淺談山東煤礦采掘智能化建設

晁文鵬 楊傳印

（山東煤礦安全監察局，山東 濟南 250031）

山東能源龍礦集團龍鄆煤業有限公司“10·20”重大沖擊地壓事故發生后，中央領導、應急管理部、國家煤礦安監局及山東省委省政府都作出重要指示批示，對煤礦安全提出更高要求，為智能化建設指明方向。隨即，山東開展了以“電液集控、記憶切割與物聯網等先進技術相結合”的智能化建設行動，實施“少人則安、無人則安”，實現減人、提效、保安全。

1 當前形勢

（1）智能化是山東煤礦安全發展的必然要求

目前，山東在冊煤礦106處，深度普遍較大，采深最大曾達1518m。瓦斯、水害、沖擊地壓、高溫熱害等日益嚴重，探災、防災、治災作業風險陡然增高。山東煤礦大都是老礦，井下作業戰線長、環節多，作業地點人員密集，安全風險點多面廣，安全管控難度大。通過應用智能裝備，避免人與災害“短兵相接”，大幅降低風險，確保煤礦安全發展。

（2）智能化是山東煤礦生存發展的必然要求

山東有沖擊地壓礦井41處，占全省總數的40%，產能8000多萬噸，占全省產能的60%。龍鄆煤業 “10·20”重大沖擊地壓事故后，黨中央提出了“加快災害隱患突出礦井淘汰關閉”的要求，若山東再發生沖擊地壓大事故，41處礦井將面臨關閉，后果不堪設想。這不僅對山東省煤炭工業產生致命打擊，還對山東能源供應產生巨大威脅，更重要的是直接關乎20萬井下煤礦工人、50萬煤炭行業職工生活就業和社會穩定。通過智能化建設，來提升防災、治災和抗災能力，遏制沖擊地壓事故，是山東煤礦“生死存亡”的必然要求。

（3）智能化是確保職工隊伍穩定的必要手段

煤礦主要是井下作業，環境差，風險高。受人口結構變化、人口紅利消失、就業觀念轉變等因素影響，煤礦“用工荒”、“招工難”、“留人難”現象日益凸顯。目前，井下一線員工平均年齡在40周歲以上，年輕人寧肯少掙錢也不愿到井下多拿錢。通過智能化建設，提升煤礦機械化、自動化、智能化水平，用機器把職工從危險崗位上替換下來，從繁重的體力勞動中解放出來，從惡劣的作業環境中解脫出來，讓職工安全工作、體面勞動、健康退休，才能招來人、留住人。

（4）智能化是山東煤炭工業高質量發展的戰略選擇

通過智能化實現煤礦生產的“機器換人”，推動礦井向安全、高效、清潔、綠色轉型，改變拼人力、拼體力、拼工時的落后現狀，實現轉型升級。智能化建設推進煤炭生產方式和發展模式深層次變革，是山東煤炭工業高質量發展的必由之路，是山東煤炭工業應對安全挑戰的戰略選擇。

（5）煤礦企業實踐探索為智能化奠定技術基礎

山東煤礦經過3年“機械化換人、自動化減人”科技強安專項行動建設，大型礦井采掘機械化程度達100%，全省煤礦平均采煤機械化程度達92.1%，掘進機械化裝載程度達96.3%。濱湖煤礦、翟鎮煤礦、王樓煤礦已于2018年各自建成了智能化采煤工作面，形成了“工作面自動控制為主、遠程干預控制為輔”的采煤生產模式，現場人員由26人減少至9人，為山東煤礦智能化建設提供了有效示范，奠定了技術基礎。

（6）政府部門明確要求為智能化奠定了政策基礎

王書堅副省長提出打好“山東煤礦生存保衛戰”總要求，山東煤礦安監局與山東省能源局聯合印發《關于加快推進沖擊地壓礦井智能化工作的通知》，布置了“沖擊地壓礦井采掘工作面必須在2019年底前實現智能化”等具體任務，省科技廳、省財政廳也相繼出臺相關文件鼓勵支持智能化建設。政府各部門積極作為奠定了政策基礎。

（7）煤礦企業認識轉變為智能化奠定了思想基礎

山東煤礦監管監察部門通過召開動員會、座談會等宣傳引導，各礦業集團、大部分煤礦對實施智能化建設已形成共識，統一了思想，從開始的抵觸情緒轉變到積極主動推進，尤其是各省屬煤礦企業及煤礦領導認識到智能化建設是大勢所趨，是打贏煤礦“生存保衛戰”的關鍵。

2 建設進展

截至目前，山東已建成84個智能化采掘面（采煤面54處、掘進面30處），其中沖擊地壓礦井智能化采煤面29處、遠程可控掘進面27處。通過大力推進智能化建設，成效顯著。

（1）采煤智能化建設取得技術突破，成效明顯

采煤面實現了液壓支架自動跟機、采煤機記憶截割、運輸供電供液等設備遠程集中控制操作、工作面自動找直及可視化和按時序自動放煤等功能。按技術方式不同分成兩類，一類是LASC慣導技術，如鮑店煤礦7302綜放工作面；另一類是支架電液控與人工輔助校正相結合，如唐口礦6308綜放工作面、新巨龍礦8301綜放工作面等。

（2）掘進智能化進行積極探索，進展順利

沖擊地壓礦井實現了掘進工作面遠程操控切割，新型掘錨運一體化掘進機和TBM盾構機作業線已開始運行。TBM盾構機作業線集掘進、出矸、支護、除塵、通風于一體，高度機械化、自動化，不僅有效解決了粉塵難題，掘進效率還提升了5～10倍。

山東煤礦智能化建設呈現三個特點：①由原來職工現場操作轉變為自動化遠程控制、人工干預操作，作業人員遠離危險區域，提高了煤礦安全生產系數。②放煤、跟機移架、記憶割煤等功能自動化，有效降低了現場作業人員勞動強度。③工作面作業人員少，減人效果明顯。鮑店煤礦7302綜放工作面僅用7人，新巨龍煤礦8301綜放工作面用9人，與傳統開采相比人員減幅達60%以上。

3 存在問題

從建設情況來看，當前智能化建設面臨七個方面的突出問題，具體是：

（1）缺乏統一技術標準系統平臺

智能化建設是一個多系統、多層次、多技術、多專業、多領域、多工種相互交織關聯、相互匹配融合復雜的系統工程，國家層面有關智能化建設規范標準僅在《智慧礦山信息系統通用技術規范》和《煤炭工業智能化礦井設計標準》中提到，內容不明確，可操作性不強，而煤炭行業領域內又缺乏統一系統平臺。建設中，智能化子系統之間各自為政，生產廠家參差不齊，技術協議、通訊接口不統一，技術相互保密，信息不能共享，從而造成各子系統數據的介入、集成、處理、傳輸出現困難，阻礙了智能化建設。

（2）當前智能化技術適應性有待提高

煤層厚度穩定、傾角小、構造簡單等客觀條件比較好的煤礦企業，智能化建設比較成功，但現場也離不開人員監控、微調、干預。開采深度大、礦壓高、斷層多、構造復雜的礦井，當前智能化技術難以適應，需要煤礦結合實際與廠商聯合研發適合的智能化技術裝備。

（3）部分關鍵技術還沒有得到有效解決

如煤機精確定位和工作面自動找直、煤巖識別等關鍵技術還沒有解決，掘進切割受粉塵和噴霧影響不能有效遠程控制；數字地質模型的建立和能夠準確判斷斷層等地質構造等方面的技術有待突破；煤矸量控制難度大，容易出現誤操作造成設備故障。這些技術制約了智能化使用效果。

（4）建設投入成本高，資金壓力大

智能化建設涉及設備多、系統多，在正常設備投入基礎上，還要投入智能化控制系統費用，總投入比較大。如某煤礦6308綜放面僅更換了167副支架及電液控、采煤機、刮板機和實施智能化集成就投入了1.3億元，另外，后期維護費用也比較高。由于系統復雜，所需的設備、傳感器、攝像儀、纜線等種類多、數量大，在井下惡劣的工作環境中容易損壞，智能化系統配件價格比較高，維修費用較高。初期安裝和日常維護投入多，導致建設投入成本比較高，尤其對地方國有煤礦來講負擔較重。

（5）人才隊伍素質滿足不了需求，培訓周期長

智能化采掘工作面是對現有炮采、綜采、炮掘、綜掘等傳統工藝的顛覆，智能化采掘設備涉及機、電、液、通信、控制等多個專業，現場需要多專多能的高素質人員。這些高素質人員培訓周期長、培養慢，跟不上智能化建設應用需求。比如唐口煤礦選拔14名高學歷高技能人員組建智能工作面大學生班組到設備廠家、煤礦采面進行了一個多月的現場學習，才能為該礦6308智能化工作面安裝、運行奠定基礎。而對于市縣屬煤礦，由于現有開采工藝原因，對智能化缺乏直觀認識，管理人員缺乏理論知識，智能化操作維護人才嚴重匱乏。這些因素嚴重制約了智能化建設與應用。

（6）個別煤礦存在建用脫節、建用兩張皮

采掘智能化是對傳統采掘工藝的革命，從操作層面上講，是由原來的就地人工操作支架變成遠程計算機鍵盤操作。受思想認識、地質條件、人員素質、工作習慣等因素的影響，個別煤礦智能采掘工作面的建設和應用脫節，僅在外來檢查和參觀時進行智能化演示，而正常生產時還是人工操作，不能堅持正常使用。除上述原因外，還有的智能化設備不適應煤礦實際，常要人工微調，耽誤時間，影響產量。這就需要在使用中發現問題，改進完善，需要以用促練、以用促建。

（7）個別煤礦認識不足，存在畏難情緒

有的煤礦沒有認識到智能化與安全生產的關系，沒有意識到智能化是煤炭行業的發展趨勢，思想依然守舊，不想進行智能化建設。有的煤礦看到智能化建設對人員素質和資金投入要求那么高，出現了畏難情緒。有的煤礦認為智能化就是無人、智能、自動，難度大，不易實現，人為拔高難度，不敢建。還有的想看別人如何干，干成了再跟著學，存在“停一停、等一等”的等待觀望思想。這些情況也阻礙了智能化建設，減緩了建設進度。

4 采取措施

（1）強化宣傳，切實提高思想認識

山東煤礦安監局4月份召開了沖擊地壓礦井采掘智能化實施方案核查暨智能化建設動員會。會上強調，智能化是打好山東煤礦“生存保衛戰”的關鍵科技手段，是貫徹落實全省煤礦安全生產工作會議精神的重要舉措，要求各集團公司、煤礦企業提高政治站位，認清形勢，統一思想，抓好智能化建設工作落實。同時，在門戶網站開辟“沖擊地壓礦井采掘智能化”專欄加強引導、督促建設。為了指導建設，組織礦級領導、總工及相關技術人員和煤礦安全監察員共約1400人分12期對《山東省煤礦沖擊地壓防治辦法》進行專題培訓。該《防治辦法》中明確了采掘智能化建設要求，解決了采掘智能化建設中一系列問題，具有很好的指導意義。另外，通過報紙、刊物等報道山東煤礦智能化開采工作的典型經驗和成功做法，督促煤礦企業依靠科技提升保障能力和安全管理水平，進一步推進智能化建設。

（2）強化服務，推動技術裝備研究

山東煤礦安監局與國家煤礦安監局聯合舉辦了煤礦安全科技進山東活動，組織高校、科研院所和設備廠家等單位的煤礦智能化開采方面知名專家舉辦專題講座進行現場指導和技術交流，組織全國知名廠家進行了智能化開采方面的科技成果及先進適用技術裝備展示，鼓勵煤礦企業、設備廠家和高校科研院所成立各種形式的煤礦智能化技術合作聯盟和創新機構，開展聯合攻關合作，致力于解決煤礦智能化關鍵技術問題，推動智能裝備研究應用。

（3）強化引領，創建示范工程建設

山東煤礦安監局督促煤礦企業按《發改委關于加快煤礦智能化發展推動智慧煤礦建設的指導意見》實施智能化建設示范工程活動，對進入“100個智能化示范礦井”的煤礦企業按照國家政策給予產能提升和財政資金支持，讓智能化示范礦井起到引領作用，同時，協助煤礦企業向山東省科技廳爭取智能化科研項目立項，支持煤礦企業開展智能化設備研發試用，鼓勵支持煤礦企業根據自身條件提出并制定智能化驗收規范或標準，指導煤礦智能化建設標準化。目前，井下智能設備、機器人崗位代替等都已納入國家中央預算內資金管理范圍，山東煤礦安監局將積極爭取國家資金及相關政策，優先支持煤礦申報中央預算內投資安全改造等重大災害治理項目，加快推動山東煤礦裝備升級改造，提升全省煤礦智能化裝備水平。

（4）強化培訓，加強人才隊伍培養

煤礦智能化應用發展離不開人才支撐。山東煤礦安監局借助科技周活動組織專家講座、經驗交流會，加強對煤炭從業人員的自動化、信息化、智能化知識培訓，支持礦業集團創新職業模式開辟智能裝備工程師職業通道，提高待遇，暢通評優渠道，培養適應自動化、智能化生產的高端專業人才，督促煤礦企業強化現場培訓，提高處理問題能力，引導煤礦企業與高校合作，實施校企聯合培養，開展煤礦智能化專業教育，提高從業人員素質，為煤礦智能化建設提供技術人才支撐，同時，鼓勵煤礦企業借鑒電力、石油等行業企業做法，加大對智能化人才的引進力度，為煤礦智能化建設應用提供人才保障。

（5）強化執法，推進智能化建設

煤礦是智能化建設的責任主體。要求各級煤礦安全監管監察部門強化監管監察責任，督促煤礦企業落實主體責任，推進智能化建設和應用。督促煤礦加強應急管理，強化各個環節的風險管控。在智能化建設中，新技術、新裝備多，會遇到很多問題，會出現很多風險，督促煤礦強化安全措施，加強現場管理，確保建設安全。幫助煤礦協調解決智能化建設中存在的突出問題，持續推進屬地煤礦加快智能化建設。組織召開片區推進會、示范礦井觀摩會、座談會等形式，推動工作落實。

5 總結展望

目前，山東煤礦企業都成立了專職機構，投入大量人力物力進行智能化建設，積極聯合設備廠家或高校科研院所成立工作站、研究院等進行技術攻關，組建大學生智能隊，設立智能裝備工程師職務，實施全員理論技能實操培訓，培養智能化建設運行維護專業人才。隨著智能化工作面建成投用，山東煤礦采掘面高危崗位減員明顯，全省將約減5000人，與傳統開采相比減幅達60%以上。各礦業集團結合智能化建設情況也提出了自己勞動組織定員目標。棗礦集團提出“5788”目標（“5”指薄煤層智能化工作面單班出勤人數不超過5人，“7”指中厚煤層智能化工作面單班出勤人數不超過7人，“8”指中厚煤層自動化工作面單班出勤人數不超過8人；“8”指掘進工作面單班出勤人數不超過8人），兗礦集團公司提出了“155”、“277”、“388”目標，新礦集團提出了雙9目標，臨礦集團公司提出了雙6目標等。

智能化建設前期投入雖大，但它不僅能夠降低職工勞動強度，減少危險崗位人員，改善作業環境，還能提高安全生產系數和作業效率，大幅提升煤礦安全科技水平，實現煤礦高效安全生產，推進山東煤礦安全生產邁向新臺階，步入新時代。