礦山智能化建設(shè)速度已達(dá)到新的高度!全國(guó)煤礦智能化采掘工作面由494個(gè)增至1019個(gè)，同比增加42%;智能化煤礦由242處增至572處，產(chǎn)能由8.5億噸增至19.36億噸;煤礦井下機(jī)器人從19種增加到31種，礦山專(zhuān)用操作系統(tǒng)、5G專(zhuān)網(wǎng)等前沿技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用。

“礦山智能化建設(shè)速度已達(dá)到新的高度!”在日前召開(kāi)的2022年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，國(guó)家礦山安全監(jiān)察局安全基礎(chǔ)司司長(zhǎng)孫慶國(guó)給出一組最新數(shù)據(jù)——全國(guó)煤礦智能化采掘工作面由494個(gè)增至1019個(gè)，同比增加42%;智能化煤礦由242處增至572處，產(chǎn)能由8.5億噸增至19.36億噸;煤礦井下機(jī)器人從19種增加到31種，礦山專(zhuān)用操作系統(tǒng)、5G專(zhuān)網(wǎng)等前沿技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用。

在此推動(dòng)下，減人、增安、提效的成效日益顯現(xiàn)。孫慶國(guó)介紹，僅去年一年，全國(guó)煤礦井下作業(yè)人員就減少6萬(wàn)人，一批大中型礦井固定崗位基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。尤其是保供以來(lái)，智能化礦井累計(jì)釋放產(chǎn)能近6億噸，為煤礦安全增產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的支撐。

筑牢理論基礎(chǔ)，建設(shè)多點(diǎn)開(kāi)花

技術(shù)要突破，理論需先行。中煤科工開(kāi)采研究院有限公司研究員任懷偉回憶，在煤礦智能化建設(shè)啟動(dòng)之初，基礎(chǔ)理論研究基本處于空白。“由王國(guó)法院士牽頭，我們申請(qǐng)立項(xiàng)了國(guó)家首個(gè)煤礦智能化領(lǐng)域的自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目，針對(duì)煤礦復(fù)雜巨系統(tǒng)的整體模型及決策機(jī)制進(jìn)行深入研究。”

經(jīng)過(guò)3年多時(shí)間，數(shù)字煤礦及智能化開(kāi)采基礎(chǔ)理論體系現(xiàn)已形成，開(kāi)啟礦山多學(xué)科、多系統(tǒng)交叉融合的新方向。“行業(yè)還全面搭建了數(shù)據(jù)、通訊、裝備、安全、管理等40余項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，讓智能化建設(shè)有標(biāo)可依，有據(jù)可查，有章可循。”任懷偉稱(chēng)。

效果好不好還得看實(shí)操。記者了解到，全國(guó)智能化煤礦建設(shè)投資累計(jì)達(dá)到1000億元，25個(gè)省份出臺(tái)了財(cái)稅支持保障措施，帶動(dòng)建設(shè)成果在多地多點(diǎn)開(kāi)花。“內(nèi)蒙古自治區(qū)建成智能化煤礦126處，智能化煤礦全員工效達(dá)到28噸/工;陜西省建成102個(gè)智能化采煤工作面、66個(gè)智能化掘進(jìn)工作面，陜煤集團(tuán)智能化產(chǎn)能占比達(dá)到99%。”中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技發(fā)展部副主任張建明舉例。

“年產(chǎn)千萬(wàn)噸級(jí)及以上礦井對(duì)于保障國(guó)家能源安全具有重要意義。但像小保當(dāng)2號(hào)礦井，建設(shè)規(guī)模1300萬(wàn)噸/年，受制于開(kāi)采厚度，采用常規(guī)開(kāi)采方式卻難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)產(chǎn)能。從增產(chǎn)降損角度來(lái)說(shuō)，我們必須增加工作面長(zhǎng)度，減少資源量損失。”陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司副總經(jīng)理梁旭感慨，正是依托智能化建設(shè)，該礦打造了首套國(guó)產(chǎn)450米超長(zhǎng)智能綜采工作面成套裝備，為2-3米中厚煤層高效開(kāi)采提供了新的技術(shù)途徑。“項(xiàng)目實(shí)施后，工作面最高日產(chǎn)5.2萬(wàn)噸，平均月產(chǎn)107萬(wàn)噸，推進(jìn)速度提高20%-60%，產(chǎn)能提高約100%-230%。同時(shí)少布置3個(gè)工作面，節(jié)約3次安撤費(fèi)用約1.8億元。”

系統(tǒng)性、融合性有待持續(xù)強(qiáng)化

成績(jī)和經(jīng)驗(yàn)有之，薄弱環(huán)節(jié)更值得重視。“同時(shí)應(yīng)該清醒看到，智能化建設(shè)仍存在短板和弱項(xiàng)。比如這項(xiàng)工作在不同地區(qū)、不同企業(yè)之間進(jìn)展總體是好的，但是存在不均衡，有的企業(yè)建設(shè)方案在技術(shù)路徑、設(shè)備選型方面不合理，特別是一些復(fù)雜條件的煤礦智能化建設(shè)還需要下更大功夫。”國(guó)家能源局總經(jīng)濟(jì)師魯俊嶺指出。

孫慶國(guó)認(rèn)為，礦井?dāng)?shù)量更多、建設(shè)速度更快、覆蓋范圍更廣，也意味著煤礦智能化進(jìn)入新的發(fā)展階段，對(duì)此提出了更高要求。“還需進(jìn)一步優(yōu)化研發(fā)和應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)建以企業(yè)為主導(dǎo)、市場(chǎng)為導(dǎo)向，礦山企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、科技企業(yè)、裝備廠(chǎng)商等深度融合的創(chuàng)新體系，大力推動(dòng)跨界合作、協(xié)同創(chuàng)新。”

“智能化建設(shè)是一個(gè)迭代發(fā)展進(jìn)步的過(guò)程，不是一次性工程。”中國(guó)工程院院士、煤礦智能化創(chuàng)新聯(lián)盟理事長(zhǎng)王國(guó)法提出，這樣一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，建設(shè)應(yīng)由單個(gè)系統(tǒng)向全面智能化、全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈智能化邁進(jìn)。“但目前，礦山行業(yè)數(shù)字化生態(tài)體系尚在形成雛形階段，數(shù)字化生態(tài)環(huán)境比較脆弱，呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)鏈不完整、技術(shù)鏈片面、資源投入不平衡、標(biāo)準(zhǔn)體系難統(tǒng)一等現(xiàn)狀。”

王國(guó)法舉例，部分智能礦山數(shù)字化偏重于生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段，設(shè)計(jì)建設(shè)、運(yùn)銷(xiāo)市場(chǎng)等其他環(huán)節(jié)的融合還不夠;由于未從智能化建設(shè)全要素技術(shù)鏈、技術(shù)發(fā)展圖譜進(jìn)行系統(tǒng)布局，往往重硬件輕軟件、重系統(tǒng)輕數(shù)據(jù);為追求建設(shè)效果，簡(jiǎn)單場(chǎng)景投入較大，復(fù)雜場(chǎng)景問(wèn)題難解決，資源投入反而少;從礦山企業(yè)到行業(yè)供應(yīng)鏈仍存在信息壁壘、數(shù)據(jù)孤島，數(shù)據(jù)安全缺乏保障，導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法流動(dòng)，知識(shí)不能共享、產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化水平不高等。

核心在于重大關(guān)鍵裝備的進(jìn)步

如何進(jìn)一步提升?在多位業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，核心和支柱在于重大關(guān)鍵技術(shù)裝備的進(jìn)步。

“技術(shù)進(jìn)步既是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，更是一項(xiàng)根本問(wèn)題。沒(méi)有先進(jìn)的技術(shù)裝備和重大技術(shù)成果應(yīng)用，煤礦智能化這件事是干不成的。 ”魯俊嶺表示，下一步，應(yīng)聚焦現(xiàn)場(chǎng)難點(diǎn)和問(wèn)題，充分發(fā)揮科研主觀能動(dòng)性，全面夯實(shí)科技的支撐和保障雙重作用。“定期梳理需要集中重點(diǎn)攻克的技術(shù)和裝備，支持鼓勵(lì)突破關(guān)鍵核心技術(shù)、強(qiáng)化基礎(chǔ)性關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)的修訂，增強(qiáng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)性、兼容性，組織遴選一批技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、可靠性高的案例，以此推廣安全智能高效的建設(shè)和生產(chǎn)模式。”

在王國(guó)法看來(lái)，推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，不僅僅是指礦井“采掘機(jī)運(yùn)通”各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行，還包括采前智能地質(zhì)探測(cè)、采后智能洗選加工與增值利用等環(huán)節(jié)。“煤礦智能化巨系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行難度大，綜合可靠性保障難度大，多系統(tǒng)集成的客觀復(fù)雜化，導(dǎo)致整體穩(wěn)定性降低。光是綜采工作面就有礦壓監(jiān)測(cè)、巡檢機(jī)器人、煤流量監(jiān)測(cè)等10多個(gè)子系統(tǒng)，亟待融入原有的工作面控制系統(tǒng)。需要銜接的硬件、軟件接口越來(lái)越多，迫切要求統(tǒng)一系統(tǒng)的接口及性能指標(biāo)要求，形成模塊化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的智能化系統(tǒng)模式。”

對(duì)此，孫慶國(guó)再次強(qiáng)調(diào)“系統(tǒng)觀念”的重要性。 “進(jìn)一步加快礦井整體智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能化各系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，推動(dòng)礦山企業(yè)管理模式重塑、業(yè)務(wù)流程再造，由管人員、管現(xiàn)場(chǎng)向管網(wǎng)絡(luò)、管數(shù)據(jù)、管裝備轉(zhuǎn)變，在生產(chǎn)系統(tǒng)智能化單兵突擊的基礎(chǔ)上，加快實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)、全流程、全鏈條智能化的整體推進(jìn)。”