抢占“智”高点——山东能源鲍店煤矿智能化建设纪实

文/焦 超 李志勇 王 辉

“8302工作面，我是地面集控中心。现在是否具备远程开机条件？”

“现场已具备开机条件，可以授权远程开机。”

随着地面调度信息中心工作人员按下启动键，8302智能化综放工作面整套综采机组立即启动，隆隆的机器声打破了地层深处亘古的沉寂。

在山东能源兖州煤业鲍店煤矿地面智能集控中心的巨大电子显示屏上，显示井下400多米深处工作面的采煤设备自动运转，割煤、推溜、移架、传送，一切井然有序。滚滚“乌金”如流水般“奔”向地面，整个过程清洁无尘、人机分离。

近年来，鲍店煤矿把智能化建设作为提高矿井安全生产保障水平的关键举措，坚持“实际、实用、实效”原则，借助云数据平台、万兆工业环网、矿井5G网络、大数据等先进技术，深度融合智能化采煤、掘进、机电、运输、监测监控等各大系统，高标准建成7302、7304和8302三个智能化综放工作面，在国内首家实现综放工作面智能化生产的常态化运行，达到“国内一流、世界领先”水平，“采煤不见人”在这里成为现实。2020年12月，鲍店煤矿被确定为国家首批智能化建设示范煤矿。

打造“最强大脑”

“视频画面清晰，信号稳定，实时对话流畅。”几乎每天，在鲍店煤矿指挥矿井安全高效生产的“最强大脑”——地面智能集控中心，矿长郭英都要与井下-400米矿井安全巡检人员进行视频连线。郭英说，“最强大脑”集安全生产、应急指挥、监测监控、经营调度、信息化管理为一体，而且应用了全球首套矿用高可靠5G专网系统。

智能化开采，是煤炭企业转型的大趋势。过去由于技术受限，信号传输延时或者不稳定，极易造成危险。低延时、高网速、高可靠的5G技术，为解决这一痛点找到了“钥匙”。从2018年起，山东能源集团先后投入上亿元，组建研发团队攻关矿用5G技术，山东省也拿出上千万元的财政资金予以扶持。研发团队创新设计三层环型组网，全面提升信号传输的可靠性。2020年8月，企业顺利拿到矿用5G系统“安全标志证”。同年10月，全球首套矿用高可靠5G专网系统在鲍店煤矿正式投入运营。

“原来4G的延时大概是在2～3秒，使用5G之后，延时在25毫秒左右。”鲍店煤矿调度信息中心技术主管梁庆朋介绍，在智能化综放工作面上，分布着50多个高清摄像头、1000多个传感器，利用这套5G专网系统，可以将现场画面、压力、温度等信息实时传送到地面控制中心。

据了解，鲍店煤矿采煤工作面部署4台矿用5G基站，在溜头溜尾每2台矿用5G基站与矿用5G基站控制器之间组成环型链路，其中位置相同的2台基站按照异频部署，并部署矿用边缘计算控制器，实现本地业务数据分流，降低数据传输时延，提高系统组网可靠性。

鲍店煤矿还利用山东能源集团自主研发的高精度惯导定位导航及工作面自动取直算法系统，结合5G CPE将高精度惯导装置采集到的采煤机姿态、位置等参数数据，以及5G高清摄像仪采集的现场音、视频等信息回传至采煤控制中心及矿调度指挥中心，为实现采煤工作面三机一架的有序协同联动和连续高效作业提供了技术支撑。

“借助5G专网，依托‘最强大脑’，让工作人员在地面平台上就可以远程操控地下几百米的采煤设备，实现无人智能化开采。” 梁庆朋表示，采煤机主控系统配置SGC模块，实现了包括端头三角煤在内全工艺段的记忆截割，记忆截割率达93%以上；及时调整优化跟机移架程序，自动跟机率达90%以上；时序控制自动放煤采用自动一刀一放、人工两刀一补方式，每刀自动两轮放煤量达75%。

如今，矿井员工不再需要亲自去操作设备，只需拿着遥控器，进行巡检视检。大部分时间，开采设备都是在自动化运行，只有出现异常情况时，工作人员才会拿着遥控器去干涉处理，这样不仅使井下员工脱离了高粉尘、空气流通不畅的工作环境，摆脱了高强度的体力劳动，极大地保障了人身安全，而且还使产能提高一倍以上。

打通“全身经脉”

在鲍店煤矿矿灯房，即将下井的职工们只需要通过“便携仪智能化管理系统”刷脸，就能快速地获取属于自己的下井装备。

“现在领矿灯和自救器，再不用排队等待了，节约了不少时间。”据鲍店煤矿副矿长骆建营介绍，依托智慧化园区系统，职工可通过刷脸方式实现考勤、用餐、出入矿井，以及领取工作服、便携仪、矿灯等“一站式”服务。

按照国家煤监局“四化建设”要求，鲍店煤矿坚持“专业融合、数据共享”原则，充分利用互联网、云计算等技术，全面建成集智能考勤、智能消费、智能发放为一体的智慧化园区系统，以及集煤炭生产、设备运行、生产调度、人员定位、安全监测等一体化综合信息管控平台，实现了统一场景下各系统运行状态的集中展示与实时管理，为设备远程操控、数据智能分析、精准监测预警、科学合理调度等提供了坚实保障。

在鲍店煤矿，人员精确定位系统应用UWB技术，定位精度达0.3米，实现了井下人员数量、作业区域和行走轨迹实时查询；安全监控系统应用综合分站、新型电源、激光甲烷传感器等设备，可实时监测井下有害气体浓度、环境参数和机电设备运行状态。

据了解，在2021年9月18日矿井顶板事故演练中，利用应急协调指挥系统，安全监控、人员精确定位、语音广播等多系统链路融合，迅速通知井下作业区域的所有人员，全程仅用了不到3分钟。矿井安全应急保障能力得到淋漓尽致的展示。

鲍店煤矿还积极搭建冲击地压预警平台，建成冲击地压监测预警中心，可实现全矿井各监测设备数据和工作状态综合展示、实时更新和统一管理。安装井下采掘作业区域精确定位系统、井口智能安检系统、智能化矿灯便携仪无人值守发放系统等，全面升级人员智能化系统管理。

练好“强健内功”

“装备升级是引领智能开采的原动力，要让智慧矿山展现‘真功夫’，装备升级这个‘牛鼻子’必须得抓牢。”面对矿井高质量发展新要求，郭英坚定地说。

按照山东能源集团打造安全、绿色、智能、高效“四型”矿井的要求，鲍店煤矿制定智能化矿井建设实施方案，选择配备国内外最先进智能装备，纵深推进数字化矿井建设，高质量建成集全面实时感知、集约融合共享、高效协同运行的综合信息管控系统、智能化集控中心、5G+万兆环网等，打造了“自动控制为主，人工干预为辅”的智能化生产新模式，矿井各系统智能化建设水平实现大幅提升。

坚持以工业互联网和矿山物联网技术为基础，结合矿井生产系统、环境安全、精确定位等系统，充分应用大数据融合分析、预测预警、综合自动化三维展示、三维GIS-全息地质模型构建等功能，构建形成了全面感知、实时互联、动态预测、协同控制的综合信息管控平台，实现了多部门、多专业、多层面集中应用、交互共享和决策支持，以及智能操控与协同联动控制，有效提升了矿井综合管理效率。

积极打造数字化辅助运输交通系统，高效采用单轨吊、胶轮车等运输装备，全力构建地面装车至采掘工作面料场的“一站式”直达运输新模式。打造人员入井后乘坐胶轮车至各智能化综放工作面“半小时”工作圈，既节省了体力，又节约了时间，每年可创效500余万元。

深入实施机电系统自动化、智能化升级改造，实现重点区域、关键岗位远程控制、无人值守、动态巡检。其中，井下供配电系统实现无人值守、运行监视、故障录波分析，以及遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”功能；排水系统实现无人值守、远程数字传输、地面集中可视化监控；主煤流运输系统实现设备点检、误入报警、专家智能决策、语音互联互通等功能，井下11条主运胶带及5台给煤机全部实现远程集控。其中，6条胶带机实现无人值守，有效形成了“少人则安、无人则安”的安全生产新格局。

“现在我们通过装备升级，实现了减员提效、安全高效的目标。”据鲍店煤矿采煤副矿长徐长厚介绍，单轨吊运输系统的应用，创下了国内单轨吊远距离、大坡度、整体支架安全直达运输等多个纪录；双臂锚杆钻车的应用，使支护效率提升了30%以上；智能化开采的应用，综放工作面生产人员由每班需要14～16人，减少到现在的7人，减少用工50%以上。

激发“持续动能”

在鲍店煤矿办公楼西侧，有座不起眼的蓝色小楼，被矿区职工家属亲切地称为“大师的摇篮”。

这座蓝色小楼是鲍店煤矿于2015年4月在煤炭系统首家建成的“大众创新、全员创效”基地，被评为“山东省技师工作站”。基地设有山东能源集团劳模（技能大师）创新工作室10个、矿智能化生产创新工作室1个、“兖矿工匠之星”创新工作室1个，其中3个被评为煤炭行业技能大师创新工作室。

基地成立以来，累计完成创新创效项目2600余项，创造了可观的经济效益。其中，《瓦斯异常区瓦斯与煤自燃耦合规律及协同预控技术》等13项科技成果获得省部级以上科技进步奖、技术创新优秀成果奖；《特厚煤层大断面巷道顶煤连续化高效控制关键技术及应用》等14项成果达到行业国际先进水平；25项专利获得国家知识产权局授权。2018年10月，“智慧煤流运输系统创新项目”参加全国“双创周”展演。

为打造智能化建设“高端智库”，鲍店煤矿还将智能开采与创新人才培养相结合，在综采二区精挑细选出20名业务技能熟练、综合素质高的大专以上学历职工，成立了大学生班组。自成立以来，大学生班组所有成员自我加压，在从设备组装、调试到自动化系统的安装程序、运行原理，再到日常维保等专业知识的学习和普及工作中，积极发挥着青年先锋的担当作用。

“大学生班组每个人的学习能力都很强，他们利用一切机会，主动与区队技术员交流，把智能开采中遇到的难题逐个攻破。”据综采二区区长王彦明介绍，这种学习精神有效带动了全区比学赶超的氛围，推进了智能化开采的全面应用。

敢为人先、敢打硬仗，这支年轻的队伍率先“操刀”试验自动割三角煤程序。他们充分发挥一专多能优势，从操作支架、智能操作、检修维修等入手，承担下新工艺在智能化综放工作面的试验应用及推广工作，为煤矿智能开采技术的日趋成熟固本夯基。

在智能矿山建设的征程上，只有起点没有终点。鲍店煤矿将继续坚持以“高可靠、重装备、用人少”为方向，大力实施创新驱动战略，突出装备升级、工艺改进和关键技术攻关，加快推进“四型”矿井建设，坚定不移打造“世界先进、国内一流”的智慧矿山。