去年底，冀中能源股份公司東龐礦通過(guò)河北省智能化煤礦驗(yàn)收專(zhuān)家組驗(yàn)收，成為河北省首批智能化建設(shè)示范煤礦之一，這意味著河北省智慧煤礦建設(shè)開(kāi)始發(fā)力。

智慧煤礦“長(zhǎng)”啥樣？跟傳統(tǒng)采煤比，有啥優(yōu)越性？對(duì)煤礦行業(yè)起到什么樣的影響？記者對(duì)位于邢臺(tái)市內(nèi)丘縣的東龐礦進(jìn)行了采訪。

圖為東龐礦綜采工作面集控中心。河北日?qǐng)?bào)通訊員高科攝

遠(yuǎn)程一鍵采煤成為現(xiàn)實(shí)

“各項(xiàng)參數(shù)符合要求，現(xiàn)在啟動(dòng)系統(tǒng)?！比涨?，在東龐礦21110工作面，綜采一隊(duì)采煤機(jī)司機(jī)許銳按下“啟動(dòng)鍵”，遠(yuǎn)處的采煤機(jī)轟鳴作響，被割碎的煤塊如流水般傾瀉而下。

許銳在煤礦干了十多年。過(guò)去，采煤工人需要在采煤機(jī)旁“盯梢”，一刻也不能停，上完班升井，經(jīng)常累得一身汗一臉灰。而現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，他只要通過(guò)電子屏幕就可以遠(yuǎn)程操縱、觀測(cè)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，工作環(huán)境大大改善。

“從親自下礦到遠(yuǎn)程一鍵采煤，這是多少代采煤工人憧憬的夢(mèng)想，如今已在東龐礦變成了現(xiàn)實(shí)?！痹S銳說(shuō)，通過(guò)遠(yuǎn)程智能操作系統(tǒng)，順槽膠帶機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、采煤機(jī)依次啟動(dòng)。采煤機(jī)切割煤塊后，液壓支架跟著拉移，運(yùn)輸機(jī)推溜到位，支架自動(dòng)收回或打出，“烏金”源源不斷運(yùn)往地面，所有操作全部自動(dòng)化。

東龐礦信息中心主任魏永勇介紹，東龐礦智能化發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。上世紀(jì)90年代，東龐礦大力推進(jìn)機(jī)械化，成為河北省比較先進(jìn)的機(jī)械化生產(chǎn)礦井。2000年開(kāi)始，引進(jìn)無(wú)線通信系統(tǒng)，對(duì)煤礦設(shè)備、調(diào)度室以及井下環(huán)網(wǎng)進(jìn)行信息化改造，實(shí)現(xiàn)了線下數(shù)據(jù)線上化。

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，2020年11月，國(guó)家提出創(chuàng)建智能化示范煤礦建設(shè)，促進(jìn)煤炭開(kāi)采方式由炮采、普采和綜采向智采變革，為能源領(lǐng)域“新基建”奠定基礎(chǔ)。

順勢(shì)而為，東龐礦加快推進(jìn)智能化改造提升，集中推廣鉆裝錨一體機(jī)、超前液壓支架等一系列新工藝、新裝備，加快機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化“四化融合”建設(shè)步伐，逐步形成全方位、立體化的智慧礦山格局。

去年3月，河北省首個(gè)智能化高架綜采工作面——東龐礦21110智能化綜采工作面正式投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了減人提效，每個(gè)生產(chǎn)班減少用工11人，工效提高64.7%，緩解了井下限員的制約難題。

新年新氣象。在吸取厚煤層智能開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，1月13日，東龐礦首次對(duì)煤層平均厚度1.3米的薄煤層6201工作面進(jìn)行智能化改造，應(yīng)用電液控技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及沿空留巷開(kāi)采工藝，進(jìn)一步提升智能開(kāi)采水平。

地下礦井裝上“智慧大腦”

“位移傳感器運(yùn)作正常，齒軌輪運(yùn)作正常……”在地下600米深的東龐礦綜采工作面集控中心，綜采二隊(duì)副區(qū)長(zhǎng)徐國(guó)峰一邊按動(dòng)按鈕，一邊記錄數(shù)據(jù)。

徐國(guó)峰認(rèn)為，煤礦智能化是個(gè)系統(tǒng)工程，涉及方方面面。采煤、掘進(jìn)等每個(gè)機(jī)器里都裝上了傳感器，通過(guò)光纜、信號(hào)線將運(yùn)作信息傳到井下集控中心，再匯總到地面調(diào)控室，實(shí)現(xiàn)井上井下互聯(lián)互通。“集控中心就像是人的大腦，遠(yuǎn)程控制煤礦的所有智能設(shè)備。”徐國(guó)峰說(shuō)。

東龐礦工作面大多位于地下600米到1000米，地質(zhì)條件復(fù)雜，干擾因素多，影響了數(shù)據(jù)傳輸效率。在河北聯(lián)通公司的技術(shù)支持下，東龐礦建立了5G基站，利用5G的大帶寬、高速率和低時(shí)延技術(shù)，解決了這個(gè)難題。

“從指令下達(dá)到機(jī)器響應(yīng)，過(guò)去要幾百毫秒，現(xiàn)在只要20毫秒，各個(gè)作業(yè)點(diǎn)的畫(huà)面、數(shù)據(jù)都能實(shí)時(shí)傳回地面，這就是5G網(wǎng)絡(luò)的即時(shí)響應(yīng)?！毙靽?guó)峰說(shuō)。

在冀中能源集團(tuán)整體規(guī)劃和部署下，石煤機(jī)公司為東龐礦5G智能化礦井建設(shè)提供了核心技術(shù)支持，實(shí)施了掘進(jìn)工作面5G網(wǎng)絡(luò)布置方案、智能掘進(jìn)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、5G網(wǎng)絡(luò)及成套設(shè)備調(diào)試等重點(diǎn)工作。

“智慧礦井建設(shè)其中一個(gè)難點(diǎn)在于精準(zhǔn)定位?！笔簷C(jī)公司總工程師辦公室主任李英娜說(shuō)，煤礦設(shè)備在井下運(yùn)作中，會(huì)不斷進(jìn)行空間位移。為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，他們采用了光纖慣導(dǎo)精準(zhǔn)定位技術(shù)，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)位置追蹤，自動(dòng)生成并記錄其活動(dòng)軌跡。

此外，他們還在東龐礦實(shí)施了仿形截割、自主截割、視頻監(jiān)控及雙向語(yǔ)音對(duì)講、視頻識(shí)別人員靠近報(bào)警、故障自診斷與信息推送等多項(xiàng)智能化技術(shù)，降低了礦工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全生產(chǎn)水平，真正實(shí)現(xiàn)了減人提效。

“煤礦生產(chǎn)涵蓋運(yùn)輸、供電等30多個(gè)子系統(tǒng)，由于設(shè)備來(lái)自國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家，數(shù)據(jù)端口和標(biāo)準(zhǔn)不一致?！蔽河烙抡f(shuō)，通過(guò)數(shù)字化改造，對(duì)東龐礦各種設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一整合，打破數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)多部門(mén)數(shù)據(jù)共享共用和互聯(lián)互通。

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，極大提升了生產(chǎn)效率。去年一年，冀中能源股份公司建立智能集控中心3個(gè)、智能化工作面7個(gè)，原煤工效同比提升5.8%，開(kāi)掘工效同比提高3.6%，各單位巖巷煤巷單孔月進(jìn)、綜采單面月產(chǎn)多次創(chuàng)出近年來(lái)最好水平。

2021年5月，省發(fā)展改革委、省應(yīng)急管理廳、河北煤礦安全監(jiān)察局聯(lián)合印發(fā)通知，明確了“十四五”時(shí)期煤礦智能化建設(shè)時(shí)序、標(biāo)準(zhǔn)要求和技術(shù)路線，將東龐礦等4處煤礦確定為河北省首批推進(jìn)的智能化建設(shè)示范煤礦。

專(zhuān)家認(rèn)為，河北省首批智能化建設(shè)示范煤礦建成后，將形成創(chuàng)新示范效果，以點(diǎn)帶面，對(duì)河北省其他煤礦智能化發(fā)展起到引領(lǐng)和標(biāo)桿作用。

圖為東龐礦21110智能化綜采工作面。 河北日?qǐng)?bào)通訊員李翔攝

提升安全管控智能化水平

出于安全考慮，很多煤礦嚴(yán)禁攜帶手機(jī)等電子產(chǎn)品下井?？墒窃跂|龐礦，記者卻見(jiàn)到不少帶著“手機(jī)”的井下工人。

“這是礦里統(tǒng)一發(fā)放的‘雙控’系統(tǒng)礦用手機(jī)，具備圖像抓拍、數(shù)據(jù)上傳、隱患復(fù)查等功能?！痹跂|龐礦各工作面，安檢員白彥海拿出“手機(jī)”，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)情況一一進(jìn)行拍照錄像。

安全是煤礦的生命線。作為東龐礦“雙控”信息平臺(tái)系統(tǒng)重要組成部分，東龐礦為安全檢查人員配發(fā)了近200臺(tái)礦用手機(jī)作為“執(zhí)法記錄儀”，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抓拍取證，確保隱患排查不留死角、整治不留后患，實(shí)現(xiàn)了安全檢查過(guò)程的影像留存、數(shù)據(jù)集控、信息共享。

隨著礦井開(kāi)采逐漸延伸，原有的瓦斯治理模式已經(jīng)不能滿足采掘銜接需求。為實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦瓦斯的精準(zhǔn)治理，東龐礦以大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)為支撐，在21218工作面探索開(kāi)展了河北省首個(gè)“定向順層鉆孔”消突試驗(yàn)，改變傳統(tǒng)的“底板巖巷、穿層鉆孔抽采瓦斯”模式，利用深孔鉆機(jī)進(jìn)行定向順層鉆孔，讓瓦斯無(wú)處藏身。

“跟過(guò)去比，定向順層鉆孔可以減少瓦斯抽采鉆孔545個(gè)，提高了抽采的有效時(shí)間，平均抽采濃度達(dá)到8%以上，效果是普通穿層鉆孔的3倍以上?！睎|龐礦瓦斯治理科副科長(zhǎng)郭會(huì)亮介紹，在21218工作面補(bǔ)軌道巷施工過(guò)程中，每天掘進(jìn)速度7.2米，巷道回風(fēng)流瓦斯日平均濃度最高0.24%，實(shí)現(xiàn)了瓦斯“零預(yù)警”“零超限”。

據(jù)測(cè)算，“定向順層鉆孔”消突試驗(yàn)整體取得成功后，可以減少底板穿層鉆孔、水文地質(zhì)鉆孔等一系列鉆孔工程量，預(yù)計(jì)可減少底板巖巷綜合資金投入1700余萬(wàn)元。

在智能化改造中，東龐礦加大安全管控智能化建設(shè)力度，持續(xù)推動(dòng)信息技術(shù)與安全生產(chǎn)深度融合，不斷豐富“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+安全生產(chǎn)”場(chǎng)景應(yīng)用，提升了安全生產(chǎn)水平。

煤礦技術(shù)人員也積極開(kāi)展自主創(chuàng)新，制作發(fā)明了泵站防跑車(chē)防護(hù)裝置、巷道可伸縮噴霧桿、皮帶機(jī)尾防跑偏裝置、遠(yuǎn)程注漿系統(tǒng)等新裝備、新工藝，助力智慧煤礦和安全生產(chǎn)建設(shè)。2021年，冀中能源股份公司11項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成果獲國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利，3項(xiàng)成果獲“中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)”，28項(xiàng)創(chuàng)新成果獲省市級(jí)以上科技進(jìn)步獎(jiǎng)。 （河北日?qǐng)?bào)記者貢憲云）