徐矿新疆片区煤矿智能化建设:以“智”促“治”开新局

发布时间:2022-08-17 点击数: 来源:《国企》 作者:张歆 责任编辑:张尧

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今年是徐矿集团进新疆创业的第20个年头。盘点徐矿在新疆20年的发展史,数字赋能智慧矿山建设是一件不得不提的大事。


刘师傅是2004年从徐州本部转战新疆片区的徐矿职工,谈起当初在新疆采煤场景时,他至今记忆犹新:“那时我在天山矿业公司生产一线,经历了摩擦支柱支护、单体液压支柱支护和综合机械化采煤,采煤工艺的不断变迁,我们的劳动强度一天天变小。”


如今,让刘师傅更加开心的是,徐矿集团新疆片区几家煤矿先后建起智能化采煤工作面,在生产方式、人员组织、管理模式等方面都发生了深刻变化:从井下采煤机、液压支架、刮板输送机“三机”协同,到地面宽敞明亮的智能化调度指挥中心;从精准定位、远程遥控的代步“网约车”,到煤、矸、水、电等各条运输专线上巡查值守的AI“电子眼”;从“一块屏”“一张网”“一个库”“一朵云”,到号称“矿山大脑”的智能综合管控平台……无一不展现出机械化换人、自动化减人、智能化无人的显著优势。


全系统“智”造,“矿山大脑”助力煤矿绿色开采


“请确认各岗位设备状态是否正常?”


“井下一切正常,具备远程开机条件,可以授权。”


走进新疆分公司生产调度指挥中心,透过监控大屏,记者看到了各生产矿井“遥控”采煤的场景:宽厚的煤层间,采煤机所到之处,煤流滚滚;一眼望不到头的液压支架,为采煤机搭起一条畅通无阻的乌金走廊;采煤机前端滚筒与支架上方护帮板总是保持着“若即若离”的微妙关系,就像两条“无限接近但永不相交”的函数曲线;工作面上不见一人,所有设备均在“无人驾驶”的状态下自动运行。


如此默契的配合,现在已经成为徐矿集团新疆片区各生产矿井的工作方向,各单位以新理念、新设备、新技术、新工艺为引领,通过智能化改造、数字化升级,攻克了一系列传统煤炭生产方式无法解决的技术难题,先后建成了包括采煤、运输、掘进、机电、排水、通风6大专业在内的智能化应用系统和具备一网统管功能的“矿山大脑”,为助力煤矿绿色开采和优质产能释放注入了强劲动能。


“我们以煤层GIS系统提供的地质数据为参考基础,以工作面煤流监控管理系统提供的分析结果为决策依据,以真实物理场景来驱动三维虚拟系统,通过实时修正工作面截割模式,来自动调节采煤机推采速度、刮板输送机运行速度、掩护支架的跟机移架方式与移架速度,最终实现割煤、运煤、移架‘三机’协同联动、智能运行。”新疆分公司副总经理王直亚向记者介绍了“矿山大脑”的“思考方式”。


其中,对复杂地质条件下采煤机推采速度的精确控制是一大关键性突破。在天山矿业公司生产调度指挥中心,记者见到了实现这一突破的“利器”——工作面推采速度智能调节分析系统。“我们在分析矿山压力、岩层控制及弹性力学的基础上,建立了考虑三角载荷的坚硬顶板弯矩、剪力、挠度及弹性能的解析解,分析出推采速度对覆岩关键层弹性能积聚和释放的影响规律。以此为依据,技术人员将每日微震总能量输入程序,通过观察3天内预警测点的个数,就可以确定实时推采速度。”调度指挥中心工作人员向记者介绍说。


以“智”促“治”,在煤炭行业内树起首创“标杆”


支架自动跟机率是衡量煤矿智能化技术应用水平的一项重要指标。就这点而言,徐矿集团赛尔能源公司走在了全新疆前列。


“当采煤机正常推移时,工作面上安装的各种编码器和传感器会实时采集、统计、分析和反馈运行数据,让支架按照事先编写好的指令程序进行自动支护。一般情况下,这个过程是不需要人工干预的,但在一些特殊情况下会出现例外。在实际生产过程中,人工干预次数越少,支架自动跟机率就越高。”该公司智能调度控制中心副主任李杰一边说,一边打开电液控支架远程控制面板。只见红绿相间的“之”字形曲线交织密布,跟随采煤机的推移轨迹不断向前伸展,红色代表自动运行,绿色代表人工干预。记者粗略估计,红色部分至少占整条曲线的90%以上。


将镜头转向夏阔坦矿业公司榆树田井,这里正在建设的是全疆首个薄煤层智能化工作面。


2021年10月,一场围绕“小空间里施展大智慧”的科研攻坚行动在夏阔坦矿业公司拉开帷幕。5个月的时间内,该公司机电副总师李明惠率领技术团队前往全国各地开展调研,认真学习借鉴类似条件下煤矿智能化建设方面的经验,在经过大量数据对比分析后,初步确定了工作面布局、综采设备选型、5G网络架设等一系列具体方案。


“在安装过程中,我们遇到过很多意料之外的情况,通过大胆尝试、创新突破,最终都得到了妥善解决。针对工作面‘过煤量’不足的问题,我们更改了电缆线型和布线方式,在帮助采煤机成功‘瘦身’的同时,顺利实现了‘上不碰矸,下不漏煤’的既定目标。针对采煤机下煤流‘脱轨’问题,我们变滚筒外旋为滚筒内旋,利用动力学原理将原煤落点有效控制在合理范围之内。为最大程度减少掘进工作量,我们重新设计生产布局,将33节开关列车统一放置在专门留出的下4煤集中供液巷,用1次施工换来了今后6年的一劳永逸。”李明惠说。


在天山矿业公司,庞大的主煤流运输系统共包括11部带式输送机,运量负荷高、转载环节多、地形变化大,很容易出现原煤卡堵、皮带跑偏、异物掺入等突发情况。该公司经过多次虚拟建模和现场测试,制定出“化零为整”的解决方案,让11部机器从“各自为政”变成“协同作战”,最终实现了煤炭运输的动态观测、远程控制、无人值守和智能联动。


不管是采掘机运通哪个专业,还是产洗储运销哪个环节,徐矿集团将物联网、云计算、大数据、机器人技术与煤炭开采利用深度融合,在全疆范围内树起一个个首创“标杆”,书写了以“智”促“治”的徐矿“样本”。


智能化培训普及,职工争做有“智”之士


近年来,随着徐矿集团新疆片区智能化建设步伐的持续加快,大量新设备、新技术不断引入,致使人员素质和硬件配置之间产生了不同程度的断档。如何让职工尽快提升智能化技术水平、怎样更好地实现“人机合一”,成为各单位一直在深思熟虑和着力解决的问题。


本着“硬件与软件并重”的原则,各单位先后出台了“十四五”智能化人才发展规划,在打造科研型、技术型、技能型“三支智能化品牌队伍”上不断摸索尝试,取得了一系列积极显著的成效。


“刚开始引进智能化设备的时候,很多职工用起来不习惯、不顺手,生产效率不仅没提上去,反而降了不少,所以连碰都不想碰。后来经过虚拟特训,他们慢慢摸到了窍门,尝到了甜头,现在离都离不开了。”天山矿业公司机电科副科长陈煜琦见证了职工对智能化从“厌”到“爱”的转变过程。


记者走进该公司智能化培训中心,亲身感受到了陈煜琦所说的“虚拟特训”。只见一名职工站在一台蜂巢状教学设备中央,手持遥控手柄,头戴VR眼镜,科技感十足。一台液晶电视悬挂于“蜂巢”上方,将“镭射眼”眼中的“世界”同步投射到画面上,引得周围职工纷纷跃跃欲试。


“太逼真了,就像到了工作面现场一样”“用这种方法一次就学会了,比看书本管用”“在这里想练多久都可以,练熟了再到井下大显身手,磨刀不误砍柴工”……“线上虚拟+3D仿真+基地实操”的智能化教学模式在天山矿业公司收获了超高人气。


没有“黑科技”设备,夏阔坦矿业公司则采用“以少数人带动多数人”的教学思路,让“走出去”与“请进来”相结合,选派一线技术人员前往知名科研院所与设备生产企业接受培训,同时邀请行业内著名专家学者来公司授课,利用班前会时间举办“电液控支架操作流程及常见故障处理”培训班,确保职工不仅“学得会”,而且“用得好”。


赛尔能源公司通过开展岗位练兵活动来不断激发职工学习智能化技术的热情,坚持理论与实操两手抓、线上与线下同发力,让职工在比学赶超中形成“肌肉记忆”。另一方面,结合集团公司产改政策,大力实施“英才名匠”计划,成立智能化应用创新工作室,搭建机电、采煤、通防及防治水、安全管理、经营管理五大平台,为广大有“智”之士提供了施展才能的广阔舞台。


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