“工作人員請(qǐng)注意：刮板機(jī)準(zhǔn)備啟動(dòng)，采煤機(jī)啟動(dòng)……”3月20日15時(shí)整，從寧夏煤業(yè)棗泉礦調(diào)度指揮中心傳來一組預(yù)警提示，采煤司機(jī)杜昭在遠(yuǎn)程桌面操控臺(tái)上按下啟動(dòng)按鈕，開始了高效智能采煤。

只見他輕點(diǎn)鼠標(biāo)，通過監(jiān)控屏幕上一組組監(jiān)控畫面，膠帶機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、刮板機(jī)依序啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，采煤機(jī)開始割煤，一臺(tái)臺(tái)支架按照設(shè)定程序自動(dòng)完成推溜、降架、拉架、支撐、護(hù)幫……沒有機(jī)械的轟鳴、沒有飛揚(yáng)的煤塵、沒有忙碌的人影，在整潔敞亮的調(diào)度指揮中心，各類數(shù)據(jù)的跳動(dòng)間，棗泉礦220704智能工作面就源源不斷地將煤炭輸送到了地面。

圖為該礦220704智能工作面現(xiàn)場(chǎng)

“220704智能工作面作為國(guó)家‘2030’重點(diǎn)科研攻關(guān)項(xiàng)目，是國(guó)家能源集團(tuán)重點(diǎn)建設(shè)的首批20個(gè)智能化工作面之一，棗泉礦承擔(dān)著國(guó)家重大技術(shù)、裝備和軟件的自主化任務(wù)。從2020年1月6日投運(yùn)以來，其安全、綠色、高效的優(yōu)勢(shì)十分明顯。”棗泉礦黨委書記、礦長(zhǎng)不無感慨地說，“在全寧煤最復(fù)雜地質(zhì)條件下布置智能工作面，我們走過了相當(dāng)艱辛的探索過程，取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，目前這個(gè)工作面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化高效智能開采，近300米長(zhǎng)的工作面日割煤達(dá)到了13刀，特別是當(dāng)前抗疫期間，在復(fù)工率不高的情況下，從智能工作面全隊(duì)核減近70名勞動(dòng)力補(bǔ)充到其他崗位，有力保障了人手不足情況下礦井的正常生產(chǎn)。一季度我們有信心超額完成集團(tuán)下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)，為疫情期間保障能源供應(yīng)作出貢獻(xiàn)。”

執(zhí)念——復(fù)雜條件下“無人開采”的艱難求索

大傾角、多斷層、礦壓大……無論從哪個(gè)角度看，棗泉礦都似乎難以適應(yīng)智能開采。但隨著礦井開采延伸，用工緊張的問題日益突出。建設(shè)“少人”甚至“無人”的智能開采工作面，成為全礦上下的共同期盼。

圖為云臺(tái)攝像儀

“有條件要上，沒有條件創(chuàng)造條件也得上。”2018年以來，從項(xiàng)目論證、立項(xiàng)、設(shè)備配套、安裝到運(yùn)行測(cè)試，經(jīng)過一年多的試驗(yàn)，建礦歷史上首例遠(yuǎn)程無線遙控桌面式采煤智能工作面終于“落戶”棗泉礦，揭開了他的神秘面紗：在這個(gè)近300米長(zhǎng)的工作面上，所有采煤設(shè)備全部由傳感器、掃描器、攝像儀、檢測(cè)儀和數(shù)據(jù)線、無線基站等信息控制單元聯(lián)接，現(xiàn)代科技的“硬核”魅力充分展現(xiàn)。而這些裝置就是整個(gè)工作面智能開采的“神經(jīng)”，依靠它們，能夠精準(zhǔn)捕捉設(shè)備每一個(gè)細(xì)微的動(dòng)作、觀察采煤機(jī)的運(yùn)行位置、診斷設(shè)備的“健康”狀況，及時(shí)地通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給“大腦”，即監(jiān)控指揮中心。

突破——“3+1”智能開采模式應(yīng)運(yùn)而生

在全寧煤最復(fù)雜地質(zhì)條件下上馬智能工作面，棗泉礦的科研團(tuán)隊(duì)在泥濘中奔跑、鐵板上繡花，“十步并作一步走”艱難前行，通過理論研究、系統(tǒng)開發(fā)、工業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)領(lǐng)域“零”的突破，累計(jì)攻克千余項(xiàng)技術(shù)難題，探索出“3+1”智能開采新模式。

這套開采模式實(shí)現(xiàn)了人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與采場(chǎng)的智能對(duì)話。人與設(shè)備之間，通過全覆蓋可視化監(jiān)控和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，保證了生產(chǎn)過程中工作面全流程無人開采；建成近3000米長(zhǎng)距離供液供電系統(tǒng)，讓井下電氣平臺(tái)隨著回采推進(jìn)頻繁搬家成為歷史；將生產(chǎn)信息與手機(jī)實(shí)時(shí)聯(lián)通，讓智能工作面的一舉一動(dòng)通過“指尖”一覽無余；實(shí)現(xiàn)采煤工藝預(yù)測(cè)分析自由編輯，可在采場(chǎng)變化時(shí)快速調(diào)整采煤工藝。

設(shè)備與設(shè)備之間，定制攝像頭自清潔、自清洗功能，保證了動(dòng)態(tài)生產(chǎn)中圖像質(zhì)量始終清晰；研發(fā)4G“無線+有線”專網(wǎng)“一網(wǎng)到底”的智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)的獨(dú)立傳輸；建立不同跟機(jī)策略機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟機(jī)模式的智能調(diào)節(jié)；應(yīng)用激光測(cè)量煤流煤量，膠帶機(jī)可根據(jù)煤量大小智能調(diào)速。

設(shè)備與采場(chǎng)之間，首創(chuàng)工作面刮板機(jī)上竄下滑工藝管控策略數(shù)據(jù)模型和工藝控制邏輯體系，攻克了傾斜工作面刮板機(jī)上竄下滑智能管控難關(guān)；應(yīng)用狀態(tài)傳感器，將液壓支架高度、傾角數(shù)據(jù)和采煤機(jī)方向、位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了液壓支架自動(dòng)拉移和智能調(diào)姿；建立采煤機(jī)自定位方法，可精確獲取采煤機(jī)運(yùn)行過程的方位、姿態(tài)、位置及其行走軌跡，提高了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度；采用γ射線和震波CT探測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤巖智能診斷，讓采煤機(jī)在割煤時(shí)更聰明、更智能。

從無到有、后發(fā)先至。在智能工作面建設(shè)中，棗泉礦著眼難點(diǎn)、聚焦高點(diǎn)，舉全礦之力、匯群策眾智，聯(lián)合科研院校、礦山裝備研發(fā)和制造廠商共同攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了多次技術(shù)跨越，開創(chuàng)了多個(gè)行業(yè)先例，從“水土不服”到“落戶扎根”，從實(shí)驗(yàn)走向?qū)崙?zhàn)，進(jìn)入了常態(tài)化高效智能開采階段。