从标杆到标配：中国煤矿“四化”建设的“陕煤示范”

 

从标杆到标配：中国煤矿“四化”建设的“陕煤示范”

■梅方义 祝治安

“以勇立潮头、争当时代弄潮儿的志向和气魄，力争实现陕煤集团在煤炭行业‘四化’建设中争当排头兵的奋斗目标。”陕煤集团党委书记、董事长杨照乾近期发出号召。争当全国煤炭行业“四化”建设的排头兵，提出这样的奋斗目标，是需要底气的。陕西煤业的底气缘何而来？

陕西煤业总经理王世斌告诉笔者：“我们的底气和自信，来自于前期的成功，当下的奋斗和未来的规划。‘四化’建设，我们拥有创新务实的专业团队，有切实可行的行动方案，有行业领先的技术、装备，还有雄厚的资金作为后盾；从标杆转标配的攻坚，由先锋先行先试，到所有矿井的全面决战，我们有必胜的信心。”

机械化实现标配：大幅度高于全国水平

在2014年建成全国首个智能化工作面之后的5年多时间里，特别是2018年以来，陕煤集团积极布局煤矿“四化”建设，迅速抢占“四化”建设制高点，煤矿“四化”建设走在了全国的前列。

煤矿“四化”建设这个概念，是近年由国家煤监局提出来的，但陕西煤业实际“四化”建设起步要更早一些。旗下管理的韩城矿业公司桑树坪煤矿，设计生产能力300万吨/年，1977年投产时，号称“西北第一个现代化矿井”。那时的现代化，类似于现在说的机械化。由科技进步推动的煤矿“四化”建设，伴随着改革开放一路前行，一路完善，一路提高。据国家煤监局发布的信息，截至2019年，我国年产1000万吨的综采设备、采煤机、液压支架和运输机等成套装备达到世界先进水平，8.8米超大采高智能综采工作面成功应用，全国煤矿采煤、掘进机械化程度已分别达到78.5%、60.4%，比2012年均提高近10个百分点，已建成183个智能化采煤工作面，煤炭生产实现由手工作业向机械化、自动化、信息化、智能化的历史性跨越。国家能源局编制的《我国煤炭行业高质量发展总体思路、目标方向、量化标准和重点举措研究》提出：全国煤矿采煤机械化程度，到2022年要达到87%，到2025年要达到90%，到2035年要达到95%；全国煤矿掘进机械化程度，到2022年要达到67%；到2025年要达到75%；到2035年要达到80%。从2018年开始，陕西煤业的“四化”建设，由树标杆转入要全部标配的攻坚时期，由先锋的先行先试，转入全面决战的关键时期。《陕煤集团煤炭板块“四化”建设工作规划方案》显示，截至2019年，陕西煤业管理的全部36对矿井，平均回采机械化率达到100%，已经实现了机械化；掘进机械化率已经达到90%。上述数据表明，截至2019年，陕西煤业的回采机械化率和掘进机械化率，大幅度高于同期的全国水平，而且事实上已经超过了全国2035年要达到的规划目标。机械化是煤矿“四化”建设的基本要求。2018年以来，陕西煤业坚持问题导向，坚持把淘汰落后、发展先进作为方向，通过引入国内外先进的煤矿机械化设备，不断推进煤矿新装备的应用，全面提高煤矿机械化程度，重点推进破解煤矿巷道优化、高效掘进等难题和技术瓶颈，目的是补上掘进机械化率离100%还差10%的短板，为煤矿安全生产提供保障。他们开展了“迎头无人、远程操控、高效快掘”的智能化掘进技术研究，加快推动智能快速掘锚成套设备的实验和应用。2019年，韩城矿业研发试制成功锚钻联动平台、黄陵矿业引进应用掘锚一体化装备、曹家滩煤矿全国首套智能快速掘锚成套装备成功安装。通过技术和装备的不断提升，实现煤巷综掘机快速掘进，提升掘进机械化水平。陕西煤业要求，在机械化方面，各煤矿采煤机械化程度持续保持100%；2021年底前，掘进机械化程度达到95%，实现高效支护、连续运输、移动供电、快速掘进的高产高效布局。

机械化业已领先的陕西煤业，现在在机械化上已经进入了更新换代、拾遗补缺的后机械化时代；同时快速迈进了机械化叠加自动化，信息化，智能化，进入由机械化向自动化、信息化、智能化转变的历史性跨越。

自动化完成标配：辅助系统集中控制率97%

煤矿自动化是指利用先进的电子机械设备，结合预定设计参数，进行煤炭生产的运行操作及监视操作，可极大提高生产效率，减少施工人员的数量，实现“无人则安”。

陕西煤业管理的36 对矿井共有792个辅助生产系统。截至目前， 772 个生产辅助系统（矿井主运输系统、机房硐室、地面装车系统等）实现了集中控制；生产辅助系统自动化集中控制率由 35%提升至 97%，固定岗位减少 700 多人，机房、硐室基本实现了“有人巡检，无人值守”。剩余的20 个生产辅助系统，将在今年三季度全部完成集中控制建设。另外，陕西煤业29对生产矿井的34个地面装车系统全部实现自动化集中控制。2018年以来，陕西煤业开展了煤矿各个系统设备自动化升级改造，推广固定设施远程监控，运用信息技术对地质数据进行数据建模分析，基本实现瓦斯、水、火、顶板等重大危险源的预测预警；通过各类探头、传感器的应用，有效监测和控制了井下瓦斯等危险有害因素，实现了自动化系统的全面应用。“仅小保当一号煤矿112202综采工作面就装有2个显示器、17个摄像头、175多个传感器，可以全方位展示支架推移情况。依靠智能化采煤设备，再也不用天天往支架里钻，心里踏实多了。”小保当一号煤矿综采一队队长王小军说。截至2019年底，陕西煤业97%的矿井主要生产系统实现了远程控制或自动巡检。到今年四季度，陕西煤业辅助生产系统将全部实现现场监测的可视化和自动化、智能化远程集中控制，实现了无人值守、有人巡检，实现100%的目标，领跑全国煤矿。近年来，陕西煤业还积极推进煤矿机器人研发应用，分别在榆北、黄陵、陕北、铜川、彬长等矿区推广应用皮带、变电所、主排水泵房巡检机器人以及选矸机器人，已应用机器人 12 个。在小保当公司调度室，笔者看到这样一幕情景:岗位工轻轻点击鼠标后，从他面前的电脑屏幕上就可以看到，位于井下皮带大巷的巡检机器人立即行动，沿着预定轨道向前行进，同时，屏幕上也会显示出作业现场皮带运行的实时图像。据悉，这类巡检机器人主要应用在矿井主排水泵房、变电所、大巷皮带等岗位，可实时将现场的图像、声音、温度等数据传输至地面，实现在地面监控中心对巡检设备的远程监控，大幅减少了现场作业人员和系统巡检人员。陕西煤业在煤矿“四化”三年（2020-2022）规划目标中，关于机器人作业的目标是，2020年，将继续投资2.6亿元，在黄陵、陕北、彬长矿业与榆北煤业推广应用皮带输送机、变电所、主排水泵房巡检机器人以及选矸机器人 5 大类 74个。到2022年，支护、喷浆、打钻、巡查等危险和繁重岗位基本实现机器人作业。

国家发改委、能源局在《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》中提出，2030年重点煤矿区基本实现工作面无人化。这一目标，陕西煤业将提前8年，在2022年就可以实现，陕西煤业成为我国煤矿自动化建设的领跑者。

信息化标配：搭起了三网一平台框架

在开展自动化的多数煤矿，自动化设备均是在独立环境中运行，缺乏有效的信息交流平台及数据资源共享平台，限制了自动化系统信息能力的发挥。于是，煤矿信息化提到了重要议事日程。

2019年，陕西煤业、8 个矿业公司、36 对矿井整体建成了业务集成、数据共享、智能分析管控一体化的安全生产信息共享平台。以矿井“一张图”为基础，集成矿山开采、掘进、机电、运输、地测、通风、给排水各类生产过程控制信息，安全监测监控、人员定位、综合自动化等安全保障数据，生产、运输、销售调度运营数据，构建安全生产运营数据中心，实现陕西煤业、矿业公司、生产矿井三级数据集成共享，管理联动和协同工作；应用专业业务模型及智能综合决策实现对矿山整体运营的不断优化。陕西煤业将安全生产信息共享平台、运销“销售管理系统”、“西煤电商”物资供应系统等产供销三网整合为联动智慧管理平台--经营调度大数据平台，“三网一平台”信息化体系成为陕西煤业转型数字化的标志事件。未来，该平台将与陕西煤炭交易网络平台实现供应链一体化，实现制造、供应、销售等信息的数据集成，实现决策科学化。即：“矿山一张图”囊括生产关键指标；“安全一把锁”包含安全监测和安全预警；“采销一条龙”览尽交易形式；“资金一个池”建立信用模型把好风控；“物流一条线”详知货运情形；“万物一个芯”掌握各设备运行状态；“服务一张网”呈现各种矿山服务情况；“经营一盘棋”实现高效决策支撑。以此推动煤炭产业实现生产智能化、管理科学化、产销在线化、业务网络化，到最终产业生态化的转型发展。

先人一步构建工业互联网创新生态，鼓励销售和物资领域依托工业互联网打通终端市场和产业链上下游，努力打造全国煤炭互联网发展示范标杆。这是陕西煤业信息化建设的方向和目标。

智能化标配：三年内全部煤矿完成

陕西煤业是全国煤矿智能化当之无愧的领军者。陕西煤业旗下的黄陵矿业公司，2014年率先建成全国首个智能化开采工作面，去年10月发布了“智能化综采工作面”企业标准，目前4个煤矿的6个工作面全部智能化开采，智能开采工作面比例达100%。

国家发改委等8个部门出台的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》指出，到2025年大型煤矿和灾害严重煤矿要基本实现智能化。国家能源局制定的煤炭高质量发展评价指标体系中，煤炭智能开采工作面比例（%）是其中的8个导向性指标之一。据有关部门统计，全国煤炭智能开采工作面比例，2018年是2.5%，2019年是5.38%。国家有关部门提出的目标是，该比例2022年达到10%， 2025年达到20%， 2035年达到60%。陕西煤业所属煤矿现有52个采煤工作面，2019年底，有19个工作面实现了智能化，煤炭智能开采工作面比例36.54%。今年底将累计建成36个智能化工作面，产能占总产能的85%，智能开采工作面比例69.23%。陕西煤业规划，2022年所有采煤工作面全部实现智能化，智能开采工作面比例达到100%，比国家发改委等8部门要求的2025年提前3年。与此同时，陕西煤业提出，到2022年，50%以上的掘进工作面实现智能化高效快掘。作为我国煤矿智能化无人开采技术应用的倡导者、引领者和实践者，黄陵矿业公司从首个成套国产装备智能化无人工作面建成起，目前完成了16个智能化无人综采工作面回采，实现了生产辅助系统的“无人值守、有人巡视”，成为全国首家薄、中、厚煤层智能化全覆盖的矿区；2019年发布了煤炭行业首个智能化开采技术标准，填补了国内煤炭行业智能化无人开采工作面标准的空白；与中国煤炭科工集团太原研究院共同开发的掘锚一体快速掘进技术成功应用并达到国际领先水平。2018 年以来，陕西煤业各单位多点发力，积极推进矿井“四化”建设。其中，快速掘进技术应用取得重大突破，陕西煤业在关中、彬黄、陕北矿区开展快速掘进研发应用，2018年黄陵二号煤矿快掘系统开始运行，月单进达550米；2019年曹家滩煤矿装备了两套快速掘进系统，月单进突破2000米大关。2020年计划建成21套高效快速掘进系统，煤矿单进水平将大幅提高。曹家滩煤矿掘进区区长王剑介绍，现在干掘进就是工人们拿着遥控器站在那里监督指挥机器干活，自动定位、全断面掘进、自动打锚杆上网，所有工序一气呵成，掘进效率较之前提高了近5倍。

陕西煤业通过快掘系统应用和优化劳动组织，掘进工作面数量由2018年的283个减至175个，减少108个，综合单进提高 17%。曹家滩煤矿大断面快速掘进系统创下日单进 91 米、月单进 2020 米的纪录，标志着我国煤矿掘进装备在大型化、智能化方面迈进了一大步，这为矿井接续调整、灾害治理赢得了时间和空间。通过近两年的努力，陕西煤业智能化采煤工作面由2018 年的 6 个增至目前的 19个。与此同时，陕西煤业全员劳动效率由2018年人均3649吨提升至目前4188吨，提升 14.7%。

智慧矿山：标杆已经立起

“作为首批通过国家两化融合贯标评定的煤炭企业，黄陵矿业公司正在由智能化采煤向生产全智能化、4G向5G迭代的转变，智能矿井建设雏形基本形成。我们计划2021年底将4对矿井全部建成智能矿井，打造具有黄陵特色的智能化示范煤矿。”陕西煤业黄陵矿业公司董事长雷贵生说。

陕西煤业的目标是，到2022年底，50%以上的矿井建成“智能矿井”；黄陵、彬长、陕北矿业和榆北煤业建成“智慧矿区”。现在，榆北煤业和黄陵矿业正以高起点、高标准、高质量打造“智慧矿区”。按规划，2019年至2022年，以张家峁为试点，实践形成智能矿井的标准化技术架构，即：基于一套标准体系、构建一张全面感知网络、建设一条高速数据传输通道、形成一个大数据应用中心、开发一个业务云服务平台，面向不同业务部门实现按需服务。目前，陕西煤业与中国工程院院士王国法科研团队合作在张家峁煤矿开展“智能矿井巨系统关键技术及装备”的探索研发，计划在两年内完成《无人化矿山建设规范》标准制订，将张家峁煤矿建成煤炭行业标杆性无人化示范矿井。陕西煤业计划从2020年起，在现有采煤机记忆割煤的基础上，研究实践采煤机自适应、自学习功能，探索应用机器人采煤。在地质条件及环境复杂的铜川、韩城、澄合、蒲白、彬长五个矿业公司的采煤工作面探索应用采煤工作面机器人群；在黄陵、陕北、榆北三个地质条件及环境简单的采煤工作面探索应用采煤工作面机器人，力争在2021年建成4个全智能采煤工作面。陕西煤业启动了“智能矿井、智慧矿区”标准体系建设，榆北煤业和黄陵矿业“智慧矿区”建设全面启动；张家峁煤矿有序推进全国首个“智能矿井”建设。凝聚决战磅礴力量，抢占四化建设制高点，在国家和行业建立“四化”示范标杆，要在“新装备”、“新技术”、“新应用”上抢占先机，培育陕煤智慧，管理煤炭大脑，形成“链接一切”的煤炭产业生态体系。这在陕西煤业形成了共识。为此，陕西煤业每年设立1亿元的重大科研项目配套科技引导资金，同时投入100亿元转型创新基金，积极布局高新技术产业，进一步促进产融结合。根据规划，到2025年，陕西煤业总部将建设成为生产经营大数据中心，实现产销在线化、业务网络化、安防可视化、决策科学化的智能指挥中枢。矿区将建成理念超前、特色鲜明、技术集成、成果转化、智能应用的煤炭“智慧化”生产基地。煤矿将建成信息精准适时采集、高可靠网络化传输、规范化信息集成、实时可视化展现、生产环节自动化运行的“智能矿井”。杨照乾表示，煤炭生产是陕煤集团今后较长一段时间保持经济效益稳定增长的“压舱石”。这个“压舱石”压的稳不稳，关键就在于煤矿“四化”建设强不强。必须以智慧矿山为突破，以等不起、慢不得、坐不住的工作劲头，紧抓新一轮科技革命和产业变革机遇，切实让数字化、智能化成为新时代“改变陕煤形象、奠定陕煤地位、保持陕煤领先”的有力支撑，让“四化”建设引领陕煤迈向“智能化”未来。