井上智能操控 井下无人采煤
来源：中国能源新闻网 时间：2024-07-08 14:21
井上智能操控 井下无人采煤
——国家能源神东煤炭榆家梁煤矿无人化采煤见闻
中国能源新闻网记者 苏伟
神东煤炭榆家梁煤矿无人采煤工作面实景
传统煤炭行业给人们的印象是生产力落后的高危行业，煤矿工人被称为“煤黑子”。如何安全高效、绿色智能地将煤炭开采出来，同时将煤矿工人从艰苦的环境中、繁重的劳动中解放出来？
坐落在毛乌素沙漠与黄土高原交界处的国家能源神东煤炭集团（以下简称神东煤炭）榆家梁煤矿积极探索无人化开采技术，重点攻克薄煤层智能化开采难题，走出了一条高效率、低污染、低能耗的高质量发展之路，很好地回答了煤炭行业的时代之问。
“因为无人化采煤，我们的吨煤工效从127.5吨/工提高到187.5吨/工，工效提高了60%。圆班生产效率提高了16.7%。工作面操作人员由8人减少为零人，用工成本减少约1550万元/年。”榆家梁煤矿机电副矿长丁文博告诉记者。
6月18日，记者跟随丁文博，来到神东煤炭榆家梁煤矿指挥中心。
指挥中心内，一个类似太空舱的设备引人注意，只见工作人员正在里面轻推手柄、点击按钮，通过远程遥控指挥井下采煤机进行割煤。
记者在其中的一个屏幕看到，位于井下200米的采煤机缓缓向前，滚滚乌金倾泻而出，而井下工作面现场空无一人；在另一块屏幕中，一双“金刚手”敏捷地将一块块超出标准的大煤块状东西迅速抓起、放置一旁。丁文博告诉记者，这是捡矸机器人在工作。有了捡矸机器人帮助捡矸，效率和安全性比起以前的人工操作都大幅提升。
神东煤炭地处晋陕蒙三省区交界处，下辖13座井工矿，各矿井地质赋存条件不同，设备、工艺也不尽相同。
作为神东煤炭主力矿井之一，榆家梁煤矿井田面积56.33平方千米，地质储量5.04亿吨，可采储量3.84亿吨，该矿因其属于薄煤层，无人化采煤难度比在中、厚煤层更大，但无人化采煤一旦成功，价值也更大。
薄煤层，是指地下开采时厚度在1.3米以下的煤层。这里的煤是珍贵的一次能源，不能浪费，既要采得出，又要采得尽。但由于综采工作面高度太低，有时低到1米以下，正常成年人在井下作业时根本无法直起腰身，有时甚至需要爬行生产。因此，相比中、厚煤层，薄煤层实现无人化采煤的要求更为迫切。
丁文博介绍，榆家梁煤矿建设无人化采煤工作面的历史可追溯到2002年，到现在已经跨越了四个发展阶段。目前已经建成“自主割煤+无人跟机+智能决策”的零人采煤工作面。
榆家梁煤矿综采二队队长赵云飞则向记者详细讲解了榆家梁煤矿无人化采煤过程：生产期间在井下有2人监护顺槽，在地面有2名操作员远程监护，但在工作面则实现了无人操作。
“在技术上实现无人化采煤有三大‘拦路虎’：一是自适应巡航割煤缺少数据感知；二是多系统作业协同性差；三是无人化采煤生产效率低。要解决这三大‘拦路虎’就必须打通各生产要素协同作业的壁垒。”赵云飞告诉记者。
为使各生产要素协同作业，榆家梁煤矿实行了“三步走”策略：一是数字化转化，把地质信息、设备信息、工艺信息、人员操作信息等转化为数字信息，建立数据库；二是提取开发数字，加工整合数据，将其转化为执行指令，实现智能感知、自主决策；三是打磨融合数字，用工程数据修正运算数据，实现技术创新与工程实践的有机融合。通过采煤工作面全要素、全环节、全流程的数字化转化，依托工业互联网平台，实现综采工作面万物互联、智能感知、自主协同，解决协同作业难的问题，最终实现综采工作面无人化生产。
“初步实现综采工作面无人化生产并不难，难的是如何保证长时间常态化运行，因为煤层厚度、走向时刻都在变化，预置的各种参数需要随时调整，国内虽有煤矿无人化开采的先例，但鲜有常态化运行的例子。而我们无人化采煤持续稳定运行时间已超过6个月，打破了无人化采煤工作面不能常态化、工业化运行的‘魔咒’。”赵云飞自豪地说。
据了解，榆家梁煤矿无人化采煤工作面建成以来，首创了“地面规划割煤、装备自动执行、面内无人作业”的无人化采煤模式，实现了生产时采煤机、刮板输送机及液压支架联合作业区无人进入；发明了综采工作面采煤工艺驱动引擎技术，实现了“一套采煤工艺、二道控制工序、三项控制参量”的主从调度控制，突破了综采装备群复杂工序协同控制难题；创新提出了一种采煤机沿煤层精准割煤控制的新方法，采用“三维动态地质建模+全局截割模板预测+局部地质写实修正”数据融合方式，实现了采煤机精准割煤；创新了综采工作面三角煤割煤采煤机控制工艺，实现了采煤机定位、分段调速，三角煤完全无人化截割。
这些成果应用后，榆家梁煤矿薄煤层工作面移架速度、综合自动化率及干预率、设备开机率、设备故障率、煤质提升指标、人工工效、生产效率、节约人工成本等8项关键技术指标境均达到国际领先水平，彻底把员工从低矮的采煤工作面解放出来，降低了劳动强度和安全风险，实现了安全效益、经济效益和社会效益的综合提升。
责任编辑：余璇
