从建成首个自动化工作面到建成首个煤矿高精度透明工作面+“数字孪生”系统+5G无线通讯技术的无线网络应用场景,11年来,宁夏煤业公司金凤矿通过应用采掘智能化技术、开展固定岗位无人值守系统建设、突破智能化关键技术等,金凤矿在智能化矿井建设进程中实现了从“零”到“N”的精彩蜕变,全员工效提升25%。3月30日,金凤矿顺利通过国家首批智能化示范煤矿验收,达到Ⅱ类中级智能化示范煤矿。
智能开采成果丰硕
进入金凤矿自动化工作面,眼前的智能化采煤设备让人眼前一亮,调度指挥中心下达的指令不时传来,工作面运行井然有序,各个细节则尽显现代化、智能化、标准化的气息和壮丽刚劲之美……
而在智能化矿井建设之初,面对技术、软件、程序等名词,将信息化、自动化、数字化技术做到有机集成,对于习惯了人工操作设备的金凤矿员工而言,这些都是未知的领域和全新的命题,智能化矿井如何建设、方向在哪,当时的金凤人还没有头绪。
一场从零起步、与时间赛跑的智能化矿井建设攻坚战就此打响。按照智能化建设总体设计方案,该矿对科技创新团队、智能化管理机制、系统操作规程等建章立制,并专门开设智能化建设专班,常态化开展外培内培,邀请厂家专业人员到矿解惑授业,大力培养信息化人才队伍,不断壮大智能化矿井建设中坚力量。
自2012开始建设智能化工作面至今,金凤矿实现了从薄煤层自动化开采到复杂地质条件下智能化开采的常态化应用,先后在6个薄煤层工作面成功应用采煤机惯性导航自动控制成套装备、技术。通过应用支架自动快速跟机移架、自动成组推移刮板运输机,自动生成矫直曲线自动找直等关键技术,实现了远程视频监控及覆盖全系统的集中联动控制,为该矿智能化矿井建设奠定了坚实的基础。
攻克全透明智能开采技术
“这个工作面共有170个液压支架,每个液压支架都安装了压力传感器,能感知到来自顶板的压力大小,我们从数字孪生体的大屏幕上看到这根柱子变成红色,表示来自顶板的压力已经超压了,通过安全阀自动泄压,变成绿色表示欠压,系统通过投入自动补压功能,为实景中的欠压柱子补强压力。”金凤矿主管信息化工作的副总工程师张铁聪介绍,依托这些数据和模型,操作人员可以更为精准地判断出设备的运行状态。
自2021年起,金凤矿联合北京大学、龙软科技有限公司、中美科工集团积极探索在复杂地质条件下实现透明化自适应智能开采技术,并率先在011815工作面实施地质透明化智能开采,利用槽波勘探、地质雷达勘探等精细物探手段和矿井地质勘探基础数据,构建了工作面透明地质、设备模型,基于地质模型建立了井上下1:1实景的数字“孪生”系统,实现了地面远程作业更方便、更直观的透明可视化管理。
实施过程中,针对技术难点,该矿积极与北京龙软、天地玛珂公司合作,克服技术难关等各种困难,先后更新电液控程序5版,对天地玛珂与龙软科技系统融合、机尾三角煤截割、工作面防上窜下滑程序进行调试更新;对011815风机两巷超前支护形式进行变更,全面取消超前单体支护;对采煤机自适应截割精度进行现场比对调校,补偿系统下发数据,实现自适应截割精度达到误差不大于200mm的既定目标;对工作面运输三机到顺槽三条胶带输送机进行调试,实现集控及随煤量进行皮带调速;使用人员精确定位系统,开发支架防止误动作功能;通过5G网络及工业环网,实现视频数据、控制数据双通道冗余等。自2022年11月份开采至今,工作面综合开机率88%,自适应采煤达到91%,常态化使用自适应截割。
智能元素让矿井“耳聪目明”
在推进智能化矿井建设的过程中,金凤矿坚持从自身实际出发,以技术升级和新技术应用为主线,坚定不移依靠科技走煤炭生产智能升级之路。
在推进采煤智能化建设的同时,金凤矿坚持技术迭代,积极探索掘进智能化建设,先后在4个掘进工作面全部配备掘锚一体机+掘进远程集中控制+皮带运输集中控制+自移机尾,实现了视频全覆盖+集中联动控制;引进基于机器视觉的智能视频采集、分析、控制装备系统,实现了胶带运输的智能调速、防纵撕、人员违章行为拒止、物料堆积检测等功能,起到了节能降耗的效果,达到了安全预控目的;实现入井人员安全监察、行为监督及巡检管控、有毒有害气体预测、SOS求救的数据共享和可视化管理;联合校企成功研制巡检机器人应用于井下变电所,实现了环境参数自动检测、移动视频图像采集、设备运行监测、诊断等功能,构建起“一套体系高效统管,一部手机直通金凤”的智能管理格局,让煤炭生产更加“耳聪目明”。
变化,见诸于具体而微的数字里,也印刻在闪光的足迹中。在推动辅助系统智能升级的进程中,金凤矿先后在矿井主运输、供电、排水等系统实现远程视频联动集中控制,减少固定岗位120余人次,矿井井下作业人员由每三班700人左右减至现在每三班不到500人左右,初步实现“少人则安”目标。
抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来。构建全矿井多单元、多系统集成的智能煤矿体系,全面实现生产要素和管理信息的数字化精准实时采集、网络化实时传输、可视化展现,达到智能化运行全覆盖是金凤矿坚定不移的工作目标,朝着这个目标,全体金凤人笃行不怠,踔厉奋发,让矿山不断焕发新的生机。(通讯员 杨艳萍)