煤礦智能化是新時(shí)期煤炭高質(zhì)量發(fā)展的必由之路，建設(shè)智能化煤礦，發(fā)展以煤礦智能化支撐的柔性生產(chǎn)供給體系，發(fā)揮煤炭為“雙碳”兜底、為能源安全兜底、為國(guó)家安全兜底的作用。

在這樣的背景下，近年來(lái)，陜北礦業(yè)張家峁公司以智能化采掘工作面、智能化主煤流運(yùn)輸系統(tǒng)、智能化輔助生產(chǎn)系統(tǒng)、特種機(jī)器人等關(guān)鍵子系統(tǒng)為主，以智慧園區(qū)等生活、辦公、服務(wù)各領(lǐng)域子系統(tǒng)為輔，構(gòu)建起立體式全方位綜合智能生態(tài)系統(tǒng)。

信息化基礎(chǔ)設(shè)施 智能化地質(zhì)保障

首創(chuàng)5G+智能化煤礦多系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景，張家峁礦業(yè)公司建立了礦井5G高速信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)啟了井下信息高速公路，建成了5G專(zhuān)網(wǎng)及5G+現(xiàn)場(chǎng)直播、綜采面安全監(jiān)測(cè)、無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、變電所5G+VR應(yīng)用、通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制等多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。在現(xiàn)有技術(shù)條件下最大程度發(fā)揮5G技術(shù)在煤礦智能化開(kāi)采中的作用。

同時(shí)研發(fā)應(yīng)用了礦井4D-GIS地理信息系統(tǒng)，構(gòu)建起14301透明化綜采工作面、高精度地質(zhì)三維模型及各類(lèi)設(shè)備模型，通過(guò)人員定位數(shù)據(jù)、安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻等環(huán)境數(shù)據(jù)，輔助工作面安全高效回采，并實(shí)現(xiàn)了回采、掘進(jìn)信息自動(dòng)上圖及查詢(xún)功能。

國(guó)際領(lǐng)先國(guó)內(nèi)首創(chuàng) 智能化綜掘開(kāi)采

針對(duì)煤層地質(zhì)條件，張家峁礦業(yè)公司結(jié)合國(guó)內(nèi)薄煤層開(kāi)采工藝、技術(shù)及裝備的智能化發(fā)展水平，開(kāi)展了薄煤層工作面設(shè)備配套及智能化開(kāi)采技術(shù)研究，研發(fā)了世界首套1.1m硬煤薄煤層大功率高效智能化開(kāi)采成套技術(shù)與裝備，滿足了巷道與工作面1.4m以上大落差技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了1.1m堅(jiān)硬薄煤層的安全高效開(kāi)采新技術(shù)模式的突破，對(duì)整個(gè)陜北地區(qū)的薄煤層開(kāi)采具有示范和引領(lǐng)作用。2021年4月，經(jīng)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

針對(duì)突破掘錨一體機(jī)高精度導(dǎo)航、關(guān)鍵位置自主檢測(cè)、遠(yuǎn)程多機(jī)協(xié)同控制等難題，張家峁礦業(yè)公司研發(fā)了掘錨一體機(jī)－錨破運(yùn)一體機(jī)－過(guò)度運(yùn)輸?shù)闹悄芑焖倬蜻M(jìn)系統(tǒng)，并通過(guò)千兆網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、組合導(dǎo)航系統(tǒng)、多機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程多機(jī)協(xié)同和自動(dòng)導(dǎo)航，解決了掘錨一體機(jī)整機(jī)工況參數(shù)監(jiān)測(cè)、工作面視頻監(jiān)控、掘錨一體機(jī)關(guān)鍵位置自主檢測(cè)、人員安全預(yù)警、機(jī)身自主定位導(dǎo)航、遠(yuǎn)程可視化控制等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)單班最高進(jìn)尺65米，最高日進(jìn)120米，創(chuàng)造了月進(jìn)2702米的進(jìn)尺記錄。其中，掘錨一體機(jī)激光長(zhǎng)距離精準(zhǔn)組合導(dǎo)航系統(tǒng)屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。

首創(chuàng)多項(xiàng)無(wú)人作業(yè) 踐行安全生產(chǎn)

為深刻踐行“少人則安、無(wú)人則安”理念，提升輔助運(yùn)輸安全水平，張家峁礦業(yè)公司積極開(kāi)展煤礦輔助運(yùn)輸無(wú)人駕駛科研攻關(guān)。首創(chuàng)出一種基于DGPS、慣性導(dǎo)航、毫米雷達(dá)波、激光雷達(dá)、高清攝像頭、UWB、輪速計(jì)、磁導(dǎo)航等多源異構(gòu)信息融合的煤礦輔助運(yùn)輸智能感知和多傳感器環(huán)境感知融合技術(shù)，建立了算法模型，實(shí)現(xiàn)輔助運(yùn)輸多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)的新突破。創(chuàng)新研發(fā)了車(chē)輛核心控制器，通過(guò)融合感知及精準(zhǔn)定位等綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助運(yùn)輸車(chē)輛的全方位控制，包括啟動(dòng)、加速、減速、停車(chē)、轉(zhuǎn)彎、換道等智能化動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)了輔助運(yùn)輸車(chē)輛從地面到井下的循跡行駛、跟車(chē)行駛、定點(diǎn)停車(chē)、緊急制動(dòng)等全地形、復(fù)雜路況全過(guò)程的智能化運(yùn)行。上位機(jī)綜合管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車(chē)輛可視、可管和可控。目前，無(wú)人駕駛車(chē)輛累計(jì)運(yùn)行1200公里，效果穩(wěn)定可靠。

針對(duì)礦井總回風(fēng)巷巡檢工作重復(fù)性高、缺少提前預(yù)測(cè)、工作存在一定安全隱患、缺少表計(jì)智能分析功能等問(wèn)題，張家峁礦業(yè)公司積極攻關(guān)研發(fā)了回風(fēng)巷移動(dòng)巡檢儀，實(shí)現(xiàn)了巷道形變量、積水及毒害氣體的檢測(cè)。為突破移動(dòng)巡檢儀同時(shí)具備高機(jī)動(dòng)能力以及高續(xù)航性能的技術(shù)難題，采用了鋼絲繩懸掛牽引式技術(shù)方案，巡檢距離達(dá)到2.3公里，續(xù)航時(shí)間超過(guò)5小時(shí)。針對(duì)回風(fēng)巷全黑高粉塵工作環(huán)境，攻克了低光度、高擾動(dòng)環(huán)境下的圖像識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)。為有效檢測(cè)巷道形變，研發(fā)了由巡檢儀搭載的低功耗巷道斷面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該巡檢儀可完全替代人工完成巡巷任務(wù)。

首創(chuàng)智能生態(tài)管控 打造全新生產(chǎn)模式

張家峁礦業(yè)公司首創(chuàng)了礦井智能生態(tài)環(huán)保管理系統(tǒng)，通過(guò)將各環(huán)保業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)同共享，提供礦區(qū)環(huán)保工作的實(shí)時(shí)跟蹤、智能分析及支撐決策，實(shí)現(xiàn)了礦井整體水平衡分析、“碳達(dá)峰、碳中和”的跟蹤預(yù)測(cè)、企業(yè)碳達(dá)峰數(shù)據(jù)分析、實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)保GIS一張圖智能分析，直觀監(jiān)控礦區(qū)環(huán)保信息和數(shù)據(jù)分析成果，為監(jiān)管決策提供重要依據(jù)。

另外，基于大數(shù)據(jù)的智能煤礦生態(tài)鏈生產(chǎn)系統(tǒng)融合了采、運(yùn)、通、洗、銷(xiāo)等多個(gè)智能化子系統(tǒng)及多個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了供電、供排水、通風(fēng)、綜采、主運(yùn)輸、各煤倉(cāng)轉(zhuǎn)運(yùn)、地面轉(zhuǎn)運(yùn)、洗選加工、產(chǎn)品存轉(zhuǎn)運(yùn)、裝車(chē)等全生產(chǎn)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，涉及多個(gè)設(shè)備群831臺(tái)設(shè)備，同時(shí)融合了環(huán)境信息，形成了煤礦“智能工廠”化的全新生產(chǎn)管控模式。系統(tǒng)投運(yùn)后，單班作業(yè)人員由69人減至26人，減員43人。

諸如以上的首創(chuàng)，在張家峁礦業(yè)公司還有很多，在三年來(lái)的聯(lián)合攻關(guān)下，如今的張家峁礦業(yè)公司建成了涵蓋信息基礎(chǔ)設(shè)施、智能地質(zhì)保障、智能掘進(jìn)、智能采煤、智能主煤流運(yùn)輸?shù)?span style="font-size: 18px; box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px;">13類(lèi)智能化系統(tǒng)，50個(gè)智能化子系統(tǒng)。全面實(shí)現(xiàn)了礦井多專(zhuān)業(yè)、多部門(mén)系統(tǒng)化作業(yè)信息化管理，實(shí)現(xiàn)了以遠(yuǎn)程化、智能化、無(wú)人化、少人化為主要特征的智能化操控，見(jiàn)證了“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人”美好愿景。為企業(yè)經(jīng)營(yíng)、黨建、人資管理、培訓(xùn)、節(jié)能環(huán)保等管理類(lèi)項(xiàng)目進(jìn)行智能賦能，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)管理的全面智能化，并取得了多個(gè)首創(chuàng)性創(chuàng)新成果，為全國(guó)煤礦智能化建設(shè)提供了可借鑒、可復(fù)制的成功經(jīng)驗(yàn)，并樹(shù)立起全國(guó)第一個(gè)全礦井智能化示范標(biāo)桿、第一個(gè)智能化管理新模式礦井標(biāo)桿。（李瀟洋）