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勢不可擋,礦業(yè)智慧革命到來(lái)——從礦山智能化角度看未來(lái)礦業(yè)發(fā)展

發(fā)布時(shí)間:2022-03-10 17:27:10      點(diǎn)擊次數:2072

“走吧,老李,該巡檢去了?!崩贤跸裢R粯?,手提礦燈招呼著(zhù)老李。因為兩人一起進(jìn)的礦,兩人的工段又差不多緊挨著(zhù)。多少年兩人都是搭伴入井。

“不好意思,老王,以后要跟您拜拜了,我‘下崗’了,以后不能和你一起下井了?!崩侠钚ξ卣f(shuō)道。

“下崗你咋還能這么高興?你逗我玩兒的吧?!崩贤鹾闷娴刈穯?wèn)起來(lái)。

這是發(fā)生在梅山鐵礦的一幕。老李還真沒(méi)騙老王。該礦自布料機器人上陣以來(lái),就有越來(lái)越多的工人從這一工段撤下來(lái),被分到了沒(méi)有噪音、沒(méi)有粉塵困擾的崗位上去了。

國家支持,政策引導

現代礦山將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、機器人、智能裝備等與開(kāi)發(fā)利用深度融合,形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習、動(dòng)態(tài)預測、協(xié)同控制的智能系統,實(shí)現采掘(剝)、運輸、洗選、安全保障、經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程的智能化運行。成為具有高科技特點(diǎn)的新產(chǎn)業(yè)成為現代礦山發(fā)展的共識。

2016年,中共中央、國務(wù)院出臺的《關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見(jiàn)》提出,推動(dòng)工業(yè)機器人、智能裝備在危險工序和環(huán)節廣泛應用,運用大數據技術(shù)開(kāi)展安全生產(chǎn)規律性、關(guān)聯(lián)性特征分析。

隨后國家安全監督管理總局(現應急管理部)發(fā)出的《關(guān)于推動(dòng)安全生產(chǎn)科技創(chuàng )新的意見(jiàn)》提出,在金屬非金屬礦山井下危險崗位主運輸系統和固定設備實(shí)現無(wú)人值守、安全巡檢、地壓監測監控、移動(dòng)生產(chǎn)設備遠程遙控、井下安全生產(chǎn)監測監控和集成管控一體化系統平臺建設、礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設等方面深入推進(jìn)安全生產(chǎn)兩化融合建設。

從中不難看出,國家制定的一切舉措無(wú)非是讓礦山工人從不利于身體健康的崗位中解放出來(lái),讓礦工工作和生活更加安全美好。

大勢所趨,必由之路

目前全球礦業(yè)正經(jīng)歷著(zhù)一場(chǎng)新的智慧革命。物聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等技術(shù)和礦山的結合越來(lái)越密切。

其中,最重要的環(huán)節是將礦工從艱苦的工作環(huán)境中解脫出來(lái),由“前線(xiàn)”轉為“后方”,變成各類(lèi)機器設備的“統領(lǐng)者”。降低工人的勞動(dòng)強度并真正實(shí)現了“少人則安、少時(shí)則安”。

礦山生產(chǎn)模式不斷更新,采礦工程邁入遙控化、智能化乃至無(wú)人化的階段,選冶過(guò)程全面實(shí)現自動(dòng)化,并逐步拓展到智能化階段;運輸過(guò)程也引入無(wú)人化概念,從勘探數據到儲量數據,從產(chǎn)量數據到運營(yíng)數據,礦山大數據正逐步展露出強大的生產(chǎn)力。

智能化減人,機械化提效

在洛陽(yáng)鉬業(yè)的三道莊礦,一線(xiàn)工人早晨告別家人來(lái)到礦山上班,坐在干凈整潔的辦公室,手持類(lèi)似于游戲手柄的操作桿,操控著(zhù)位于千米之外的采礦一線(xiàn)的挖掘機實(shí)施裝載作業(yè),而滿(mǎn)載著(zhù)礦石的無(wú)人運輸卡車(chē)井然有序地行駛在礦區蜿蜒盤(pán)旋的礦道;下班后一塵不染地回到家中,與家人一起共進(jìn)晚餐。這完全改變了以往礦工灰頭土臉、礦山高危的形象。

同樣在陜西的韓家灣煤礦,該公司新引入的邁步式自移列車(chē),采用電動(dòng)控制液壓動(dòng)力,列車(chē)與軌道互為支點(diǎn),具有軌道免拆裝、管纜自動(dòng)伸縮、多架分組遙控等功能,減少了高風(fēng)險工作流程,實(shí)現了少人則安的目標。

山西同煤集團與共和國同齡。1952年,新中國煤炭行業(yè)使用的第一代采煤機在大同礦務(wù)局永定莊礦6號井投入使用,終結了煤礦工人使用鎬頭和鐵鍬采煤的歷史,使落煤和裝煤實(shí)現了機械化。

1978年,大同礦務(wù)局派出一支學(xué)習交流團,走出國門(mén)學(xué)習當時(shí)先進(jìn)的綜合機械化采煤技術(shù),并從日本引進(jìn)了8套采煤設備,分給大同礦務(wù)局兩臺,分別落戶(hù)云岡礦和晉華宮礦。

一鍵啟停、遠程集控、自動(dòng)采煤……近年來(lái),隨著(zhù)信息化、智能化建設的深入推進(jìn),諸如此類(lèi)的關(guān)鍵詞和智能化工作面相伴而生、持續升溫?!耙绘I啟?!本烤故侨绾螌?shí)現的?以前這些懵懂的詞匯在同煤集團一一得到了解答。

如今在同煤集團同忻礦8202智能化工作面,井下2000米長(cháng)、200米寬的采煤工作面上,60多個(gè)高清攝像頭,1500多個(gè)傳感器,把采集到的數據實(shí)時(shí)傳輸到地面,實(shí)現了順槽中心和地面調度指揮中心的一鍵啟動(dòng)與遠程操控采煤。

依托智能化綜放開(kāi)采設備和技術(shù),同忻礦做到了用設備替代人工,將采煤工效提高到了88噸/工,同比提升了42%;同時(shí)將頂煤回采率提高到87%以上,生產(chǎn)能耗較以往降低了5%以上,背后的安全效益與社會(huì )效益更難以衡量。

塔山煤礦1500萬(wàn)噸智能化綜放工作面是國家“十三五”資源領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計劃重點(diǎn)專(zhuān)項“千萬(wàn)噸級特厚煤層智能化綜放開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項目工程,通過(guò)“在線(xiàn)監測、一鍵啟停、順序啟?!钡裙δ?,完全實(shí)現工作面“以自動(dòng)控制為主,遠程干預為輔”的自動(dòng)化生產(chǎn)模式,達到了“無(wú)人跟機作業(yè),有人安全巡視,地面遠程操控”的目標。

如今井下一排排電液控支架,改變了過(guò)去人工支護的傳統工藝。龐大的采煤機就像好萊塢大片中的“擎天柱”。隨著(zhù)機器的轟鳴聲,一片片烏金應聲而落,自動(dòng)裝置不時(shí)地根據采煤機的走向自動(dòng)跟機移架,膠帶輸送機、破碎機、轉載機等設備,自動(dòng)自發(fā)地前行、推溜、傳輸。偌大的工作面看不到幾個(gè)工人的身影,所有的操作指令都是從幾十米外的集控中心發(fā)出的。

“以前從沒(méi)想過(guò)坐在集控室里就能采礦,現在我們礦工真的是今非昔比,在井下的工作時(shí)間越來(lái)越短,在井上的時(shí)間越來(lái)越長(cháng),有更多的時(shí)間陪伴家人、享受生活。如今,快樂(lè )工作、幸福生活已成為礦業(yè)人的新標簽?!彼矫旱V工人難掩幸福地說(shuō)。

在礦產(chǎn)資源豐富的山東,礦產(chǎn)企業(yè)大力推進(jìn)信息化、自動(dòng)化、智能化“三化融合”,積極探索智能化發(fā)展新模式,在煤礦企業(yè)針對0.65~8.2米不同煤層條件,研發(fā)了系列化智能綜采(放)成套關(guān)鍵技術(shù)與裝備,建成了一批智能化開(kāi)采示范工作面。兗礦集團與相關(guān)單位聯(lián)合完成的6~8米超大采高綜采關(guān)鍵技術(shù)與裝備項目,已通過(guò)國家技術(shù)發(fā)明一等獎初評,有望實(shí)現煤炭行業(yè)國家技術(shù)發(fā)明一等獎的突破。

據了解,近幾年兗礦集團將智能礦山建設作為煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢、應對變革挑戰、重構產(chǎn)業(yè)模式、贏(yíng)得發(fā)展先機的重要戰略舉措。目前,該集團已制定完成智能化礦山三年建設規劃,力爭到2021年全面建成智能礦山,成為全球礦業(yè)5G應用和智能化開(kāi)采的開(kāi)拓者和引領(lǐng)者。

5G站點(diǎn)在山東省內礦業(yè)領(lǐng)域首次開(kāi)通,只是移動(dòng)5G+智慧礦業(yè)的開(kāi)端。下一步,5G應用、融合通信、物聯(lián)網(wǎng)感知等方面將會(huì )是各方聯(lián)合探索的重點(diǎn),依托5G大帶寬、低時(shí)延特性,打造“高清視頻+遠程開(kāi)采”新生產(chǎn)模式;借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò ),構筑“無(wú)線(xiàn)+有線(xiàn)+北斗衛星”融合通信系統,實(shí)現生產(chǎn)管理的綜合調度;完善物聯(lián)網(wǎng)覆蓋,實(shí)現各生產(chǎn)單元的集約化、精細化監管。

不僅僅是在井下的采礦一線(xiàn),在井上依然可以看見(jiàn)智能化的身影。在紅柳林礦業(yè)公司的“礦燈超市”,本著(zhù)讓員工使用方便、礦燈管理“細”起來(lái)的原則,該礦對礦燈進(jìn)行了智能化升級改造。新建的智能化“礦燈超市”可對每個(gè)燈架、每盞礦燈的安全運行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測,自動(dòng)生成統計、報告、考勤等管理臺賬,實(shí)時(shí)提供快速、準確、全面的信息數據。每個(gè)燈柜還可實(shí)時(shí)顯示礦燈存取狀態(tài)及礦工姓名、工號等信息,職工取燈、存燈的時(shí)間大幅縮短,實(shí)現了自動(dòng)管理的高效便捷性。

自動(dòng)駕駛技術(shù),礦區運輸實(shí)現無(wú)人化

不僅在井下的采煤一線(xiàn),在井上運輸設備也在朝著(zhù)智能化、無(wú)人化方面大步向前邁進(jìn)。礦用卡車(chē)為了順應礦山發(fā)展趨勢,產(chǎn)品在不斷創(chuàng )新,各項智能化技術(shù)正在礦用卡車(chē)上快速應用,無(wú)人駕駛技術(shù)不斷成熟。

據了解,雖然無(wú)人駕駛商用已有10多年時(shí)間,但由于路權、道路復雜,及擔心被黑客困住等問(wèn)題,即使像谷歌、百度這樣的企業(yè),投巨資打造的無(wú)人駕駛汽車(chē)仍然不能在公共道路上行駛,但在露天礦由于沒(méi)有路權障礙、環(huán)境相對單一、經(jīng)濟效益顯著(zhù)、運貨不載人等特點(diǎn),卻迎來(lái)了發(fā)展機遇。

據了解,目前我國智慧礦山已完成階段性目標規劃,并計劃在2021年將建成100個(gè)初級智能化示范煤礦,基本實(shí)現掘進(jìn)工作面減人提效,綜采工作面少人或者無(wú)人操作,實(shí)現固定崗位的無(wú)人值守和遠程監控。

2025年,全部大型煤礦要基本實(shí)現智能化,形成煤礦智能化建設技術(shù)規范與標準體系,實(shí)現開(kāi)拓設計、地質(zhì)保障、采掘運通、洗選物流等系統的智能化決策和自動(dòng)化協(xié)同運行,以及井下重點(diǎn)崗位機器人作業(yè)。

2035年,全面實(shí)現煤礦智能化開(kāi)采,構建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統集成的煤礦智能化系統,建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執行的智慧煤礦體系。

2050年,全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系,實(shí)現安全綠色、高效智能化生產(chǎn)。

未來(lái)已在眼前,但還需砥礪前行

雖然我國礦山智能化發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新階段,但距離實(shí)現真正的無(wú)人化、智慧化礦山還有很長(cháng)的路要走。從當前來(lái)看,還面臨著(zhù)很多問(wèn)題。

具體到技術(shù)方面,礦山企業(yè)亟須攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)包括:一是井下D-GIS透明地質(zhì)技術(shù);二是井下視頻高效處理及VR技術(shù);三是井下大容量快速通信技術(shù);四是開(kāi)采裝備精確定位與導航技術(shù);五是輔助運輸系統連續化和無(wú)人化技術(shù);六是智能化無(wú)人快速掘進(jìn)技術(shù);七是重大危險源智能感知與預警預報技術(shù);八是高可靠性智能裝備(終端)技術(shù);九是煤礦機器人路徑規劃與長(cháng)時(shí)供電技術(shù);十是露天開(kāi)采無(wú)人化連續作業(yè)技術(shù)。

中國冶金礦山企業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)南世卿則認為,現在智能礦山發(fā)展的資金投入嚴重不足;在智能數字化方面人才缺乏,沒(méi)有培養人才的通道。下一步,礦山企業(yè)應在智能化發(fā)展方面向集成化信息化發(fā)展,而不是單獨的一個(gè)小系統,必須全集成在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )平臺建設下,各個(gè)子功能既能獨立運行,又可融合集成。

發(fā)展數字化、智能化礦山所針對的是一個(gè)礦山的整體,以礦山的應用技術(shù)軟件為工具,以高技能、自動(dòng)化的數據采集系統為手段,最終以實(shí)現無(wú)人采礦和智能采礦以及礦山高速信息網(wǎng)絡(luò )系統為目標,為采礦現場(chǎng)各項工程采集數據,通過(guò)監控系統,讓各項采礦流程、采礦工序同時(shí)進(jìn)行,并對各種工作環(huán)境做出準確判斷,實(shí)現智能化實(shí)時(shí)管理。

雄關(guān)漫道真如鐵,而今邁步從頭越。雖然這一項技術(shù),離現實(shí)還有一段距離,但是未來(lái)并不遙遠,礦業(yè)行業(yè)正在借助新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的契機,匯聚人力、物力、財力,一步步接近目標。

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