東義公司鑫巖煤礦探路「5G+智慧礦山建設」

2020-12-24 和訊

礦班子成員

地面操作臺

中央變電所

5G設備

智能化絞車房

調度中心

順槽控制中心

智能採煤機

呂梁東義集團煤氣化有限公司鑫巖煤礦始建於2010年2月,2008年4月由鐵法煤業(集團)有限責任公司與東義煤電鋁集團合資合作成立,是遼寧鐵法能源有限責任公司域外子公司,礦井核准生產能力為240萬噸/年,公司性質為國有控股,目前礦井正處於聯合試運轉階段。

2019年,隨著國家層面《關於在山西開展能源革命綜合改革試點意見》的出臺和山西省層面《山西能源革命綜合改革試點行動方案》和《山西省煤礦智能化建設實施意見》的印發,能源大市呂梁進入了能源轉型發展的快車道。加快煤礦智能化建設,是落實省委省政府決策部署的迫切需要,是煤礦安全高效發展的迫切需要,也是煤礦轉型發展的迫切需要。為此鑫巖煤礦從戰略角度出發,緊緊抓住山西省全面推進能源領域改革創新的機遇,在資金緊張的情況下,雙方股東順大勢、謀雙贏,凝聚共識,把推進礦井智能化建設,加快礦井轉型發展放在重中之重的位置。先後組織人員到山東、安徽、陝西等地進行智能化煤礦建設的學習和考察,並主動與科研單位、大專院校、煤機製造廠家聯合,實現協同創新、跨界融合發展。期間從頂層設計到目標規劃都得到了呂梁市委、呂梁市政府、呂梁市能源局、中陽縣政府、中陽縣發改局、中陽縣應急局和雙方股東的大力支持,2019年被呂梁市列為智慧礦山建設標杆企業。

鑫巖煤礦在智能化礦山建設方面的推進情況和取得的效果概況如下:

推進情況

實施過程中,鑫巖煤礦以現有基礎為起點、從自身實際需求出發,因礦施策,不貪大求全,本著頂層設計、加大投入、統籌規劃、系統優化、減人提效、本質安全六個基本原則,從2019年7月份開始先行先試,由點到面逐步實施,至今已建成2個智能化綜採工作面,實現了27個子系統智能化、20個崗位無人值守。預計到年末將實現32個子系統智能化,目前礦井智能化建設專項資金投入已達2.4億元。

一、改造礦井通信網絡,全面加快5G網絡建設

一是改造工業環網,率先應用5G通訊。從礦井整體發展戰略角度出發,先期完成了工業以太環網千兆升級萬兆的改造;後期與中國移動合作,率先引進5G通訊技術,並積極推廣井下應用5G技術。目前地面已經實現5G全覆蓋,井下5G基站計劃安裝55座,現已安裝43座,開通43座。井下中央變電所、水泵房、架空人車道、無極繩絞車硐室、1001工作面、501工作面已經實現5G控制系統和視頻系統全覆蓋,真正實現了遠程操控。

二是構建視頻監控系統,搭建綜合自動化平臺。採用先進的多媒體和計算機網絡技術,建成了覆蓋全礦井上下的高清工業視頻監控系統和礦井安全生產綜合自動化監控平臺,可對採煤工作面、煤流系統、中央變電所、水泵房、主副井絞車房、主扇、架空人車等重要地點進行全覆蓋監控,為安全生產、調度指揮、科學決策提供了直觀、可靠的手段。如今調度員只需輕輕一點滑鼠,井下的生產場景便一目了然,動態的生產過程便清晰可控。

目前礦井5G通訊、視頻監控系統、綜合自動化平臺和信息化調度指揮中心均已搭建完成,並順利運行。

二、加快推進設備集控改造,實現遠程控制無人值守

我們常說警察的夢想是天下無賊,那麼煤礦人的夢想就是崗位或井下少人或無人。礦井智能化是煤礦減人提效,實現安全高質量發展的重要途徑,為加快礦井智能化建設的步伐,鑫巖煤礦結合實際對煤流系統、主副井提升系統、斜巷絞車、主通風系統、主排水系統、井下中央變電所、採區變電所等設備進行了集控改造,實現了「一鍵」啟動、「一鍵」倒機、「一鍵」自動排水、「一鍵」送電等功能。目前鑫巖煤礦5條主運輸皮帶,主副井絞車房、中央變電所、中央水泵房、無極繩絞車硐室等20崗位都實現了遠程控制和無人值守。

三、提升運輸系統裝備水平,確保設備安全高效運行

針對小絞車運輸能力低、環節多、佔用設備多、人員多、安全管理難度大等難題,鑫巖煤礦率先引進柴油單軌吊,並從井下水平運輸石門910水平到N-1下盤區1001工作面運輸順槽和1002運回順,共計2100米運距,全部實現單軌吊運輸,解決了輔助運輸中使用絞車多、環節多、用人多、效率低、勞動強度大、安全係數低的問題。同時在井下十煤軌道大巷和1001工作面回順安裝了2部無極繩絞車,地面安裝了1部無極繩絞車,實現了1600米連續運輸,礦井運輸的安全性和快捷性明顯提升。

四、引入智能巡檢機器人,開啟以機代人「智慧之眼」

煤礦升級轉型,建設智慧化礦山,裝備替人是大勢所趨。鑫巖煤礦在主斜井及五煤材料上山、主副井絞車房、中央變電所和水泵房,都安裝了智能巡檢機器人。

巡檢機器人的應用,減輕了運維人員的巡視任務,降低了勞動風險,提高了巡視效率和對設備缺陷、故障查找的準確性和及時性。以機代人進行巡迴檢查,實現了無人值守和連續的、高質量的、長時間的往復巡檢和快速巡檢。真正實現了關鍵崗位機器人替代,生產過程智能化控制。

五、建設智能化工作面,掀開智能化開採新篇章

鑫巖煤礦兩個智能化綜採工作面,從採場設計、設備選型、安裝準備、地面聯合試運轉、採面安裝、現場培訓、帶負荷調試、廠家現場對接,到穩步運行,從啟初的水土不服到現今的按鍵操作,歷經了上百次的反覆試驗和帶負荷調試。目前工作面5G通訊及視頻、語音和數據三網融合通暢,三角煤參數設定、採煤機記憶截割、液壓支架自動跟機移架、乳化液自動配比、遠程供電供液、設備「一鍵」啟停等功能操作正常。

如今操作員只需坐在工作面順槽控制中心或地面調度指揮中心,通過安全確認,按下「一鍵啟動」按鈕,就會順序啟動泵站、皮帶、轉載、破碎、運輸機、支架跟機與採煤機,實現工作面整體協同聯動。

鑫巖煤礦矮採高和大採高智能化綜採工作面的建成,標誌著鑫巖煤礦率先實現了從機械化採煤到智能化採煤的歷史性跨越,掀開了智能化開採的新篇章。

初步成效

雖然鑫巖煤礦在「5G+智慧礦山」建設上只有一年多的時間,但從理論創新到成功實踐已實現了質的飛越,讓我們在實踐中找準了定位、攻克了難題、積累了經驗、開闊了眼界、嘗到了甜頭、實現了夢想、收穫了希望。

一、5G技術與煤礦融合發展

鑫巖煤礦應用5G通訊技術,成功建成了覆蓋礦區地面和井下主要採區的信息高速公路。5G技術的高帶寬、低延時、大連結,解決了智能化工作面開採時設備遠程控制延遲大、不精準的技術瓶頸,為生產實時性控制難題的解決提供了基礎支撐。實現了井上井下高清音視頻通話、各種數據的快速傳輸和設備遠程控制,使井下井上實現了無縫對接。8月18日,在「數谷呂梁,智贏未來」第四屆呂梁大數據產業發展大會「智能礦山」展區內,鑫巖煤礦攜手中國移動、華為、上海山源就井上井下實時通訊進行了現場展示。

二、「少人則安、無人則安」的管理理念得以踐行

通過智能化改造,實現了井下變電所遠程「一鍵」送電、中央水泵房「一鍵」自動排水、主運輸皮帶「一鍵」啟動、主通風機「一鍵」倒機、綜採工作面設備「一鍵」啟停控制功能,達到「有人巡視、無人值守」的全新工作模式,源頭上實現了「無人則安」。

三、「機械化換人、自動化減人」的目標初步實現

實施智能化改造後,壓風機房、主副井絞車房、中央變電所、盤區變電所和水泵房、主井皮帶運輸系統、井下暗斜井絞車、井下及地面無極繩絞車、架空人車等固定崗位,只保留了運轉系統巡檢維護人員,可減少76人。智能化綜採工作面的建成,實現了割煤、推溜、移架、運輸、噴霧等工序過程的智能化,工作面由原來的3名採煤機司機、4名液壓支架工、5名清貨工,變為1人遠程控制、1人安全巡視。綜採隊由原來的130人,減少到65人,減員50%。

四、安全效益明顯提升

智能化礦山建設,提高了系統的運行質量,實現了對設備的動態管理,減少了安全的人為因素,同時減少了設備的故障率,延長了設備的開機率,提高了設備的完好率,有利於防範化解安全風險。在實現煤礦轉型升級和本質安全方面邁出了實質性的一步。

五、經濟效益明顯提升

實施智能化改造後,減少了冗餘人員,實現了減人提效。可減少人員141人,噸煤成本降低15元/噸,人工成本減少 3000 萬元/年。工作面設備開機率提升至95%以上,單班最大生產能力達到1.2-1.3萬噸。

下一步規劃

按照山西省地方標準《智能煤礦建設規範》和山西省煤礦智能化建設基本要求及評分方法(試行)的相關要求,下一步將繼續完善礦井智能化硬體建設工程與軟體管理體系。

一是推進掘進智能化。在礦井竣工驗收結束後,將積極加大掘進裝備投入,引進和應用掘、支、運三位一體的高效快速掘進成套裝備,應用掘進遠程控制和掘支平行快速作業等先進技術,實現掘進智能化。

二是進行選煤廠智能化升級改造和井下矸石智能分選系統改造。

三是進行銷售系統智能化改造,優化銷售系統流程,做到車號自動識別、自動計量、精準裝載、線上結算,實現智慧營銷。

以前名不見經傳的「鑫巖煤礦」已躍入了公眾的視線,其社會知名度與美譽度在不斷地提升。

東義公司黨委書記、董事長宋偉林同志曾激動地說,東義公司鑫巖煤礦在轉型發展和智能化煤礦建設方面已經率先蹚出了一條新路。

方向有了,何懼路長。東義公司鑫巖煤礦在今後的工作中還將繼續加大智能化礦山建設的步伐,在智能化礦山建設的道路上,大膽創新、一「鑫」向前,愈行愈遠,為建設安全、高效、綠色礦井作出東義貢獻、樹立鑫巖標杆。

(責任編輯:季麗亞 HN003)

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