陝煤集團陝北礦業公司兩化深度融合建設紀實

10月21日至23日，2020煤炭行業兩化深度融合推進現場會將在陝煤集團陝北礦業公司召開。會議的地點在陝西省榆林市人民大廈。“在人民大廈一鍵遠程啟動，遠在200多公裏外的張家峁煤礦井下就可以開始智能化采煤，從皮帶運煤一直到地麵的智能化裝車，產銷一條龍隻需要40分鍾。”陝北礦業公司主管智能化工作的副總經理牛虎明介紹。

礦井實現100%機械化、自動化

國家能源局編製的《我國煤炭行業高質量發展總體思路、目標方向、量化標準和重點舉措研究》提出，全國煤礦采煤機械化程度到2022年要達到87%，到2025年要達到90%，到2035年要達到95%；全國煤礦掘進機械化程度到2022年要達到67%，到2025年要達到75%，到2035年要達到80%。

目前，陝北礦業公司管理的全部8對礦井，回采機械化率達到100%，掘進機械化率達到100%，超過全國2035年要達到80%的目標。

2018年以來，陝北礦業公司大力推進生產輔助係統自動化。截至目前，該公司已建成投運9個集控中心，6對生產礦井的221個生產輔助子係統實現了遠程集中控製，井下72個變電所和8個主排水泵房均實現了“無人值守、有人巡檢”，零散排水點全部為無人化自動排水點，張家峁煤礦、紅柳林煤礦以及韓家灣煤礦實現了全生產鏈的一鍵遠程啟停。

張家峁煤礦建立完善了“1+9”自動化管控模式，即一總控（調度指揮中心）九分控（綜采、掘進、機電、機運、通風、洗選、銷售、水暖電、安防分控）的係統控製，完善了采、掘、機、運、通、洗選、銷售、生活後勤服務全方位的自動化遠程控製管控模式，對井下和地麵的23個機房、硐室的操作崗位實行了遠程控製。該礦實現了井下供電係統，供排水係統，皮帶運輸係統，主扇、壓風、地麵洗選係統、汙水處理係統，日用消防泵房，淨水車間的“無人值守、有人巡檢”。該礦的“1+9”總控—分控自動化係統被中國煤炭工業協會選為“煤炭企業兩化深度融合示範項目”。

截至目前，陝北礦業公司8對生產礦井的13個地麵裝車係統全部實現自動化集中控製。張家峁煤礦研發的西北地區第一套產品煤智能化遠程裝車係統，綜合了PLC裝置、稱重係統、電控係統等，實現了銷售視頻係統集中監控。煤車司機通過IC卡將車輛信息、煤種信息、裝車點進行綁定。遠程裝車係統根據傳輸的數據進行裝車，自動控製所需噸數，實現“一鍵”裝車，現場無人操作，裝車時間由改造前的每車5分鍾縮減為目前的每車2分鍾。

構建互聯互通的安全生產和服務體係

目前，陝北礦業公司已建成10個標準化網絡機房，各礦井均形成安全監測獨立專線、千兆無線通信環網和萬兆工業以太網的三層網絡拓撲，並將進一步建設完成各礦區的5G專網。各礦井端至公司端之間采用100兆直連網絡組成城域網，滿足了各礦井和公司之間數據高速流轉的要求。

2019年，陝北礦業公司搭建至各礦井的“1+8”一體化區域協同管控雲平台，實現了對8對礦井的人、機、物的跨設備、跨係統、跨地域的互聯互通，構建了互聯互通的安全生產和服務體係，樹立了公司端—礦井端的混合雲架構示範標杆。

同年，陝北礦業公司協同北京龍軟科技公司搭建了全公司範圍的主要業務集成、重要數據共享、智能03manbetx 管控一體化的安全生產信息共享平台。該平台以礦井地質“一張圖”為基礎，集成綜合調度、安全管理、生產技術等13個專業應用，實時采集安全監控、人員定位、生產輔助自動化係統等7類子係統的數據，實現了該公司以圖管礦、預測預警、集中管控的目標。

2020年，陝北礦業公司搭建了產、供、銷三張網絡和煤炭產供銷全過程財務實時管理平台，實現了製造、供應、銷售等信息的數據一體化集成，為該公司經營管理決策提供了科學依據。

建成14個智能化綜采工作麵

2012年，紅柳林煤礦與北京天瑪公司聯合攻關完成了綜采成套裝備智能係統開發，實現了遠程控製自動化割煤，建成國內首個7米大采高的智能化綜采工作麵。在建成全國第一個中厚煤層智能化綜采工作麵之後，該礦先後建設了5個智能化綜采工作麵，自動割煤率達到100%，實現井下無人化開采。

在智能化采煤上，陝北礦業公司建設完成了14個智能化綜采工作麵，工作麵平均作業人員減至7人，煤機自動化割煤速度平均達7米/分鍾，自動化開機率平均保持在90%以上。2019年，該公司所有智能化工作麵累計采煤2580萬噸，回采率達到98%。

在智能化掘進上，陝北礦業公司與王國法院士團隊合作，在張家峁煤礦、紅柳林煤礦、檸條塔煤礦、孫家岔龍華煤礦分別建設了一個全斷麵掘錨一體化裝備快速掘進工作麵。

張家峁煤礦快速掘進係統采用“掘錨一體機+錨杆轉載機組+長跨距轉載機組”的方案，實現了遠程監控掘錨一體機與錨杆鑽機協同作業、可視化集中控製膠帶運輸機、轉載點無人值守等，單日進尺最高達120米。

在生產輔助智能化上，陝北礦業公司采用信息化技術手段管理井下運行的無軌膠輪車，具備現場測速、精確定位以及無線通訊等功能。張家峁煤礦正在建設基於智能終端設備的井下網絡約車和智能調度派車係統。

在安全管理智能化上，陝北礦業公司建立了一個涵蓋公司及各礦井的雙重預防機製信息化管理平台，將24類風險劃分為4種狀態，再采用7種針對性措施進行預防與管控，結合安全監控、人員定位係統，向信息化終端智能推送各風險點風險和預防措施，形成公司和礦井2個層麵的雙重預防信息“一張圖”。

在洗選銷售智能化上，張家峁煤礦選煤廠於2017年進行智能化升級改造，建成了可提供8類定製化產品的配煤集控係統，實現了監、管、控一體化，塊煤入洗率達100%，原煤入洗率達50%以上。這是國內首個采用3D技術可視化數據采集與監控係統的洗煤廠，也是國內第一個多係統整合集中管理的智能化選煤廠。該項目榮獲“2017中國能源企業信息化管理創新獎”。

描繪智慧礦山的藍圖

2019年12月23日，張家峁煤礦成功布置首批5G基站並進行應用組網，實現了礦區5G網絡全覆蓋，成為陝北首家應用5G網絡的煤礦，並在礦區投入使用了無人駕駛清掃車。

2020年6月21日，國內第一次智慧煤礦關鍵成果運行及展示所涉及子係統配套會召開。這就是張家峁智慧煤礦現場會關鍵成果運行及展示所涉及子係統配套會。

張家峁智慧煤礦建設由王國法院士團隊進行總體設計與規劃，計劃利用三年時間（2019年至2021年），建成1個綜合管控平台、全麵感知網絡等3項基礎設施、自主智能生產等8大智能化應用場景，共計49項建設內容，涉及多個智能化子係統，總投資4.2億元。該項目完成後，礦井所有係統智能化作業占比達80%以上。

張家峁煤礦智能化主要體現在8個方麵：一是構建了信息化管控模式；二是搭建了總控分控自動化係統；三是打造了一體化網絡傳輸平台和私有雲數據中心；四是建成了經營管理一體化智能管控平台；五是打造了地質可視化及礦井“一張圖”協同管理係統；六是升級改造洗煤廠，實現了智能化洗煤；七是開發了地銷智能裝車係統；八是率先建成基於安全監測係統的多係統融合新模式。

張家峁煤礦實現了數字化開采、遙控化生產和精細化管理。一是建成了四維空間信息服務係統，實現了礦區“看得見、管得了”的管理目標。二是建成了薄煤層智能化綜采麵係統，實現了綠色、高效、智能開采。三是建成了礦井智能通風綜合管控係統，實現了礦井通風時刻處於安全、高效狀態。四是建成了礦井水資源智能綜合管理係統，實現了安全、高效、全程自動化操作。五是洗煤廠實現了智能化洗煤，達到國內領先水平。六是建成了全煤流智能運輸係統，運用科技手段，實現了無人化智能操作。七是建成了智能化礦山5G網絡，全麵覆蓋生產、經營、發展、黨建等領域。八是引進了機器人項目，分為回風巷道巡檢機器人和變電房巡檢機器人。九是引進了無人駕駛運輸設備，完成地麵與井下巷道內特定區域的自動駕駛作業。

降低成本，創造更高的效益

在企業這個層次，兩化深度融合有三個目標：一是企業提升自己的創新能力；二是提升效率，降低成本；三是實現可持續、低碳化、綠色化。

智能化的目標是創造價值，不是為了智能化而智能化。創造價值意味著更低的成本、更高的效率和效益。而創造價值的空間往往在管理領域。因此，陝北礦業公司要基於工業互聯網平台，實現管理和控製的融合、人與機器關係的重構。

張家峁煤礦采用智能化成本管控，通過井上、井下作業的生產過程細化預算，使原煤成本逐年遞減，由最初高位的162.91元/噸逐漸降低，目前穩定在120元/噸左右。

張家峁煤礦智能化選煤廠投入運行後，藥劑消耗量較改造前降低11.6%，膠帶輸送機調速控製平均節電率較改造前提高20%，開機率提高至96.5%，單班減少綜合用工16人，每年產生的經濟效益達2350萬元。

韓家灣煤礦建成的全國首個中厚煤層“110工法+智能化”綜采工作麵，可多回收煤炭資源800萬噸，延長了礦井服務年限2年。2020年3月，該綜采工作麵開始試采，日推進最高達15米；相比傳統掘進工藝，月減少掘進費用235萬元，多回收煤柱約8萬噸，增收經濟效益約2400萬元；每年可節約人工成本約950萬元/麵，生產效率提升30%以上。

同時，韓家灣煤礦智能化采麵單班生產崗位作業人數由原來的19人減至6人；檢修維護人員由原來的12人減少至8人；巡檢員、安檢員由每班3人減少為1人。綜采工作任務調度員減少40%以上，技術專員和駐礦專家減少80%以上，庫管員減少30%以上，故障處置調度人員減少50%以上。