智慧之路 聚势而强——中国大唐国源矿业智慧矿山建设纪实

文/高永军

智慧矿山是煤炭行业未来发展的方向。在国家推进智能化发展的宏观政策指导下，中国大唐国源矿业公司高起点定位、高标准谋划、高质量建设智慧矿山，本着“实际、实用、实效”的原则，以“四化融合”为引领，以智能开采为龙头，先后投入装备技术改造资金5.8亿元，率先在内蒙古自治区同行业中开展了智慧矿山建设实践，成功建成了全国首个特厚煤层智能化综放工作面和智能化快速掘进工作面。于2020年成功入围全国首批71座智能化矿山建设示范矿井名单，2021年11月通过了内蒙古自治区首批8家智能化示范矿井验收，有力地促进了新旧产能转换和安全生产水平的提高。

强化顶层设计，擘画美好蓝图

作为中国大唐集团首个自主建设的千万吨级井工煤矿，国源矿业公司始终立足大矿视野，强化战略导向，早在2018年便高站位提出了建设平安、创新、智慧、绿色、幸福“五个国源”的奋斗目标，把智慧矿山建设纳入了企业高质量发展的战略规划。

国源矿业公司严格按照国家八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》以及内蒙古自治区九部门《关于加快全区煤矿智能化建设的实施意见》等政策要求，从编写方案、项目立项、制定措施、构建体系等方面多方位完善智慧矿山建设顶层设计，先后编制了《智慧矿山建设方案》和《“创区域标杆矿井 建智慧矿山”工作方案》，配套实施了“千人千万吨”人力资源规划。

不仅如此，按照国家标准《智慧矿山信息系统通用技术规范》，研究确定了智慧矿山的建设施工顺序、各阶段的标志成果，制定了智慧矿山软件系统实施方案，全面搭建起了智慧矿山建设的“四梁八柱”，不断推进煤矿智能化纵深发展。

加强人才培养，搭建研发平台

习近平总书记强调，发展是第一要务，人才是第一资源，创新是第一动力。企业发展离不开人才，加快智慧矿山建设更离不开人才。

为打造一支适应煤矿智能化发展的复合型人才队伍，国源矿业公司组建了全国首个企业级智慧矿山建设专业团队——智慧联盟。通过自主报名海选、民主测评优选、现场演讲竞选方式，从全矿556名大学生中竞选出34人，作为智慧联盟首批成员。智慧联盟以本科以上学历青年员工组成，平均年龄28岁，专门从事智慧矿山“大脑”开发、关键技术攻关、大数据分析、智能装备运维、网络安全、人工智能应用场景孵化等方面的工作。

为了加强对智慧联盟成员的培养，国源矿业公司借助卢新明博士工作站，定期邀请卢新明教授进行技术指导和专业授课。同时，全力为智慧联盟成员搭建研发平台，与深圳人工智能协会合作成立了人工智能装备实验室。

“我们已完成了人工智能皮带调速系统和三维组态界面开发，实现了基于机器视觉和PLC控制的皮带智能调速，基于气缸空压机的煤块自动分选；完成MR眼镜的远程会诊系统开发，专家可通过远程观摩现场情况，对现场故障进行‘会诊’；完成了机器臂、四足、六足机器人，AIoT物联网，融合布控球等应用测试，为人工智能+物联网技术在井下落地应用提供了技术保障。”智慧联盟盟主张海君自豪地说。

构建智慧大脑，提升决策能力

智慧矿山建设，最重要的是要建立智慧矿山“大脑”——智慧矿山大数据分析平台。

国源矿业公司针对智能化矿井监控实时化、系统集成化、数据海量化、控制协同化和决策在线化的实际需求,通过开发安全生产动态大数据诊断系统，构建了煤矿安全生产动态诊断专家知识库和各类数据模型，建立了高度集成的智慧矿山大数据分析平台。

据国源矿业公司党委书记、总经理代业滨介绍，智慧矿山大数据分析平台可对“采、掘、机、运、通、销售、洗选”等主要安全生产情况进行智能分析和辅助决策，解决了传统依靠人为经验统计分析所带来的弊端和不确定性，通过分析数据规律、挖掘数据价值，达到数据赋能安全生产的目标。

智慧矿山大数据分析平台通过建立工作面矿压数据分析模型，实现了系统自主分析预测工作面来压周期和来压步距，矿压变化的云图模型分析；通过构建钻孔大数据分析模型，实现了全矿任意煤层储量块段的一键自动计算和钻孔信息的随意剖切分析；通过建立矿井三带分析模型，实现了采空区地表沉陷影响范围的自动验算；通过建立输配电计算模型，实现了复杂电网的自动计算，设备电缆的自动选型和优选；通过构建安全生产经营模型，实现了从巷道设计、参数取用、计划编制、项目管理、成本分析的全程联动分析和智能管控。

坚持创新驱动，提升智能应用

智慧矿山大数据分析平台始终坚持以科技创新为第一动力，深入落实“管理、装备、素质、系统”四个要素并重原则，以“生产布局优化、智能装备应用、生产系统升级、机器人推广”为主要途径，不断推动智能化应用水平从点上突破迈向全面攻关。

——建成了全国首个特厚煤层智能综放工作面。使用国内先进的智能型采煤装备，在特厚煤层智能综放采煤技术领域攻破了三大核心难题：突破采煤机外置射频精准定位技术瓶颈，实现了采煤机位置的精准定位和运行轨迹的实时跟踪；攻破惯性导航调直技术，解决了工作面刮板机“上窜下滑”和采煤机割三角煤难以控制的技术难题，实现了液压支架自动修正推移行程；攻克特厚煤层智能化放顶煤难题，自主开发了符合现场放煤工艺和多点同步放煤的智能化放煤控制程序，实现了工作面智能跟机放煤和自主连续成组放煤，放煤效率提高20%，回收率提升至95%以上，人均采煤工效提高92%，实现了回收率与煤质的“双控”。

——建成了智能化快速掘进工作面。应用ABM20型掘锚一体机、E-Box型自动锚杆机和物料搬运机器人等装备，积极开展智能化升级改造工作，实现了地面远程遥控、自动截割、一键打锚、自主导航、远程故障诊断以及物料识别定位、自主搬运、电子围栏等功能，有效保障了作业人员的安全，而且大幅减少了后部辅助作业人员，目前掘进工作面直接生产人员降至8人。

——建成了准格尔地区首个智能化煤炭运销系统。自主研发了智能化煤炭运销系统，实现了运销各环节的智能化控制和现场无人值守。过磅速度从之前的每车3min缩短至30s，打票和取票时间缩短至30s以内，日最高汽车发运量超过4.5万吨，装车配煤时间由原先的2min/车降低到40s/车。

——建立了以远程操控、智能巡检为目标的智能巡检体系。广泛推广应用装备替代人工，在地面10kV配电室、压风制氮配电室、通风机房配电室应用了地面智能巡检机器人，实现了无轨化的导航运动；在采掘工作面应用了瓦斯检查机器人，可实时对瓦斯检查点各种参数进行自动检查；在中央变电所和主运输斜井安装了智能巡检机器人，可对现场设备状况及环境参数进行实时在线监测。此外，在掘进工作面应用了物料搬运机器人，在副井口应用了检车机器人，在选煤厂皮带栈桥应用了四足仿生机器人，在井下水仓应用了水仓清挖机器人，在应急救援、塌陷区巡查等领域积极推广应用高空无人机技术。

——建立了智慧矿山“六大中心”。将云计算、大数据、人工智能等技术成功应用到设备保障、防灾治灾、职工培训和党员教育等领域，建成了设备健康保障与云端会诊中心、矿井水害防治研究中心、矿山压力协同创新中心、智慧通防创新实践中心、智慧安全培训中心和智慧党建中心“六大中心”，将智能化装备拓展应用于更广泛的领域。此外，国源矿业公司还开发了智慧培训管理平台和回采工作面、掘锚工作面、采煤机司机、液压支架工、掘锚机司机等关键岗位VR实操与考核系统，以及矿井水灾、顶板、井下瓦斯（煤尘）爆炸VR虚拟体验及警示教育，有效提升了员工应急处置能力，为矿井的安全高效、行稳致远夯实了基础。

智慧催生安全高效，智慧助力高质量发展。国源矿业公司通过加强智慧矿山建设，实现了减人提效的目标，在册职工由初步设计的2134人减至990人以下，且连年实现安全生产，被中国煤炭工业协会评定为特级安全高效矿井，职工的安全感、幸福感日益增强，企业盈利能力大幅提升。