創造智慧動能 引領能源變革
——兗礦集團采掘智能化建設卓有成效

文/孟祥軍

（責任編輯：邵冰鋒）

礦井智能化技術的研究和應用，是煤炭工業科技進步的前沿課題，也是煤炭企業安全高效發展的主攻方向。八部委聯合印發的《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，為煤礦智能化建設指明了方向，對煤炭工業的高質量發展具有里程碑式的意義。

兗礦集團作為中國唯一一家擁有境內外四地上市平臺的特大型煤炭企業，認真落實“機械化換人、自動化減人”的部署要求，以理念創新、科技創新、管理創新為驅動，以經濟效益、社會效益、生態效益協同提高為目標，大力實施“科技興企、創新驅動”戰略，堅持“以人為本、安全發展”的理念，立足“裝備智能化”和“少人、無人化”安全生產的目標任務，著力推進煤炭安全高效開采技術和裝備優化升級，加快建設全球一流礦業集團和綠色能源服務商。

一、樹立標桿，始終走在采掘智能化建設的前列

兗礦集團經過40多年的發展，逐步在國內外建成山東、山西、新疆、陜蒙、貴州、澳大利亞六大煤炭生產基地，共33對生產和在建礦井。在采掘機械化、自動化、信息化、智能化技術方面，兗礦集團始終保持國內先進水平。

在智能化采煤方面，本世紀初，兗礦集團以先進綜放技術為依托，在興隆莊煤礦首次將電液控制系統應用于放頂煤工作面，并發明了適宜自動化開采的兩柱掩護式放頂煤液壓支架，實現了綜放自動化開采技術的重大突破。同期，兩柱掩護式放頂煤液壓支架專利成功轉讓德國DBT公司，并在澳大利亞得到應用，開創了煤炭開采技術向世界先進采礦國家輸出的先例。2014—2017年，國內首次引進澳聯邦科學院以慣性導航系統為核心的LASC技術，形成一整套集工作面自動找直、通訊、視頻、檢測、控制于一體的國產智能化綜采裝備，在轉龍灣煤礦3～4米煤層綜采工作面成功應用，榮獲2018年中國煤炭工業科學技術一等獎。

在智能化掘進方面，自上世紀70年代末，兗礦集團在國內率先應用成套機械化掘進裝備，較早實現了掘進的機械化作業；1999年，引進美國久益公司的連續采煤機在南屯煤礦進行房柱開采；2005年，引進奧鋼聯ABM20S型掘錨一體機，在鮑店煤礦投入使用，積累了早期應用先進掘進裝備及工藝的經驗；2006年以來，兗礦集團持續進行掘進裝備技術的探索與實踐，推廣應用連續采煤機和掘錨一體機等高效掘進裝備，2016年起在金雞灘煤礦使用連續采煤機，配套四臂錨桿鉆車、梭車、給料破碎機等設備，進行煤巷雙巷掘進，月進尺始終保持在2000米水平，2018年在鄂爾多斯能化公司石拉烏素、營盤壕煤礦使用山特維克MB670型掘錨一體機，為掘進工作面后續裝備提升積累了有益經驗。

二、制定標準，確立采掘智能化建設發展目標

兗礦集團秉持高屋建瓴的戰略思考，牢固樹立“有人巡視、無人值守”“智能化監控、可視化操作、遠程化控制、信息化互動”和“裝備升級、減人提效”的理念，加強頂層設計，科學謀劃煤礦采掘智能化建設，制定《煤礦智能采煤工作面技術規范》《煤礦智能掘進工作面技術規范》；建成了基于大數據平臺的營銷共享平臺，完成了基于北斗導航的信息技術研究應用，成功開發出高精度移動指揮調度系統、北斗天地公共位置服務平臺以及北斗高精度定位終端等一系列新產品；按照“安全、綠色、智能、高效”的原則，先后制定了“四型”礦井建設及集團公司智能開采發展規劃，實行裝備換人、技術換人、管理換人；分類推進礦井限員管理，提出了“155、277、388”的智能礦山建設目標：一類礦井實現每班下井人數不超過100人，采煤和掘進工作面不超過5人；二類礦井實現每班下井人數不超過200人，采煤和掘進工作面不超過7人；三類礦井實現每班下井人數不超過300人，采煤和掘進工作面不超過8人。

三、穩步推進，采掘智能化建設取得新突破

按照國家煤監局“一優三減”和“四化”建設要求，兗礦集團堅持把采掘智能化建設作為厚植煤炭產業發展優勢、應對變革挑戰、贏得發展先機的重要戰略部署，找準自動化、信息化、智能化的主攻方向，采掘智能化建設取得新突破。

1.國內礦井采掘智能化建設取得嶄新成就

兗礦集團2019年累計投入10.02億元，建成19個智能采煤工作面和15個智能掘進工作面。采煤方面，本部沖擊地壓工作面全部實現智能開采；掘進方面，井下在用44臺掘進機全部完成遙控截割改造。

在智能采煤建設方面，根據不同的煤層地質條件，優化生產布局，提出了智能化綜放系統的總體架構，先后建成鮑店、趙樓煤礦等一批可常態化運行的一類智能綜放工作面。研發了液壓支架智能時序放煤、采煤機記憶截割、輸送系統聯動運行等關鍵技術和裝置，探索三角煤自動截割工藝，實現了由常規“端部斜切進刀”向“兩端割全刀、中部割半刀”截割新工藝的轉變。完善了端部成套支護系統的智能化控制，減少了兩端頭作業的影響時間，提高了回采效率。建設了“地面總監控調度—順槽區域控制層—子系統”三級控制體系，實測自動跟機率及記憶截割率均達到90%以上，自動找直曲線縱向偏差小于0.2米，直接參與工作面生產作業人員由16人減至7人，工作面日產始終維持在2萬噸以上高產高效水平。建成首個7米超大采高一類智能綜放工作面—金雞灘煤礦117工作面，在實現智能開采的同時達到年產2000萬噸高產高效水平，開創了世界特厚硬煤智能化開采歷史的先河。

在智能掘進建設方面，建成鮑店煤礦7304膠順、石拉烏素北部集運巷等4個智能掘錨工作面，掘錨工作面月進尺達到670米以上水平，單進提高2倍以上；建成金雞灘102膠輔順槽智能連采工作面，月進尺達到1700米以上水平，在國內處于領先地位。濟三煤礦18301新增膠順智能綜掘工作面，實現了綜掘機遠程遙控截割、帶式輸送機可視化集中控制、大塊煤矸破碎、轉載點無人值守等功能，工作面迎頭200米范圍內作業人員由12人減至7人。

在礦井基礎建設方面，兗礦集團在下屬的興隆莊、東灘、天池等礦井已全部建成萬兆環網，通過5G、大數據中心等一系列重點項目和信息產業的布局，形成全面感知、實時互聯、分析決策、自主學習、動態預測、協同控制的智能控制系統，不斷推進自動化、信息化、智能化“三化”能力提升，為“安全、綠色、智能、高效”四型礦井建設提供了強力支撐。

2.海外礦井采掘智能化建設走在世界前列

澳大利亞澳斯達煤礦依靠先進可靠的自動化控制系統，應用采煤機慣性導航、滾筒防碰撞聯動控制、工作面底板水平/高程控制、工作面設備自動端面對準以及遠程可視化控制等技術，首次實現工作面內無人智能開采。莫拉本煤礦智能采煤工作面單班作業人員6～7人，達到日進尺20米，年產800萬噸水平；應用掘錨一體機，單班作業人員5～6人，達到月進尺1400米水平。

3.優化開采布局，探索礦井巷道布置新模式

結合礦井災害類型和建設進展，持續優化調整煤礦開采布局，根據不同煤礦埋深、煤層厚度、傾角、上覆巖層巖性、瓦斯、斷層等情況，揭示了工作面周圍沿傾向和走向內外應力場分布規律，提出了上覆巖層存在“即時加載帶、延時加載帶和靜載帶”的載荷三帶理論，揭示了不同礦井在礦壓特征及應力場分布等方面的本質差別，大力推廣回采巷道與相鄰工作面順槽小煤柱、無煤柱、負煤柱護巷技術，實行一礦一策、分類管理、分區管控的礦井生產布局方案，形成了不同種類、不同強度的巷道支護模式，杜絕了相鄰礦井因開拓布局不合理造成的開采事故，為保障礦井智能化生產奠定了基礎。

四、深根固柢，采掘智能化建設取得有益經驗

兗礦集團遵循智能化礦山建設規律，積極探索煤礦采掘智能化開采新路徑，取得了有益的建設經驗。

1.奠定基石，制定智能化礦井建設標準

兗礦集團認真研究把握國家和行業政策，充分了解國內外自動化采煤裝備最新研發情況。組織相關人員到美國白橡樹煤礦、坎伯蘭煤礦和國內的黃陵礦區、濱湖煤礦等智能化先進礦井進行現場調研，重點選擇部分礦井進行跟班寫實，結合兗礦下屬礦井的生產情況，制定采掘工作面智能分級分類標準，為智能化工作面標準和方案制定奠定了基礎。

2.技術先行，提供智能化建設技術保障

與國內外上百家知名科研院所建立長期穩定的戰略合作關系，柔性引進王國法院士研究團隊，引進培養泰山產業領軍人才2人、博士后2人，聯合開展重大關鍵技術攻關。投資3300萬元，籌建國內首家煤礦智能開采試驗中心，搭建集智能開采關鍵技術與裝備研發、測試、試驗、培養于一體的綜合性服務平臺，為智能化采掘工作面及其標準體系建設提供系統配套、技術指導等服務。推進基于自主產權高精度慣導裝置的IMOSS系統研制與應用，保證從慣性器件、系統集成到軟件開發均實現國產化。

3.人才至上，提供智能化建設人才保障

面向礦井主要負責人、分管負責人、分管副總、采掘區（隊）長、技術業務骨干，分批次分層次組織智能化開采技術、電液控系統基礎與實操、采掘自動化控制技術等培訓，并邀請兗煤澳洲先進智能化礦井從業人員進行經驗介紹，累計培訓各級管理人員27期、800余人次，確保人人懂工藝、懂原理、懂結構。

4.獎罰并舉，提供智能化建設激勵保障

制定詳細的采掘工作面建設考核管理制度，充分發揮經濟杠桿的激勵作用。實行重獎重罰，對完成智能化礦山建設目標，建成全省全國示范點、實現限員管理“155、277、388”分類規劃目標的礦井，給予不同程度的獎勵；對于完成不好的礦井進行對等處罰，確保智能化建設的正常推進。

5.裝備提升，提供智能化建設高端裝備技術保障

先進可靠的高端裝備技術是保證智能采掘工作面正常運行的必要條件。近年來，兗礦集團累計投入數十億元進行高端煤機裝備、智能控制技術的升級換代。同時，大力提升自身高端裝備制造實力，打造高端液壓支架制造基地，為礦井智能開采建設提供裝備保障。在兗礦集團大數據戰略和機電設備管理總體思路的指導下，建設智能機電設備運維管理平臺，實現以設備資產為核心的全生命周期管理，提高采掘裝備管理水平和投資效益。

6.趕超先進，與智能化建設先進礦井開展對標

充分發揮自身國際采礦企業的優勢，將國內權屬礦井與兗煤澳洲先進智能化礦井進行對標，詳細對比分析找差距。結合國內礦井實際，精準定位，建立詳細的對標標準及目標，并規劃對標計劃實施節點，確保目標順利實現。

目前，我國智能開采尚處于初級階段，《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》的下發，更加堅定了煤炭企業開展煤礦智能開采的信心。下一步，兗礦集團將重點圍繞“四型”礦井建設目標，針對智能化礦井“探—掘—采—運”關鍵技術，逐步形成分區域、分類型的生產開拓布局新模式，開展礦井精細探測關鍵技術裝備研究；研發掘進工作面智能遙控定位截割技術，持續提升掘進工作面自動化、智能化水平；研究礦井智能化安全生產模式，構建礦井智能化綜合監測網絡，研發基于大數據分析的重大災害預警和安全生產運營管控平臺，開展智能高效安全生產工程示范，實現“少人、無人則安”的智能生產模式。