国家能源集团全力抢占“智”高点

近日，国家能源集团印发《煤矿智能化建设指南(试行)》(以下简称《指南》)。《指南》包括井工煤矿、露天煤矿、选煤厂三部分及配置建议表，重点介绍了智能化采煤、智能化掘进、智能化采剥、智能化穿爆、智能化选煤厂等初级、中级、高级建设内容。

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、建设人才体系，全面推进煤矿智能化建设工作。

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，计划年底建成65个;智能化掘进工作面已建成10个，计划年底建成43个;智能化选煤厂已建成5个，计划年底建成19个;5个露天煤矿已开展无人驾驶矿用卡车现场测试，1个露天煤矿已实现5台220吨无人驾驶矿用卡车编组重载运行;已研发应用5类21种煤矿机器人。

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集团总经理王存飞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采集和智能分析，自主制定未来10刀煤的割煤策略，从而实现自主智能割煤。”

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，尤其是煤岩识别技术长期无法突破，导致无法精确预测回采方向煤层情况，综采智能化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”，即通过预知煤层变化趋势，识别出工作面当前精确的坐标信息，采煤机可根据煤层分布情况自动调节采高，实现了沿煤层的自主割煤，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综采工作面应用了成套设备的智能控制平台、设备故障预警以及专家决策平台、巡检机器人、设备速度自适应控制技术、设备集中自动注油技术、自移机尾自动化等，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。

据悉，神东煤炭集团目前已制定了《创建世界一流示范企业行动方案》，设定了45项指标，明确了路线图和时间表;确定了对标世界一流管理的32项内容、27个标杆对象、69项主要差距、68项提升目标和108项具体措施;启动了智能矿山、机器人研发与应用等5个重点项目;取得了中低阶煤层瓦斯含量精准测定技术、8.8米一次采全高成套综采设备及开采技术、6000米可伸缩单点驱动胶带机等18项全球领先水平的一流业绩。

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防止支架‘上窜下滑’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，职工老龄化矛盾凸显。

“没条件也要创造条件上智能化，把职工从危险的作业环境中解放出来。”宁夏煤业领导班子成员达成共识。

“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在15度左右倾角下，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”。

据悉，宁夏煤业在国内率先研发了单向开采自动化连续推进技术、智能控制优化“单向进刀”开采控制工艺，提高远程干预的准确性和效率;平均开采速度达到6.3米/分钟，日最高产量达到1.17万吨;首次应用了工作面全景视频拼接、“有线+无线”一网到底的智能控制技术;创新打造了工作面高清可视化技术体系，实现了摄像仪的自清洁、自清洗，解决了动态生产情况下可视化操作的难题。

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。

2020年9月25日，在国家能源集团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，世界首个极寒工况5G+220吨无人驾驶矿用卡车空载最高运行车速达到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、技术等各个管理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提升3%，物料消耗成本降低2元/吨。

此外，国家能源集团还建立了露天煤矿数据标准化体系，通过统一的数据中心，将采矿设计、原煤生产、洗选装车以及应急指挥、决策支持等业务整合，实现一体化数据管理。管理人员使用大数据分析系统，纵向分析露天煤矿内部各生产环节的影响，横向分析煤炭洗选、设备维修等环节的关联影响，可以做到快速准确地决策与处置。同时，以每天铁路运输的要车计划为依据，指导煤炭洗选、仓储和装车，以及原煤生产环节的实时调整，实现了煤炭全产业链一体化联动管理。

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。

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……阵阵机器轰鸣声不断传来。

在原煤智能破碎运输方面，国家能源集团宁夏煤业目前实现了实时报警、智能巡检、智能配仓、皮带纵撕保护和智能故障识别等功能。在智能干选方面，他们在灵新选煤厂实现分选过程无人值守，使用无线跳频扩频通信远程控制技术，实现远程一键集中启停车操作。在智能重介方面，他们首次利用机器视觉技术对太西无烟煤的粒度和密度组成进行在线实时检测，实现了重介选煤生产过程的智能控制与管理。在智能跳汰方面，他们实时智能调节设备工艺参数，实现洗后产品质量的精准控制。在智能配煤装车方面，他们按照不同用户的热值需求，自动精准配煤装车，具备智能配仓、精准配煤、自动装车、智能管理等功能，实现了洗选加工全工艺环节的智能化。

此外，国家能源集团首次在国内外工业企业成功应用智能云端技术，实现了生产集控系统操作站、视频监控、安全监测、电子计量系统、原煤自动给配煤系统、现场生产设备运行数据等在云端服务器上的有机整合应用，做到生产状态综合实时监测，智能手机终端可随时随地查看现场生产情况，实现了管理和现场的无缝连接。

新目标：2025年煤矿全部实现智能化

目前，国家能源集团已经掌握5类具有知识产权的智能采煤核心技术，分别为薄煤层等高无人化智能开采技术、中厚煤层透明自主智能开采技术、厚煤层采煤机器人智能开采技术、大倾角厚煤层单向智能开采技术、直立煤层综放智能开采技术;5类智能掘进技术，分别为智能综掘技术、全断面智能快掘技术、智能连掘技术、复杂条件智能快掘技术、TBM智能快掘技术;3类卡车无人驾驶技术，分别为300吨级卡车无人驾驶技术、220吨级卡车编组无人驾驶技术、100吨级卡车编组无人驾驶技术;5类21种机器人，分别为掘进类机器人(3种)、采煤类机器人(4种)、运输类机器人(2种)、安控类机器人(10种)、救援类机器人(2种)，实现了5大类煤矿机器人全覆盖。

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;加大对人力、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。

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，制定智能矿山总体规划和分类分级的建设标准，搭建智能矿山的总体应用架构、数据架构、IT基础设施架构和安全架构，研发设计智能矿山软件平台。

据了解，在充分发挥神东煤炭、宁夏煤业、准能公司、信息公司等内部煤矿智能化建设团队技术力量的同时，国家能源集团与中国煤炭科工集团联合成立煤矿智能化协同创新中心，并积极引入其他科研实力较强的第三方研发单位，着力攻克煤矿智能化关键核心技术，形成世界领先的智慧煤矿建设方案和标准体系，解决国家能源集团智能化建设的现实需求和技术难题，带动和支撑全国煤矿智能化发展。

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，该集团各煤矿全部实现智能化，推动煤矿安全生产治理体系和治理能力现代化，2025年力争煤矿智能化技术引领行业水平，实现少人高效生产。