智慧矿山实现本质安全

文/胡云峰

内蒙古智能煤炭有限公司麻地梁矿以“本质安全、降本增效、为煤矿工人谋幸福”为目标，建成了以万兆高速环网为载体、8个层级为支撑、九大系统为外延的智慧矿山，实现智慧矿山的“本质安全+降本增效+智能保安+智慧管理”运行模式。

智能仓储的机器人在工作

2020 年11 月20 日，2020 年中国“5G+工业互联网”大会在湖北武汉召开。内蒙古智能煤炭有限公司麻地梁矿党委书记、董事长吴劲松以内蒙古自治区5G 应用示范企业代表身份出席大会，并参与了“5G+工业互联网”行业应用与融合创新高峰对话，接受了《工信视频5G 直播间》专访。

作为一家还处于基建向生产转型期的矿井，何以能够取得如此成绩？何以能够吸引来全国各地5G 应用大咖企业们关注的目光？

内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁矿位于晋陕蒙三省交界处的内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗龙口镇，系由安徽省皖北煤电集团有限责任公司与鄂尔多斯市8 名自然人股东共同出资组建的新型现代化矿井。矿井位于准格尔旗煤田的西南部，矿井地质资源储量6.8 亿t，设计规模500 万t/a，配套同规模选煤厂服务年限61年。2020年3月5日，该矿获批联合试运转，随着矿井暨选煤厂竣工验收步伐的加快，预计将于2021 年3 月，加入正式生产矿井行列。

2017 年初，麻地梁矿项目随着以吴劲松为首的新领导班子的成立宣告重启，重启伊始，该矿就瞄准智慧矿山目标不动摇，针对煤矿生产安全事故多、成本居高不下、职工幸福指数低等特点，按照实用、接地气的创建思路，确立了“本质安全、成本管控、为煤矿工人谋幸福”三大目标。经过3 年来的努力，目前，已建成了以万兆高速环网为载体、8 个层级为支撑、九大智慧矿山系统为外延的智慧矿山。在此基础上，从机制上取消了夜班、取消了检修班，实现了“一井一面”的生产布局，变传统的经验管理为数据管理，促使“管设备就是管生产、管数据就是管设备”“设备配件零库存生产”“商品煤零库存销售”等成为现实。

2019 年4 月，麻地梁矿成为内蒙古自治区唯一一家智慧矿山示范试点单位，2020 年6 月，麻地梁矿联手中国移动，成为5G 智慧矿山示范基地，提前实现国家工业2025 全部目标规划。

如今，在麻地梁矿，智能机器人进驻库房，集货物搬运、码放等功能于一体，减少搬运工6 人以上；采煤工穿着西装、打着领带在宽敞明亮的调度集控中心就能进行一键启动采煤；皮带机智能巡检机器人取代了传统的巡检工，执行着皮带机巡检的神圣使命；自动计卡、计量装置，严把商品煤销售关，杜绝了人为干预滋生的亏卡、亏量销售，让煤炭生产“颗粒归仓”；全视频调度监控，让职工在百米井下随时能与地面视频通话，使过去“一入井下无音讯”的煤矿工人再也不失联……

这些成绩的取得，得益于麻地梁矿独具匠心的顶层设计和注重实际的分布实施。

搭建智慧矿山“八宝塔”

按照运行安全、执行高效的智慧矿山管控目标，麻地梁矿加强顶层设计，按照金字塔的形式，将管控平台分为8 个层级，让每个层级都有对应的用户，发挥既定的效果。

基础设施层

包括基础网络万兆环网，综合分站（一网一站），5G 通讯，瓦斯监控，人、车、物定位等系统，是智慧矿山建设的基础，主要用户是智慧矿山管控平台运行维护人员和调度指挥人员。负责搭建井上下各车间的高速通道，并能够对基础设施系统实现自诊断，出现故障能够预警报警。

全视频综合通信层

可实时查看矿井安全生产情况，让矿井所有安全生产环节都处在监控状态。主要用户是调度员和下井职工。主要功能是通过生产电话、视频电话、应急广播、车载通信、通信矿灯的即时通信融合、互联互通，实现调度通信与视频监控相联动，让下井职工不失联。

安全保障层

可在本地或异地通过手机或PC端查看矿井安全系统数据变化趋势。主要用户是安全生产技术管理人员，能对矿井安全进行监测监控、进行趋势变化分析，异常时系统能自动预警、报警、联动其他系统，推送给受危险波及区域人员信息，根据报警类别分区分类推送相关人员。

这一层级包括六大避险系统（检测监控系统、人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统）以及水文监测、矿压监测、束管监测、光纤测温、副斜井智能交通安全管控系统、应急救援管理系统、应急广播系统、全视频调度系统等14 个子系统，可对安全数据进行全面监测。

智能调度集控中心

生产执行层

可在本地或异地通过手机或PC端实时查看各系统的运行参数，主要用户是集控操作人员、机电维护人员和安全生产技术管理人员，主要功能是对全矿井各生产车间、系统、头面进行实时监测和控制，对全矿井生产系统进行数据采集、自动分析、远程控制、智能预警报警联动。

综合自动化层

包括智能预警检修远程专家会诊、“5G+智能综放”“5G+智能综掘”“5G+智能主运皮带”“5G+无人驾驶”、智能通风、智能压风、智能排水、智能供电、智能生产生活供水、矿井污水处理、生活污水处理、智能干选、智能锅炉热力控制、智能灯房管理、智能装车站控制、架空人车监控、灌浆控制、制氮控制等19 个控制系统。

生产经营管理层

包括物联网+智能仓储快递、调度指挥、安全管理、“一通三防”管理、机电管理、生产技术管理、经营管理、一体化煤质产销管理、远程协同办公、后勤服务等10 个子系统，主要用户是各单位技术管理人员，主要功能是实现业务流和工作流的网上运行、数据资源留痕共享、自动生成各种报表，满足安全生产、经营管理的业务需求。

决策指挥层

包括安全决策分析、生产决策分析、经营决策分析、GIS 一张图、智能视频分析、智能联动报警等6个子系统，用户主要是企业高管和主要职能部门，主要功能是通过对智能矿山生产执行系统和生产经营管理系统的大数据提取，显示出直观的趋势图，并对安全生产、经营管理存在的问题进行分析决策。

智慧党建层

实现了从传统党建向现代化党建的转变，向全体党员提供党建资讯、党务工作、组织活动、“三会一课”等功能。建设纵向逐级穿透，横向运行、运营保障体系的建立，为构建完善的全国基础党建智慧管理平台打下坚实基础。

打造智慧矿山“九连环”

全视频调度通信监控系统

利用矿井视频调度、视频监控、视频通信系统，对传统调度进行革命性升级换代。实现程控电话、视频电话、应急广播、车载通信、矿灯通信等多种通信方式互联互通；实现了采、掘、机、运、通、选煤各子系统的集中控制与车间无人值守；实现了互联网远程视频监控，重点隐患区域视频智能分析，变传统的现场管理为视频监控管理，让矿井所有安全生产环节都处在可监控状态。

“物联网+智能仓储”快递服务系统

实现了从需求计划、采购流程、仓储管理和快递配送的一条龙服务。“物联网+供应链”从计划、审批到利库、配送实现了网上运行，减少了人为干预；机器人仓储实现了库房管理智能化；基于设备全生命周期管理系统与设备智能预警检修系统数据的传输分析，实现了设备配件的零库存生产；网上下单、机器人出库、集装箱运输的“1 小时”快递服务圈，简化了生产管理，保证了本质安全。

副斜井智能交通安全管控系统

设置副井口车辆及人员门禁系统，实现对违章车辆及违规人员的入井前识别；基于井下人员及车辆实时定位，设置不同类型的阻车装置，对失速车辆进行抓捕。系统对胶轮车入井前、行驶中、失速时3种状态进行全方位的监控、防护，打造本质安全的辅助运输环境。

智能预警远程会诊系统

通过设备智能巡检、设备智能预警推送、设备全生命周期管理、设备远程会诊4 大系统，全程跟踪设备运行、维护、使用状态。基于此系统，变煤矿复杂的生产管理为简单的设备管理，实现了管设备就是管生产、管数据就是管设备的生产管理模式创新。

智能一体化煤质运销管控系统

将成本管控巧妙嵌入智慧矿山建设当中，全过程监控商品煤在线生产的数量和品质，无需人控干预，实现了60 s 瞬间定量装车计量，极大提高了装车效率和计量精准度，实现零库存生产、杜绝了亏卡销售。

远程协同办公系统

智能PC 端+手机端无纸化远程办公，所有文件全流程线上审批，生产、销售、供应、财务、煤质、党建等环节全线上运行，实现了智能环保的绿色办公新风尚。

“5G+皮带远程监控”及机器人智能巡检系统

从综采工作面设备至主运带式输送机实现了“顺煤流”远程一键起车。节省了逆煤流开车期间因输送机长时间空转带来的电量消耗。皮带机运输系统通过煤量监控，实现皮带机智能变频调速，节约电量消耗。

大倾角、短距离的带式输送机，安装皮带机巡检机器人，实现对带式输送机的运转部位噪声、温度异常监测分析，胶带跑偏、堆煤、咬边撕边、异物报警推送等巡检、监控功能，规避了人工巡检带来的安全隐患。

长距离带式输送机安装温度传感器、拾音传感器，对托辊等沿途设备运行情况进行实时监控，代替人工巡检并及时发现故障点，规避了人为检查的疏漏。

“5G+智能采煤”系统

“5G+智能采煤”系统主要由液压支架电液控制系统、视频监控系统、采煤机电控系统、三机泵站集控系统、顺槽集控系统组成。基于5G 通讯高带宽、低时延的优势，实现了采煤机地面精准操控、记忆割煤、自动移架、半自动放煤；系统实现了采煤工作面的本质安全。

智能通风系统

矿井通风智能操控、自动调节，降噪、节能；瓦斯无人巡检系统，瓦斯管理更加安全可靠；粉尘在线监测、自动喷雾系统，节水、降耗，优化井下作业环境，实现“一通三防”的本质安全。

下一步，麻地梁矿将以“5G+万兆工业互联网”在智慧矿山建设中的互通与应用为目标，实现矿区地面、井下5G 通讯全覆盖，打造数据传输高速公路，实现采掘设备与机器人等移动设备5G 远程精准控制。