敢为人先 勇做智能化矿井建设引领者

文/单福友

（作者系冀中能源股份有限公司东庞矿矿长）

扭转固有思维，敢想、敢做、敢创新，确定了以构建智能化建设架构为基础，以技术、装备升级改造为抓手，以建成智能化建设标杆矿井为目标，全面掀起智能化建设热潮

东庞矿隶属于冀中能源集团旗下的冀中能源股份有限公司，是河北省综合实力第一大矿。近年来，随着开采年限和采深逐年增大，矿井地质条件日益恶化，灾害种类全、程度重，特别是瓦斯防治、水害治理，巷道整修、井下限员，成为矿井发展的“拦路虎”。

“早投入、早受益；高投入、高产出”是煤矿智能化建设的显著特点。随着“双碳”目标提上议程和新能源的迅猛发展，无论是行业发展大趋势，还是矿井自身发展需要，智能化建设都是必经之路。对此，东庞矿不等不靠，积极响应国家号召，严格落实冀中能源集团安排部署，扭转固有思维，敢想、敢做、敢创新，确定了以构建智能化建设架构为基础，以技术、装备升级改造为抓手，以建成智能化建设标杆矿井为目标，全面掀起智能化建设热潮。

雷厉风行、说干就干智能化基础建设全面启动

智能化矿井要想建成、建好，必须先把基础打牢。而智能化矿井的基础就在于智能化控制中枢的建设，相当于搭建智能化矿井的“大脑”和“神经网络”。

确立智慧矿山基本架构。经多方调研学习，结合矿井实际，东庞矿确定了以安全生产和经营决策两个层级组成的智慧矿山基本架构，两个层级通过网络安全系统隔离，实现了经营和生产的有序划分。安全生产层细分为智能设备应用、控制、通信、信息安全和数据平台5个层级；经营决策层主要是通过自动化、信息化，结合大数据、移动互联实现对各类资源、信息的融合、分析，做到用数据管理、用数据决策、用数据服务，为矿井安全生产、经营管理决策提供支持。

建立智能化集中控制平台。将现有各生产子系统统一融合，并为后期新系统的建设留有数据接口和相应工位，实现了主要生产环节的远程集中控制和监测。

建立工业自动控制标准体系。规范统一各个监控系统编码和采集标准，为多系统数据融合、数据联动分析提供计算支撑，打破各系统之间数据“孤岛”，形成了统一、安全、高效的数据交换共享；高度融合了数据传输，实现了井下万兆环网、办公千兆网以及手机APP等多维度数据的关联融合。

不拘一格、打破陈规新技术应用遍地开花

针对灾害类型全、程度重的矿井现状，东庞矿打破固有思维的禁锢，敢于创新，新技术、新装备遍地开花，扎根结果。

建成河北省首个厚煤层自动化采煤工作面。东庞矿针对矿井安全生产实际条件，对SAM自动化系统进行优化，对液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、皮带运输机、乳化液泵站实施联动控制和远程控制（井上下监控中心均可实现），实现了对采煤工作面生产过程的自动化集中控制。2021年，东庞矿先后建成河北省首个厚煤层自动化采煤工作面、首个6.5米高架自动化采煤工作面，正在建设自动化薄煤层开采工作面。以东庞矿21110厚煤层自动化工作面为例，自动化采煤较之前每班减少作业人员11人，人均工效提高了64.7%。

探索构建平行快速作业体系。针对大型工作面逐年减少、搬家倒面逐年增多、灾害治理难度变大、掘进速度与回采速度不对称、采掘衔接日益紧张等现状，东庞矿果断确定以构建平行快速作业体系为目标，大力提高掘进速度，从根本上解决采掘衔接难题，确保矿井正规循环、安全可控发展；引进优化扩安一体化工艺，实现了扩帮与安装的平行作业，安装时间较以往减少1个月，人员投入减少了55%；引进液压锚杆钻车，由人工支护改为液压机械支护，支护速度较以往提高了50%，人员投入减少了40%。在此基础上，东庞矿正在积极探索扩安一体化、液压锚杆钻车与自动化掘进机等装备、技术相结合的“简易”盾构机工艺，力争实现掘、支、钻平行作业，最大限度地提高掘进速度。

改变固有作业方式。近年来，随着矿井采深加大，巷道变形越来越快，巷道维护工程量逐年增大，每年巷修工程都在10000米以上。对此，东庞矿积极研究应用全锚索支护技术，将原有帮锚杆全部替换为锚索支护，提高了巷道支护强度，减少了巷道变形量，降低了巷道维护成本；使用门式超前液压支架和单列式超前液压支架进行超前支护，提高了巷道支护强度和安全系数，减少了巷道扩修工程量；研究探索应用单轨吊技术，替代原有的轨道运输，在提高运输效率的同时，将有效降低巷道变形对运输的影响，极大地减少巷道维修工程；研究应用机械手技术，用机械替代人工搬运，降低劳动强度，有效提高工作效率。

开创河北定向消突先河。自2017年升突以来，东庞矿瓦斯钻探施工量由13000米/年增长到平均24000米/年，钻探工程量急剧增大。再加上施工底板岩巷，按1000米/面估算，需要耗时18个月左右，花费资金1500万元以上，严重限制了工作面圈定速度，矿井采掘断档风险急剧增大。对此，东庞矿集思广益、群策群力，经多方调研，引进风动螺杆马达定向钻机，并对智能定向钻探、智能分析等技术研究消化，成功研制出一套定向钻孔消突工艺，消突效率提高了100%，取消了底板岩巷施工，构建完善了东庞特色的瓦斯防治体系，开创了河北省定向消突先河。

成功实现5G“遁地”。5G通信技术具有低时延、大带宽的绝对优势，对智能化通信可以起到强力支撑作用。5G如果能够下井，必将使得区域通信效率和稳定性获得极大提升。因此，东庞矿对全矿移动通信环网和井下工业环网进行了统一规划。目前，正在井下自动化掘进系统和皮带集中控制系统进行小范围试验，并逐步优化，争取实现全面覆盖。

眼观六路、耳听八方全方位推进智能化升级

安全生产各子系统作为矿井的“神经网络”，是安全生产的重要保障和智能化建设的重要组成部分。东庞矿从安全生产实际需求入手，以不断升级旧系统，适时建设新系统为基本原则，借助建设智能化矿井的东风，对矿井安全生产各子系统进行集约化、信息化升级改造。

给监控装上了“大脑”。以变自动化为智能化为出发点，对压风机、局部通风机、微震监测系统以及瓦斯动态监控平台进行智能化升级改造。改造后，各个系统不仅提供监控数据，而且对检测到的数据进行智能化分析，并发出警报、自动操作、自主参考决策等智能化动作，代替或辅助工作人员，最大限度地提高了应急响应速度和信息的准确性、全面性，较大程度地提高了矿井运行效率。

扩大了无人值守范围。为同步矿井智能化建设进程，进一步扩大减人提效和自动化改造战果，提高人均工效，通过软、硬件的升级，对井下、地面原煤运输集控系统以及井下集中泵房控制系统进行智能化升级改造，实现了以上系统的集中、远程控制和无人值守。

为关键设备提供了“实时体检”。为提高设备运转效率、降低设备停机率，东庞矿从预防入手，选取洗选、提升、运输、采掘生产等专业的关键设备，对设备温度、震动等数据进行实时采集，并通过数据建模、人工智能等手段，对数据进行对比分析，研究数据与设备健康状态的关联性。长此以往，就可以通过设备发生故障前的数据情况，提前分析判断设备状态，及时干预处理，最大限度地避免关键设备的无计划停机事故。

信息化管家上线。东庞矿一矿三井，日常信息处理工作量巨大，以往只能靠人工整理、归纳、更新，整理效率低、更新不及时、信息不全面等问题凸显。对此，东庞矿建立智能双重预防信息管理系统和地测空间管理信息系统，以人工参与、系统处理的模式，实现了数据、图纸等信息的自动更新、计算，工作进程的督促提醒，颠覆了以往纯人工模式，极大地提高了工作效率。

2021年7月，河北省发展改革委、河北省应急管理厅、河北煤矿安全监察局联合印发通知，确定东庞矿为河北省首批推进的智能化示范矿井。

2021年以来，东庞矿在智能化建设上累计投入资金6260万元，占年度投资的32%。通过近一年的智能化建设，东庞矿在安全管控、人均工效提高以及成本控制等方面取得了显著成果，实现了少人则安、无人则安，早投入、早受益，高投入、高产出。