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向标准看齐,打造智慧矿区

————走进陕煤集团陕北矿业张家峁公司



2021-04-30 10:13:18 中国煤炭报   作者: 记者 王世雅 通讯员 郑钦月  

张家峁公司正在形成智慧煤矿标准化技术架构:基于一套标准体系,构建一张全面感知网络,建设一条高速数据传输通道,形成一个大数据应用中心,开发一个业务云服务平台。

前不久,记者走进陕煤集团陕北矿业公司党委书记、董事长郭佐宁的办公室时,他正在和机电物资管理部部长习晓交流刚发布的智能化标准。这个由陕西煤业股份公司出台的智能矿井建设标准和验收办法,细化了智能化建设的要求,适用于该公司所属矿井,让管理者有了抓手。

“马上让矿区宣贯。”郭佐宁对习晓说,“以各矿区评分分值为依据,逐条对照标准,争取在最短的时间内对标对表、查漏补缺。”

从摸索前进到形成标准

在国家首批71处智能化示范矿井建设名单里,陕煤集团占了7处,其中陕北矿业公司有3处,坐落在神木县北郊的张家峁矿业公司(以下称张家峁公司),就是其中之一。

这家成立于2006年的国有股份制企业,井田面积达51.98平方公里,核定年生产能力1000万吨,曾是两化深度融合、5G+智能矿山创新应用等典型示范企业。

从2010年全面机械化向自动化迭代开始,张家峁公司走过了3个阶段,才形成了智能化矿井的雏形。2009年试生产后,张家峁公司信息化与自动化建设以单系统监测数据为主,个别区域如排水实现了自动化,但效果不是很理想。

2015年左右,张家峁公司迎来自动化建设的黄金期。他们把控制系统从井下延伸到地面,先让采煤在井上“一键启动”,接着取消了泵房,变电所和污水处理站采用“无人值守、有人巡视”模式,再接着选煤厂、销售装车系统等业务系统也实现了无人化。

“当时我们想着让自动化往深里走,在建设过程中形成了几种管控系统。”亲历智能化发展过程的张家峁公司副总经理薛忠新告诉记者,“比如‘1+9’总控分控自动化系统,就是1个调度总控中心加9个独立分控中心,涵盖矿井主运输、供电供排水、水处理、安全监测、洗选、销售等,实现了主要生产系统的远程集控。系统运行效果比较好,直到现在我们还在沿用。”

“总控全监控、分控管操作、现场保运行。”除了受益明显的总控分控自动化系统外,一体化网络传输平台、私有云数据中心、经营管理一体化智能管控平台等系统,不仅改变了张家峁公司职工的办公习惯,还促使其踏上了全面建设智能化之路。

“在大家还不知道矿井‘一张图’概念的时候,我们就已经开始探索怎么做了。2016年底,我们做出了‘一张图’,把矿井资源、生产状况、安全监测等信息集中起来,真正实现了统一管理。”薛忠新说。其中,三维剖切和多地层、多勘探线同时剖切绘制剖面图的功能,已经达到了行业领先水平。

2019年至今,被张家峁人称为“第三次创业”。早在2018年,张家峁公司便开始向智慧煤矿奋进:与中国工程院院士王国法团队合作,做好顶层设计;对现有监测监控系统进行改造,网络传输、地理信息、原煤运输等辅助系统全面升级;应用无人驾驶、5G等先进技术,启动云计算大数据基础平台建设等。

“这次改造的核心转移了,我们要从总体构架上去改变,重塑煤矿底层逻辑,把管理融入到信息系统里,把数据标准做出来,证明智能化模式的可行性。”薛忠新说。

2020年4月底接任张家峁公司党委书记、董事长的张建安认为,相比新建矿井拥有天然的建设优势,边生产边改造的矿井更要处理好效率与安全的关系,认真对待智能化建设工作,使“技术智能”升级为“文化智能”。

在机电技术部下设智能化办公室、生产效率与工资绩效挂钩、分类分级开展智能化培训、园区建成可容纳多辆私家车的立体车库……张家峁公司智能化建设正走向实体化和规范化。

“经过3年时间,张家峁公司该有的系统都有了,接下来就要解决设备软件之间的衔接与融合等现实问题。”张建安说“,张家峁公司作为试验田,目的是要形成标准或规范,为行业作出一点贡献。”

从矿井智能到矿区智慧

下井前,记者来到张家峁公司调度指挥中心。该中心副主任白玉军告诉记者,目前该公司已建成1个5G+厚煤层、2个中厚煤层和1个薄煤层智能化综采工作面。其中,15211、14211智能化综采工作面设备完成安装,正在调试。记者从监控屏幕上看到,采煤机、转载机、皮带运输机等正在流畅运行。

记者跟随综采二队党支部书记张力下了井。2014年从西安科技大学毕业后,张力来到张家峁公司。他告诉记者,那时的井下“跟现在的条件差不多”,但设备的标准化和精细化管理越来越扎实了。比如,码放整齐的小工具和走向标识清晰的电缆线。

“‘峁’是小山包,我们是在山上采煤。咱们现在是绕着山心往上爬,一会儿就到15211工作面了。”张力边说边停住车,给正在升井的车让了道。

井下的控制台,不仅控制着采煤机和液压支架等主要设备,而且监控着矿压、矿井水等数据。“你看这个小黄点就是采煤机,现在它在第15架位置。下面绿色的这条就是它的推移线,支架工况的状态都能看得到。整个工作面设备的操作,在这儿就能实现。”张力说。

此时的工作面正处于检修状态,等待着下一波矿工的到来。“我们采煤班从今年2月开始取消夜班,掘进班那边也改成二六制了,1个班是6个小时。”张力说。

掘进效率低是煤炭行业智能化建设的短板。如今,张家峁公司的掘进工作面,应用了掘锚一体机,利用数字化监控系统,实现了远程多机协同、人机协同,解决了整体工况参数监测、机身自主定位导航等问题。目前,张家峁公司实现了单班最高进尺65米,在15212胶运顺槽实际月进尺达到2702米。

智能化原煤运输系统、全矿井智能通风管控系统、矿井水资源智能管理系统的建成,带动了辅助系统的全面智能;回风巷、变电所、胶带机移动巡检仪的应用,让监控变得更有效率。通过3D监控、定制化自动配煤、重介质密度智能控制、煤泥水自动加药压滤,该公司选煤厂成了我国煤炭洗选领域的示范性项目。

“以前,全矿井23个通风点得靠人工测数据,井下几十公里要全部走完,好几天才能测出来,之后再出报表进行分析。现在,我们两三分钟就测完了,同时数据都到系统里了,我们随时可以调用分析。”薛忠新说。

如今,张家峁公司井上井下23个机房硐室、66个操作岗位实现了“有人巡检、无人值守”。截至2021年3月底,该公司实现安全生产超4300天。光是选煤厂的自动化改造,每年产生的经济效益就接近1200万元。

“我2014年刚来的时候,这里没有文体中心,没有智慧中心,没有立体车库,没有单身公寓,只有一个村儿。如今,这些都有了。”张力笑着说。

戴上VR眼镜,职工可以走进纪念馆,身临其境地学党史;利用综合管控平台,职工可以查看销售数据,在手机上办公;通过“煤亮子”数字平台,职工可以采购矿用设备配件,购买外包服务;利用创客中心,职工可以实地集中讨论,解决实际难题。

张家峁公司井下经常跑着一辆无人驾驶试验车。去年试验阶段,这辆车自主行驶到乘车点与装载点后,自动停车;等人和物料上车后,再自动驾驶到井下巷道,并自主返航到地面。今年,他们准备让车辆自动把物料装好,再到工作面卸载,真正实现无人驾驶。

张家峁公司正在形成智慧煤矿标准化技术架构:基于一套标准体系,构建一张全面感知网络,建设一条高速数据传输通道,形成一个大数据应用中心,开发一个业务云服务平台。目前,张家峁公司92个在用系统正在集成和优化,推动各子系统功能的对接和调试。

按照张家峁公司矿井巨系统相关建设项目的设想,未来的智慧煤矿将打破时空限制,技术深度融合,数据高度利用,管理平台化、功能集中化,用更少的人干更多的活。即将建成的智慧中心大楼,标志着张家峁公司正在朝这个方向努力。

从规范行为到改变认知

智能化建设工作机制是在摸索中逐渐形成的。对于陕北矿业公司来说,确定各矿区建设特色和推进工作进度是关键。

“我们要做行业标杆,就要走在前面,相应的工作就要提前做。我们每周都要到各个矿区检查,每月召开推进会,每季度进行考核,从整体上强化执行。”习晓表示。

参考陕北矿业公司的推进模式,张家峁公司设置了同样的机构,统一认知和强调实效。

“我们要想明白做这个事是为了什么,内生动力是为了矿工工作的安全和体面。技术不能是花架子,要能在煤矿用上。”张家峁公司智慧化办公室主任范生军说。

如今,智能化建设面临一些细节难题。比如,国产采煤机、电液控等装备故障率较高,自动跟机拉架不能一次到位,惯性导航、雷达等精确度不高;多数掘进技术和装备无法实现掘进同步,井下泛在感知网络、人员及车辆精确定位、采掘工作面高精度三维地质模型绘制、矿井灾害探查等方面尚处于起步阶段;复合型技术人才严重缺乏等。

“现在,智慧煤矿建设的一个核心问题就是,多源异构数据如何进行深度融合,比如通风、供电供排水、机电等系统之间都是相互独立的,而且数据接口和协议标准都不一样,这就浪费了很多数据的价值。”

关于数据价值的讨论,陕北矿业公司分管机电智能化的副总经理牛虎明有同样感受。“数据是跨界的,如何自动抓取是关键。提取出来要能按照标准去建设,给智能化做决策。今年,我们在做智慧矿区的方案,简单说就是打通数据界限,统一数据接口,扩展数据来源。”牛虎明说。

“未来的智能化就是谁的数据资产越多,谁就越能出标准。”牛虎明向记者介绍,去年12月,他们与中国煤炭科工集团合作的综采设备配套标准化项目,内容包括煤层地质赋存条件、工作面设备选型规范、综采装备系列化选型设计等,为所属矿区提供了依据。

“很多系统上了之后,矿工不会操作也没意义,必须打通应用的‘最后一公里’。”薛忠新表示。

为提高人员素质,陕北矿业公司开展了新一代信息技术暨智能化矿区建设专题培训。他们从2020年7月开始,计划用2年时间,围绕该公司《智能化矿井建设实施方案》,分层、分专业、分批次地开展培训,提升中高层管理人员的认识和管理能力、技术人员的应用和创新能力、操作人员使用和维护设备的能力。

“智能化建设是‘一把手’工程。”为提高专业水平,牛虎明去年考取了辽宁工程技术大学相关专业的全日制硕士研究生“‘,大脑’建立起来了‘,四肢’也要发达,所以必须与时俱进,多学习、多实践。”

“智”者说

智能化系统要在应用中提升

郭佐宁

如今,煤炭工业正在加快推进高质量发展。装备升级了,思想也要与时俱进。要牢记“以人为本”的理念,“井下无人化”是我们的目标,安全永远是煤矿的基本要求和前提。尽管新事物诞生时,大家的认识程度可能存在差异,但这是正常的,当技术经过几年的推广变得成熟后,大家有了参与感,就能体会到推进智能化发展的必要性了。

在这个过程中,领导干部先要认识到,智能化建设是“一把手”工程。在智能化建设上,我们大力投入资金、加强管理,成立了由班子主要成员负责的专班小组,跟科研院所合作,整体规划建设方案和路径,按照路线图去推进。在推进过程中,我们制定了相关规定并进行考核,对各级负责人都有要求,达不到要求有处罚。比如,今天8小时你干了什么工作?这里面有没有涵盖智能化方面的工作内容?有没有完成指定的计划目标?很多工作其实是规范。通过制度的强化,让智能化建设工作越来越规范,管理也越来越规范。

当然,很多系统不能说建好了,装个样子、当个摆设,一定要把它充分地用起来,用的过程中会发现问题,要不断改进和提升。没有人敢说自己完成了智能化示范矿井建设,而是要根据煤矿不断变化的需求、技术的更新迭代,在应用中提升和改进。

现在,按照设计方案,各个单位都在逐步实施。我们的采煤效率提高了10%,我们的掘进效率至少提高了30%,一些装备已经达到了国内先进水平。我们有些矿区井下运输系统实现了远程控制,个别矿区实现了无人驾驶。今年10月,陕北矿业张家峁公司要建成第一个全矿井智能化的样本。

以后,煤矿的职工会越来越少,素质会越来越高。过去,高素质人才不愿意来;未来,我们要挑着要一些高素质人才。煤矿不再是“傻大黑粗”,社会对煤矿的刻板印象会改变,这就是我们这代人的使命。

(作者系陕煤集团陕北矿业公司党委书记、董事长,本报记者王世雅整理)




责任编辑: 张磊

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