大型煤礦企業(yè)綠色智能化生產(chǎn)管理的研究與應(yīng)用

李 超

(中國平煤神馬集團(tuán) 平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦，河南 平頂山 467012)

平頂山天安煤業(yè)股份有限公司八礦是我國自行設(shè)計(jì)和施工的第一座特大型礦井，始建于1966年10月，井田面積42 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力405萬t/a。近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，根據(jù)“信息化帶動(dòng)工業(yè)化、工業(yè)化促進(jìn)信息化”的發(fā)展戰(zhàn)略要求，建成了工作面監(jiān)測(cè)、膠帶運(yùn)輸集控、礦井大巷軌道運(yùn)輸安全綜合保障等系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了煤礦生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化、科學(xué)化，隨著煤礦行業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理模式已經(jīng)無法滿足日益增長的生產(chǎn)需求，同時(shí)礦山區(qū)域生態(tài)環(huán)境也面臨著嚴(yán)重威脅。因此，在利用現(xiàn)代化手段改進(jìn)礦山管理模式的同時(shí)，推進(jìn)智能礦山與綠色礦山共建成為未來礦業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)[1]。

1 研究目的

隨著礦井開采深度增加，瓦斯、水、火、頂板、地?zé)帷_擊地壓等災(zāi)害日趨嚴(yán)重，尤其是瓦斯突出和沖擊地壓防控難度增大。破解煤礦安全突出問題，必須緊緊依靠科技進(jìn)步，推動(dòng)煤礦安全科技成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化，強(qiáng)化重大災(zāi)害治理，夯實(shí)煤礦安全基礎(chǔ)；強(qiáng)力推進(jìn)“一優(yōu)三減”，實(shí)現(xiàn)安全高效集約生產(chǎn)；樹立“少人則安、無人則安”理念，優(yōu)化勞動(dòng)組織，扎實(shí)推進(jìn)減人工作，加大智能采掘裝備應(yīng)用力度，推進(jìn)智能化開采，最大限度減少井下作業(yè)人員。采用現(xiàn)代高新技術(shù)和全套礦山自動(dòng)化設(shè)備等來提高礦山生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，通過對(duì)生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，將礦山生產(chǎn)維持在最佳狀態(tài)和最優(yōu)水平。具體為以安全高效為目標(biāo)，以生產(chǎn)工藝自動(dòng)化、物流管理智能化[2-4]、固定設(shè)施無人化、生產(chǎn)管理全面信息化為方向，符合礦產(chǎn)資源利用集約化、開采方式科學(xué)化、生產(chǎn)工藝環(huán)保化、企業(yè)管理規(guī)范化、礦區(qū)環(huán)境生態(tài)化的要求。將“綠色”貫穿于礦產(chǎn)開發(fā)的全過程，堅(jiān)持礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相同步，長遠(yuǎn)規(guī)劃，合理布局，實(shí)現(xiàn)礦山開采科學(xué)有序。最終實(shí)現(xiàn)礦山的安全、智能、綠色、高效開采，做到理念創(chuàng)新、體制創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新。

2 研究?jī)?nèi)容

2.1 生產(chǎn)工藝自動(dòng)化研究

將工業(yè)環(huán)網(wǎng)升級(jí)為萬兆級(jí)，經(jīng)過改造后形成新的工業(yè)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)(圖1)，井下安放隔爆型萬兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)5臺(tái)，安裝千兆工業(yè)交換機(jī)8臺(tái)。地面中心機(jī)房安裝萬兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)(2臺(tái)核心交換機(jī))，煤樓、新副井、主井安裝千兆工業(yè)交換機(jī)3臺(tái)，提高數(shù)據(jù)傳輸速度。建設(shè)“智能礦山及安全生產(chǎn)信息共享一體化平臺(tái)”系統(tǒng)，將煤礦生產(chǎn)各個(gè)階段、各個(gè)環(huán)節(jié)涉及的各類生產(chǎn)和管理、基礎(chǔ)地理等多源信息借助GIS有機(jī)集成，構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)一業(yè)務(wù)應(yīng)用、統(tǒng)一服務(wù)發(fā)布的綜合協(xié)同業(yè)務(wù)管理平臺(tái)[5]，實(shí)現(xiàn)煤礦開采全過程數(shù)據(jù)的“看得見、管得了、控得住”，從而實(shí)現(xiàn)煤礦安全管理、高效生產(chǎn)的目標(biāo)。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.1 System architecture

利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、視頻技術(shù)等，建設(shè)斜巷視頻聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、局部通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)、膠帶集控系統(tǒng)、供電智能監(jiān)控系統(tǒng)、壓風(fēng)排水集控系統(tǒng)、智能化綜采工作面、智能化掘進(jìn)工作面，通過監(jiān)控一體化軟件平臺(tái)進(jìn)行集成后，實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的集中控制和無人值守，達(dá)到礦山生產(chǎn)運(yùn)營的綜合自動(dòng)化與智能化目的[6-9]。

2.2 生產(chǎn)工藝環(huán)保化、礦區(qū)環(huán)境生態(tài)化研究

對(duì)各生產(chǎn)系統(tǒng)等進(jìn)行研究和分析，制定礦井智慧工序，深入挖掘節(jié)能潛力，實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸順煤流控制、空壓機(jī)恒壓力智能運(yùn)行、排水系統(tǒng)避峰就谷智能運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對(duì)礦井水進(jìn)行凈化處理，凈化合格后的水輸送到居民區(qū)供生活用水，生活污水和洗澡廢水等經(jīng)過臭氧消毒之后用作生產(chǎn)用水，促進(jìn)了礦區(qū)經(jīng)濟(jì)的循環(huán)發(fā)展。燃煤鍋爐更換為新型燃?xì)忮仩t，并改造為遠(yuǎn)程集控操作，實(shí)現(xiàn)燃燒清潔、排放無污染、操作便捷等要求[10-13]。結(jié)合煤礦最新防塵技術(shù)進(jìn)行綜合防塵治理，降低粉塵對(duì)職工身體的傷害。采取措施對(duì)礦井大型設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生噪聲進(jìn)行降噪處理，降低噪聲污染，減小噪聲對(duì)職工身心的傷害。

研究“重塑地貌、再造土體、恢復(fù)植被”的工作。按照達(dá)到“點(diǎn)上成景、線上成蔭、面上成林”的綠化效果要求，開展矸石山治理工作，并采用防滲漏與植生袋相結(jié)合的先進(jìn)技術(shù)，分層覆蓋、碾壓土方2萬m3，種植喬木2 000多株、灌木2 500叢、經(jīng)濟(jì)作物3 000 m2(黃花)，綠化面積3萬m2，綠化率達(dá)到92%。在水土保持、生態(tài)觀光、經(jīng)濟(jì)發(fā)展幾大區(qū)域的功能劃定后，修建登山路，鋪設(shè)1 000 m的澆灌管線，并設(shè)計(jì)修建了風(fēng)格各異的廊橋、涼亭、高塔等，實(shí)現(xiàn)了綠化、美化、觀賞、經(jīng)濟(jì)效益為一體的治理效果[14-21]。

2.3 智能綠色運(yùn)行管理體系研究

推行“大型高突煤礦企業(yè)全流程智能化綠色生產(chǎn)管理”系統(tǒng)，不斷推動(dòng)管理創(chuàng)新，建立基于流程管理的標(biāo)準(zhǔn)和制度體系，做到用制度管人，實(shí)現(xiàn)管理理念向執(zhí)行力的轉(zhuǎn)移[17-19]；對(duì)新系統(tǒng)新技術(shù)的使用和操作方法進(jìn)行專題培訓(xùn)。系統(tǒng)分為業(yè)務(wù)主管部門、基層單位、技術(shù)員和操作員3個(gè)管理層面，并針對(duì)3個(gè)層面提出具體要求。①對(duì)業(yè)務(wù)主管部門，雖然新系統(tǒng)新技術(shù)的實(shí)施主要對(duì)各基層單位，但是業(yè)務(wù)主管部門必須積極組織實(shí)施，開展好新系統(tǒng)新技術(shù)的推廣和應(yīng)用工作，與基層單位有效溝通，協(xié)作協(xié)調(diào)；統(tǒng)一步驟，穩(wěn)妥推進(jìn)，最大限度地滿足基層單位要求，從而提高整體管理水平。②對(duì)基層單位，各單位負(fù)責(zé)人要親自抓，為新系統(tǒng)新技術(shù)的順利實(shí)施提供條件，給予技術(shù)員、操作員充分支持，保證工作時(shí)間，提出嚴(yán)格要求。③對(duì)技術(shù)員和操作員，技術(shù)員是技術(shù)骨干，操作員是現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用人員，是系統(tǒng)能否有效運(yùn)行的主要決定因素。因此，在技術(shù)員本人掌握運(yùn)用的同時(shí)，還要培訓(xùn)其他員工如何去使用新系統(tǒng)、新技術(shù)，將自己的收獲傳承給他人，形成“員工—班組—基層單位—業(yè)務(wù)主管部門一級(jí)對(duì)一級(jí)負(fù)責(zé)的管理模式，實(shí)現(xiàn)礦井智能綠色安全高效運(yùn)行。

3 結(jié)論

推行大型高突煤礦企業(yè)全流程智能化綠色生產(chǎn)管理，實(shí)現(xiàn)了減員提效，改善了井下工作環(huán)境，減少了成本和能耗支出。礦井水的循環(huán)利用、綠色礦山建設(shè)，改善了礦區(qū)及周邊居民的生態(tài)居住環(huán)境，有效減少了污染排放，實(shí)現(xiàn)了安全、環(huán)保、可持續(xù)地發(fā)展礦業(yè)經(jīng)濟(jì)。