大型煤矿企业绿色智能化生产管理的研究与应用

李 超

(中国平煤神马集团 平顶山天安煤业股份有限公司八矿，河南 平顶山 467012)

平顶山天安煤业股份有限公司八矿是我国自行设计和施工的第一座特大型矿井，始建于1966年10月，井田面积42 km2，设计生产能力405万t/a。近年来，随着信息技术的发展和普及，根据“信息化带动工业化、工业化促进信息化”的发展战略要求，建成了工作面监测、胶带运输集控、矿井大巷轨道运输安全综合保障等系统，初步实现了煤矿生产的自动化、信息化、科学化，随着煤矿行业的飞速发展，传统的生产管理模式已经无法满足日益增长的生产需求，同时矿山区域生态环境也面临着严重威胁。因此，在利用现代化手段改进矿山管理模式的同时，推进智能矿山与绿色矿山共建成为未来矿业发展的新趋势[1]。

1 研究目的

随着矿井开采深度增加，瓦斯、水、火、顶板、地热、冲击地压等灾害日趋严重，尤其是瓦斯突出和冲击地压防控难度增大。破解煤矿安全突出问题，必须紧紧依靠科技进步，推动煤矿安全科技成果应用转化，强化重大灾害治理，夯实煤矿安全基础；强力推进“一优三减”，实现安全高效集约生产；树立“少人则安、无人则安”理念，优化劳动组织，扎实推进减人工作，加大智能采掘装备应用力度，推进智能化开采，最大限度减少井下作业人员。采用现代高新技术和全套矿山自动化设备等来提高矿山生产率和经济效益，通过对生产过程的动态实时监控，将矿山生产维持在最佳状态和最优水平。具体为以安全高效为目标，以生产工艺自动化、物流管理智能化[2-4]、固定设施无人化、生产管理全面信息化为方向，符合矿产资源利用集约化、开采方式科学化、生产工艺环保化、企业管理规范化、矿区环境生态化的要求。将“绿色”贯穿于矿产开发的全过程，坚持矿产资源开发与生态环境保护相同步，长远规划，合理布局，实现矿山开采科学有序。最终实现矿山的安全、智能、绿色、高效开采，做到理念创新、体制创新、管理创新、技术创新。

2 研究内容

2.1 生产工艺自动化研究

将工业环网升级为万兆级，经过改造后形成新的工业环网结构(图1)，井下安放隔爆型万兆工业以太网交换机5台，安装千兆工业交换机8台。地面中心机房安装万兆工业以太网交换机(2台核心交换机)，煤楼、新副井、主井安装千兆工业交换机3台，提高数据传输速度。建设“智能矿山及安全生产信息共享一体化平台”系统，将煤矿生产各个阶段、各个环节涉及的各类生产和管理、基础地理等多源信息借助GIS有机集成，构建统一标准规范体系、统一数据存储、统一业务应用、统一服务发布的综合协同业务管理平台[5]，实现煤矿开采全过程数据的“看得见、管得了、控得住”，从而实现煤矿安全管理、高效生产的目标。

图1 系统总体架构Fig.1 System architecture

利用先进的网络技术、自动化控制技术、通信技术、计算机技术、视频技术等，建设斜巷视频联动系统、局部通风机远程集控系统、胶带集控系统、供电智能监控系统、压风排水集控系统、智能化综采工作面、智能化掘进工作面，通过监控一体化软件平台进行集成后，实现各个生产系统的集中控制和无人值守，达到矿山生产运营的综合自动化与智能化目的[6-9]。

2.2 生产工艺环保化、矿区环境生态化研究

对各生产系统等进行研究和分析，制定矿井智慧工序，深入挖掘节能潜力，实现胶带运输顺煤流控制、空压机恒压力智能运行、排水系统避峰就谷智能运行，达到节能降耗的目的。对矿井水进行净化处理，净化合格后的水输送到居民区供生活用水，生活污水和洗澡废水等经过臭氧消毒之后用作生产用水，促进了矿区经济的循环发展。燃煤锅炉更换为新型燃气锅炉，并改造为远程集控操作，实现燃烧清洁、排放无污染、操作便捷等要求[10-13]。结合煤矿最新防尘技术进行综合防尘治理，降低粉尘对职工身体的伤害。采取措施对矿井大型设备运行产生噪声进行降噪处理，降低噪声污染，减小噪声对职工身心的伤害。

研究“重塑地貌、再造土体、恢复植被”的工作。按照达到“点上成景、线上成荫、面上成林”的绿化效果要求，开展矸石山治理工作，并采用防渗漏与植生袋相结合的先进技术，分层覆盖、碾压土方2万m3，种植乔木2 000多株、灌木2 500丛、经济作物3 000 m2(黄花)，绿化面积3万m2，绿化率达到92%。在水土保持、生态观光、经济发展几大区域的功能划定后，修建登山路，铺设1 000 m的浇灌管线，并设计修建了风格各异的廊桥、凉亭、高塔等，实现了绿化、美化、观赏、经济效益为一体的治理效果[14-21]。

2.3 智能绿色运行管理体系研究

推行“大型高突煤矿企业全流程智能化绿色生产管理”系统，不断推动管理创新，建立基于流程管理的标准和制度体系，做到用制度管人，实现管理理念向执行力的转移[17-19]；对新系统新技术的使用和操作方法进行专题培训。系统分为业务主管部门、基层单位、技术员和操作员3个管理层面，并针对3个层面提出具体要求。①对业务主管部门，虽然新系统新技术的实施主要对各基层单位，但是业务主管部门必须积极组织实施，开展好新系统新技术的推广和应用工作，与基层单位有效沟通，协作协调；统一步骤，稳妥推进，最大限度地满足基层单位要求，从而提高整体管理水平。②对基层单位，各单位负责人要亲自抓，为新系统新技术的顺利实施提供条件，给予技术员、操作员充分支持，保证工作时间，提出严格要求。③对技术员和操作员，技术员是技术骨干，操作员是现场应用人员，是系统能否有效运行的主要决定因素。因此，在技术员本人掌握运用的同时，还要培训其他员工如何去使用新系统、新技术，将自己的收获传承给他人，形成“员工—班组—基层单位—业务主管部门一级对一级负责的管理模式，实现矿井智能绿色安全高效运行。

3 结论

推行大型高突煤矿企业全流程智能化绿色生产管理，实现了减员提效，改善了井下工作环境，减少了成本和能耗支出。矿井水的循环利用、绿色矿山建设，改善了矿区及周边居民的生态居住环境，有效减少了污染排放，实现了安全、环保、可持续地发展矿业经济。