需要軟件系統(tǒng)的全面配合。沒有人比我們更了解同忻礦井下生產(chǎn)需求，要讓智能化發(fā)揮最大的功效，必須量體裁衣，擁有‘同忻芯’。”楊繼彪說。

自主系統(tǒng)升級，勢在必行!但過程，又何其之難。

系統(tǒng)編程、專業(yè)英語、機電維修等等都是難啃的骨頭。楊繼彪帶著團隊有小到大，由淺入深，從小改小革入手，先增加支架跟機移架鄰架助推功能，保障快速跟機移架到位，再增加支架單點啟動、密碼登錄功能等功能，方便支架操作......一年多的時間里，238項技術改革，同忻人完成了一次又一次突破。

發(fā)展是量的增加，更是質(zhì)的提升。2017年4月，同忻礦總結(jié)前四次系統(tǒng)升級經(jīng)驗，結(jié)合新時期井下生產(chǎn)需要，完成了第五次系統(tǒng)升級，開發(fā)“礦壓分析系統(tǒng)1.0V”版本，替代原有的尤洛卡數(shù)顯儀，在電液控的基礎上對工作面所有支架初撐力、工作阻力、周期來壓實時動態(tài)精準監(jiān)測，同時進行單架、工作面二維、三維、全方位礦壓分析。

“新系統(tǒng)每5s鐘記錄一次支架前后柱壓力，存儲、分析118個支架工作阻力的能力，與以往每間隔十個支架布置的尤洛卡在線監(jiān)測系統(tǒng)相比，避免了礦壓分析上的盲區(qū)，具有不可比擬的優(yōu)越性。”綜采二隊技術主管王亞軍介紹道。“精準的數(shù)據(jù)監(jiān)測優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在對來壓規(guī)律的掌握上，也體現(xiàn)在節(jié)約用人成本上，與以往比，我們現(xiàn)在每班可減少1名礦壓檢測工。”

采煤也要“能掐會算”

2019年8月，同忻礦第三代8305智能化綜放工作面穩(wěn)裝完成，站在新起點上，同忻礦智能化提檔升級的腳步并沒有停止，在推進煤炭綠色開采上持續(xù)發(fā)力，第一次使得臨空巷道留設6m小煤柱成為可能。

“2015年咱同煤試驗性地運用小煤柱留設技術，實現(xiàn)多回收煤炭資源68萬噸，而后在全集團進行推廣。但小煤柱的布置需要大量技術人員進行數(shù)值模擬及試驗分析，大部分礦井都在普通綜采工作面運用。有了精確的井下來壓規(guī)律，使小煤柱技術首次在智能化工作面成為了可能。”綜采二隊技術員劉建偉介紹道。“兩大周期來壓中間一般間隔2-3個小周期來壓，小周期來壓最小來壓步距12.65米，最大來壓步距35.05米，平均來壓步距21.90米，這些精確到厘米的數(shù)據(jù)都是依靠升級后的系統(tǒng)平臺。最近，我們還利用‘砌體梁-懸臂梁’，通過對懸臂梁破斷位置的分析，將停采不放煤的距離在原有支護不變的情況下成功縮短了5m。”

上下同欲者勝。第六次升級的智能化系統(tǒng)引進了遠程控制技術、電液控制技術、清潔供液技術、智能巡檢技術、變頻調(diào)速技術、沿空留巷技術、超前支護系統(tǒng)、礦壓觀測系統(tǒng)等8項智能化高效采煤技術，通過“大數(shù)據(jù)”平臺，將支架電液控制系統(tǒng)、煤機傳感器監(jiān)測系統(tǒng)、工作面視頻系統(tǒng)等采集到的信息，實時上傳到地面調(diào)度監(jiān)控中心，監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進行集成處理后，生成直觀形象的圖表或模擬動畫，實現(xiàn)了操作人員對工作面設備進行遠程控制。

實現(xiàn)真正“無人”開采

更高的起點，意味著更大的挑戰(zhàn)。2019年伊始，同忻礦繼續(xù)在第七次系統(tǒng)升級上大膽創(chuàng)新，將智能化的輻射發(fā)范圍不斷擴大，由綜放開采到監(jiān)測監(jiān)控，再到一通三防等。“我們經(jīng)歷了50多次的反復試驗，選擇頂梁合適位置安裝高清攝像儀，既可以準確把握采煤機的運行情況又可以清晰捕捉設備每一個細微的動作。再通過壓力、傾角等多種傳感器，自動采集、統(tǒng)計、分析和反饋設備實時運行數(shù)據(jù)，精確控制推移油缸，實現(xiàn)液壓支架防傾倒、防片幫、防冒落，做到自動收護幫板、跟機噴霧，自動推溜、移架和補壓，大大減少了工作面推進的誤差。”楊繼彪團隊的陳軍介紹道。

同時，改進工作面供液系統(tǒng)，使用不銹鋼乳化液箱，乳化液箱自帶吸液過濾器、高壓過濾器、回液過濾器、磁性過濾器，并增加一臺進液過濾器，使乳化液進入支架前和回到泵箱前進行過濾，保證乳化液清潔;升級順槽集控中心，具備數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)測監(jiān)控設備工況等功能，實現(xiàn)了超長距離遠距離供電、供液，節(jié)省大量工作面搬家時間;應用皮帶料流智能調(diào)速技術，自動感應煤量變化，實時調(diào)節(jié)變頻器輸出功率，實現(xiàn)智能調(diào)速節(jié)能運行、空載自動停機。

“最值得一提的是，我們在4601米主井皮帶運輸系統(tǒng)引入了全天候往復智能巡檢機器人，讓它成功對接智能化綜放工作面，通過對皮帶機滾筒、減速機、電機、膠帶運行狀態(tài)進行視頻巡檢和紅外測溫，對聲音、圖像、溫度及甲烷、一氧化碳等參數(shù)實時采集、分析，最后達到對智能化綜放工作面預警，真正實現(xiàn)了‘采掘設備智能化、系統(tǒng)運行自動化、崗位巡守無人化、設備監(jiān)控可視化、診斷預警自動化、信息傳輸集成化’的目標。”陳軍說。

據(jù)了解，第八次升級楊繼彪及其團隊將繼續(xù)以“特厚煤層運移、冒放理論與自動化放煤機理研究”等五大課題研究為依托，升級完善采煤機智能采集分析信息、智能指揮機械采煤、智能修正操作等功能。“比如說通過設定采煤機的牽引速度等參數(shù)進行自動割煤，按照示范刀所記錄的工作參數(shù)、滾筒高度軌跡進行智能化預算，形成記憶截割模板，在自動截割過程中不斷修正誤差，實現(xiàn)真正的無人開采。”楊繼彪說。

智能化工作面是煤炭行業(yè)未來著力發(fā)展的方向。同忻礦的探索只是同煤集團智能化工作面以及智能化礦山建設的一個縮影。2020年，同煤集圖將智慧礦山建設作為厚植煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢、應對變革挑戰(zhàn)、重構(gòu)產(chǎn)業(yè)模式、贏得發(fā)展先機的重要戰(zhàn)略舉措。目前，已制定完成塔山礦智能化礦山三年建設規(guī)劃，力爭到2021年全面建成智慧礦山，成為行業(yè)5G應用和智能化開采的開拓者和引領者。