国家能源集团全力抢占“智”高点 全面推进煤矿智能化建设

2021-03-26 11:37  来源:国资委  浏览:  

截至2021年1月底,国家能源集团16个智能化煤矿示范工程已开工建设;智能化采煤工作面已建成25个,计划年底前建成65个;智能化掘进工作面已建成10个,计划年底前建成43个;智能化选煤厂已建成5个,计划年底前建成19个;5个露天煤矿已开展矿用卡车无人驾驶现场测试,1个露天煤矿已实现5台220吨矿卡无人驾驶编组重载运行;已研发应用5类21种煤矿机器人。

一直以来,国家能源集团致力于煤矿智能化顶层设计,成立煤矿智能化建设办公室,负责统筹协调、经验共享、检查督导、年度考核等工作。各涉煤子分公司作为智能化建设工作的主体单位,负责建立组织机构、逐级落实责任、健全考核机制、建立人才体系,全面推进煤矿智能化建设工作。

国家能源集团榆家梁煤矿综采工作面调度室

神东矿区:全面对标世界一流

在神东榆家梁煤矿43101薄煤层智能综采工作面,巡检机器人来回穿梭,国家能源集团神东煤炭相关负责人在现场详细介绍实现自主智能割煤的“秘密武器”——三维激光扫描巡检机器人。

“这种机器人通过智能摄像头、惯性导航系统、三维激光扫描装置,可以替代煤机司机的眼、耳、皮肤,实时监测和准确记录工作面煤层地质变化和煤机、支架的运行轨迹。”王存飞说,“它的最大巡检速度可达每分钟60米,10分钟内可完成工作面的扫描。通过对比工作面各项数据和智能分析,自主制定未来10刀煤的割煤策略。”

井工煤矿综采工作面智能开采是国内外煤炭行业长期的研究方向,但受煤层赋存变化大、探测手段少、物探精度低等限制,综采智能化很长一段时间只能局限在记忆割煤的技术上。

面对这一挑战,国家能源集团开创性地提出“基于精确三维地质模型和扫描构建工作面绝对坐标数字模型的自主智能割煤技术”,并在神东榆家梁煤矿43101薄煤层智能综采工作面成功应用,解决了长期困扰智能化开采的煤岩无法识别难题。

榆家梁煤矿通过综采工作面智能化建设,支架跟机拉架自动化率达到90%以上,人工干预率降低到10%以下。采煤机人工干预频次降低到2次/分。

神东上湾煤矿12306综采工作面实施了设备集中控制和预警、专家决策、煤岩识别、安全供电、矿压监测等多种智能信息化管理,智能工作面集中控制系统全部实现了国产化。

为确保各类机电设备的通信接口协议的一致性和兼容性,国家能源集团从集团层面制定并发布机电设备通信接口协议,通过协议的推广应用,加快了设备改造的进度,降低了数据集成的难度,提高了通信的实时性及可靠性,实现了多品牌机电设备间的互联互通。

如今,上湾煤矿利用无线遥控及远程干预技术,实现了控制台电工、机头看护工、自移机尾司机三岗合一,减少生产人员19人,创造了单个工作面最高日产5.84万吨、最高月产146万吨的新纪录。

目前,国家能源集团在神东矿区建成了全国首个亿吨矿区中央智能生产控制指挥中心,实现了对五矿六井全部系统的集中控制、关联分析、故障诊断与决策管理,集中控制范围达620平方公里,打造了国内首个亿吨级智能矿区。

宁煤矿区:创造条件推进智能化

鼠标轻轻一点,转载机、采煤机依次启动记忆割煤,支架自动跟机移架、推溜、降架、护帮一气呵成,智能采煤系统源源不断地将煤炭输送到地面……这是宁夏首个常态化智能开采工作面——国家能源集团宁夏煤业枣泉煤矿220704工作面作业的场景。

“220704智能化采煤工作面攻克了大倾角智能化开采过程中支架来回移动的自动控制等技术难题。自2020年3月开始实现了常态化应用,跟机率为91.6%,记忆截割率为94.9%。”枣泉煤矿副矿长张晓龙说。

与神东矿区不同,宁夏煤业所辖14对矿井地质条件各异,水、火、瓦斯、煤尘、顶板、地热、动压七害俱全,并且经常会遇到大倾角开采,生产中又面临采掘失调,同时艰苦岗位招工越来越难,职工老龄化问题凸显。

“宁夏煤业的智能化从一开始就没有追求高大上,而是从解决工作面绿色安全高效开采的最根本问题着手。”枣泉煤矿副总工程师马昆说。

2013年至今,宁夏煤业已累计建成20个自动化采煤工作面。2020年,枣泉煤矿、羊场湾煤矿二分区、任家庄煤矿分别有一个工作面倾角在15度左右,采煤机记忆截割率、支架跟机移架率都达90%以上。梅花井煤矿111801工作面在26度倾角下,支架跟机移架率达100%。

作为宁夏及国家能源集团智能矿山示范建设工程,金凤煤矿通过“工业以太环网+总线+无线”的混合架构组网,让井上井下多媒体综合信息双向、实时、高效、可靠传输,矿井有了“千里眼”和“顺风耳”。

露天矿区:多场景应用新技术

“露天煤矿智能开采要通过持续优化生产工艺设计和生产装备,实现生产过程的高效协同智能作业。”准能哈尔乌素露天煤矿机电副矿长郭安斌说。

国家能源集团宝日希勒露天煤矿极寒工况5G+220吨无人驾驶卡车

2020年9月25日,在国家能源准能集团黑岱沟露天煤矿矿坑下,编号为508的930E矿用卡车匀速行驶在1200平盘道路上。驾驶室里,方向盘自动旋转、调整,车辆安然驶向前方。无人驾驶矿用卡车在准能集团正逐渐变成现实。

不久前,内蒙古呼伦贝尔气温达到零下30多摄氏度,在这种严寒天气下,在国家能源集团大雁公司(神宝能源)宝日希勒露天煤矿生产现场,世界首台极寒工况5G+220吨无人驾驶矿用卡车空载最高运行速度达到38千米/时,较有人驾驶的30千米/时提升了26.7%,重载速度达到32千米/时,并向预定目标40千米/时推进。5台无人驾驶矿用卡车在智能调度平台的统一管理下,与电铲、推土机等设备编组协同高效运转,同时每台无人驾驶矿用卡车均安装了耐低温装置与传感器,具备在极寒天气下作业的能力。

这是国家能源集团新技术多场景研发应用的一个缩影。

国家能源集团将神宝露天矿原有卡调系统、超速预警系统、监控系统整合为统一平台;对现有车载安保设备进行整合改造,增设道路交通监控设备,研发终端安全管控软件平台;采集多源异构数据进行统一分析管理;将安保系统与调度系统整合为一套主机两块屏幕,实现了防碰撞预警、盲区监控、驾驶员行为分析等功能;形成了统一的集团露天煤矿矿用车辆安保系统的整合升级改造实施标准,开发统一的矿用安全生产调度指挥平台,形成了露天煤矿建设的标准。

准能集团利用数字矿山项目新建或整合了60多个信息系统,形成了集中统一的“数据中心”,做到了数据的共享和高效利用,实现了公司生产、安全、经营、机电、技术等各个领域的信息化全覆盖。

在此基础上,准能集团在露天煤矿的穿、采、运、排各个环节,建设了自动采集、监测和智能调度等系统,初步实现了原煤生产、洗选装车、铁路运输、矸石发电、辅助生产等全产业链的一体化联动管理,实现生产现场无人或少人,作业人员减少350人;大型设备的利用效率有了提升,物料消耗成本降低2元/吨。

选煤厂:开创“黑灯无人”时代

通过智能化改造与应用,神东上湾选煤厂发生了重大的生产变革。

国家能源集团平庄煤业六家煤矿GPRT智能选矸机器人

该厂的技术管理员张新元用4个转变来描述:“区域巡视向无人值守转变、调度室集中控制向移动集中控制转变、人工数据采集向系统自动采集转变、运行状态由经验分析向大数据智能分析转变。”

上湾选煤厂装车车间职工武美荣的双手再也不用高度紧张地工作在装车操作台前,自开发应用智能装车系统后,她只需要根据装车数量,设置好参数,就可以实现自动装车。

如今,该厂建立了涵盖洗选生产工艺全过程的数字化模型,构建了智能决策系统,并进一步打造了智能加药、无人装车、煤泥水智能处理等多个辅助环节智能系统,建成了全国智能化水平最高的智能洗煤厂,开创了“黑灯无人”洗煤厂的先河。

宁夏煤业各个洗煤厂已经实现所有设备远程一键集中启停车,生产工艺环节各单元设备智能化运行。

洗煤厂生产车间内,区域巡检人员两人一组,全面取代了现场设备岗位操作人员。再也看不到工人人工挑选矸石的“热闹”场景,取而代之的是各厂生产厂房内,各种设备在稳定运行,智能加药、无人装车……

新目标:2025年煤矿全部实现智能化

国家能源集团成立了煤矿智能化建设领导小组,健全了监督考核机制;结合自身特点,制定了煤矿智能化建设规划及目标;梳理完善了煤矿智能化建设相应的制度体系和考核办法;加大人力、物力、财力投入,制定操作性强的财政支持政策和评优评先政策。

国家能源集团乌海老石旦煤矿5G+云平台调试成功

此外,国家能源集团积极做好智能化建设人才培养和储备工作,做好自主培训,将智能化相关技术纳入安全培训考核内容,同时借鉴国内外领先技术,按照煤矿赋存条件、矿井产能、灾害防治等情况,对集团煤矿智能化建设进行顶层设计。

截至目前,国家能源集团已开展大柳塔等9个国家首批智能化示范煤矿、补连塔等10个集团生产智能化示范煤矿、保德等4个集团安全智能化示范煤矿建设。未来,国家能源集团还将打造高效智能神东示范矿区、安全智能宁东示范矿区、绿色智能准能示范矿区。到2025年,该集团各煤矿将全部实现智能化。

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