“工作人員請注意:刮板機(jī)準(zhǔn)備啟動,采煤機(jī)啟動……”3月20日15時整,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)程桌面操控臺上按下啟動按鈕,開始了高效智能采煤。
只見他輕點鼠標(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)依序啟動運轉(zhuǎn),采煤機(jī)開始割煤,一臺臺支架按照設(shè)定程序自動完成推溜、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。
“220704智能工作面作為國家‘2030’重點科研攻關(guān)項目,是國家能源集團(tuán)重點建設(shè)的首批20個智能化工作面之一,棗泉礦承擔(dān)著國家重大技術(shù)、裝備和軟件的自主化任務(wù)。從2020年1月6日投運以來,其安全、綠色、高效的優(yōu)勢十分明顯。”棗泉礦黨委書記、礦長不無感慨地說,“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,目前這個工作面已經(jīng)實現(xiàn)了常態(tài)化高效智能開采,近300米長的工作面日割煤達(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,從智能工作面全隊核減近70名勞動力補(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。
“有條件要上,沒有條件創(chuàng)造條件也得上。”2018年以來,從項目論證、立項、設(shè)備配套、安裝到運行測試,經(jīng)過一年多的試驗,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:在這個近300米長的工作面上,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)備每一個細(xì)微的動作、觀察采煤機(jī)的運行位置、診斷設(shè)備的“健康”狀況,及時地通過網(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,實現(xiàn)了多個領(lǐng)域“零”的突破,累計攻克千余項技術(shù)難題,探索出“3+1”智能開采新模式。
這套開采模式實現(xiàn)了人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與采場的智能對話。人與設(shè)備之間,通過全覆蓋可視化監(jiān)控和實時數(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米長距離供液供電系統(tǒng),讓井下電氣平臺隨著回采推進(jìn)頻繁搬家成為歷史;將生產(chǎn)信息與手機(jī)實時聯(lián)通,讓智能工作面的一舉一動通過“指尖”一覽無余;實現(xiàn)采煤工藝預(yù)測分析自由編輯,可在采場變化時快速調(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),實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)的獨立傳輸;建立不同跟機(jī)策略機(jī)制,實現(xiàn)了自動跟機(jī)模式的智能調(diào)節(jié);應(yīng)用激光測量煤流煤量,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,實現(xiàn)了液壓支架自動拉移和智能調(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探測技術(shù)實現(xiàn)煤巖智能診斷,讓采煤機(jī)在割煤時更聰明、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、聚焦高點,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),實現(xiàn)了多次技術(shù)跨越,開創(chuàng)了多個行業(yè)先例,從“水土不服”到“落戶扎根”,從實驗走向?qū)崙?zhàn),進(jìn)入了常態(tài)化高效智能開采階段。
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