5月8日,陜西煤業(yè)化工集團(tuán)黃陵礦業(yè)有限公司一號(hào)煤礦(簡(jiǎn)稱黃陵一礦)1001工作面,成功通過(guò)順槽控制中心遠(yuǎn)程干預(yù)的方式首次實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化開(kāi)采,創(chuàng)造了連續(xù)3個(gè)工作循環(huán)采場(chǎng)無(wú)人的紀(jì)錄,生產(chǎn)過(guò)程中,采煤工作面支架支護(hù)區(qū)域沒(méi)有一個(gè)人。
一個(gè)煤炭行業(yè)的老教授,到黃陵一礦參觀后,非常激動(dòng)地說(shuō):“我一直夢(mèng)想,有一天煤礦工人可以在地面上很體面地采煤,穿著白襯衫。沒(méi)想到真的實(shí)現(xiàn)了!”
借鑒無(wú)人飛機(jī)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn),無(wú)人化開(kāi)采項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)方北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司(簡(jiǎn)稱天瑪公司)董事長(zhǎng)張良將實(shí)現(xiàn)井下“無(wú)人開(kāi)采夢(mèng)”分成兩步走,第一步是實(shí)現(xiàn)遙控式無(wú)人開(kāi)采,操作人員在順槽監(jiān)控中心遠(yuǎn)程干預(yù)遙控設(shè)備運(yùn)行,工作面落煤區(qū)域無(wú)人操作;第二步是實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人開(kāi)采,采煤機(jī)、液壓支架等設(shè)備自動(dòng)化智能運(yùn)行,就像飛機(jī)進(jìn)入自動(dòng)駕駛狀態(tài)一樣。
在張良看來(lái),黃陵一礦1001工作面的成功實(shí)踐,是煤礦開(kāi)采從綜合機(jī)械化開(kāi)采到無(wú)人化開(kāi)采的轉(zhuǎn)折點(diǎn),邁出了“無(wú)人開(kāi)采夢(mèng)”的第一步,經(jīng)過(guò)多年的努力,迎來(lái)了無(wú)人化開(kāi)采的曙光。
天瑪公司的“無(wú)人化采煤夢(mèng)”
讓黃陵一礦在無(wú)人開(kāi)采領(lǐng)域有此突破的是一個(gè)名為“較薄煤層國(guó)產(chǎn)裝備采場(chǎng)無(wú)人化技術(shù)研究與應(yīng)用”的項(xiàng)目。5月25日,中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了科技成果鑒定,認(rèn)為其整體技術(shù)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
在該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方天瑪公司看來(lái),取得這樣的成績(jī)并不是偶然。該公司于2001年成立之初,就把無(wú)人開(kāi)采作為公司的戰(zhàn)略目標(biāo)。在此期間,該公司先是自主研發(fā)了液壓支架電液控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)進(jìn)口的替代,為無(wú)人開(kāi)采奠定了一定的基礎(chǔ),后又專(zhuān)門(mén)成立了無(wú)人化項(xiàng)目部,研發(fā)無(wú)人開(kāi)采的全套控制技術(shù)和控制設(shè)備。
目前,全國(guó)井下從業(yè)人員約304萬(wàn)人,按采煤工人大約占30%的比率推算,從事一線直接采煤工作的人大約有90萬(wàn)。
“無(wú)人開(kāi)采就是要把這90萬(wàn)人逐步解放出來(lái)。剛開(kāi)始或許只能解放出20%至30%,然后再一步一步推進(jìn)。”張良認(rèn)為,這是天瑪公司作為一個(gè)煤礦裝備、服務(wù)提供企業(yè)對(duì)于整個(gè)煤炭行業(yè)的責(zé)任。
“國(guó)內(nèi)外的一些研究機(jī)構(gòu)也在探索智能化無(wú)人開(kāi)采,但都沒(méi)有商業(yè)推廣應(yīng)用。我們公司提出了兩步走的戰(zhàn)略,將遙控式無(wú)人開(kāi)采作為過(guò)渡階段,同時(shí)對(duì)智能化無(wú)人開(kāi)采進(jìn)行同步研究。”天瑪公司無(wú)人化項(xiàng)目部經(jīng)理黃曾華說(shuō),“方向明確了之后,我們就想方設(shè)法技術(shù)攻關(guān)。”
據(jù)了解,2013年在神華寧煤集團(tuán)梅花井煤礦的一個(gè)項(xiàng)目中,天瑪公司做了大量前期探索,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程干預(yù)割煤,其系統(tǒng)已經(jīng)具備了遙控式無(wú)人開(kāi)采的功能。
黃陵礦業(yè)公司一直積極探索應(yīng)用先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù),對(duì)無(wú)人化開(kāi)采如饑似渴,經(jīng)過(guò)與天瑪公司的合作、交流,達(dá)成共識(shí),雙方共同攻關(guān)進(jìn)行以前不敢想的無(wú)人開(kāi)采嘗試。
黃陵礦業(yè)的無(wú)人化開(kāi)采之路
2014年元宵節(jié)過(guò)后,天瑪公司的一個(gè)項(xiàng)目組便常駐黃陵一礦,與礦方深入探討、逐項(xiàng)攻關(guān),陸續(xù)解決了工作面視頻監(jiān)控全覆蓋、三角煤自動(dòng)化開(kāi)采、轉(zhuǎn)載機(jī)和液壓支架聯(lián)動(dòng)、采煤機(jī)電纜防脫槽、工作面遠(yuǎn)程配液、采煤機(jī)和液壓支架遙控等十幾個(gè)技術(shù)難題。
又經(jīng)過(guò)了大概一個(gè)月的磨合,于4月2日,黃陵一礦1001工作面創(chuàng)造了連續(xù)生產(chǎn)9個(gè)工作循環(huán)工作面采場(chǎng)內(nèi)無(wú)人操作、僅有一人巡視的良好應(yīng)用效果。
“我們鼓勵(lì)礦方試著再往前走一步,半個(gè)月內(nèi)快速給他們提供了2套地面監(jiān)控系統(tǒng),地面一鍵啟停取得了成功。”黃曾華說(shuō)。
5月8日,黃陵一礦1001工作面又創(chuàng)造了連續(xù)3個(gè)工作循環(huán)工作面采場(chǎng)內(nèi)無(wú)人的最高紀(jì)錄。在此過(guò)程中,1001工作面采場(chǎng)沒(méi)有一個(gè)人。
“這是多少煤炭人的夢(mèng)想,在地面,穿著白襯衫,就把煤采出來(lái)了。”黃曾華說(shuō),中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織11名專(zhuān)家對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)鑒定時(shí),專(zhuān)家們都感到很震撼,不僅因?yàn)樵擁?xiàng)目實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人開(kāi)采”,還真正實(shí)現(xiàn)了“無(wú)人開(kāi)采”常態(tài)化。
當(dāng)時(shí)專(zhuān)家的鑒定意見(jiàn)是:該項(xiàng)目首次實(shí)現(xiàn)了地面調(diào)度指揮中心遠(yuǎn)程操控,整套生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了常態(tài)無(wú)人化,穩(wěn)定可靠,實(shí)現(xiàn)減人提效,整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
“常態(tài)化的井下無(wú)人開(kāi)采,即使美國(guó)、澳大利亞都沒(méi)有做到。”張良說(shuō),他曾多次去國(guó)外考察無(wú)人開(kāi)采,在美國(guó),看到的最先進(jìn)水平是液壓支架自動(dòng)跟機(jī),但采煤機(jī)司機(jī)需要在現(xiàn)場(chǎng)操作;在德國(guó),刨煤機(jī)工作面實(shí)現(xiàn)了無(wú)人開(kāi)采,但無(wú)人開(kāi)采的采煤機(jī)工作面還沒(méi)有。
目前,黃陵礦業(yè)公司的2個(gè)礦都準(zhǔn)備全面推廣無(wú)人開(kāi)采工作面。同時(shí),其他四五個(gè)煤礦用戶正在與天瑪公司接洽應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。
可推廣的遙控式無(wú)人開(kāi)采
5月23日至24日,全國(guó)煤炭行業(yè)兩化深度融合型智能礦山現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在陜西省神木縣召開(kāi)。天瑪公司將遠(yuǎn)在500多公里以外的黃陵一礦1001工作面井下的實(shí)時(shí)生產(chǎn)畫(huà)面接到了會(huì)場(chǎng)外的監(jiān)控中心和大屏幕上。
會(huì)議期間,盡管淅淅瀝瀝地下起了雨,但是很多參會(huì)代表都圍在露天的監(jiān)控視頻前向技術(shù)人員咨詢。除了對(duì)先進(jìn)技術(shù)本身的好奇,咨詢內(nèi)容重點(diǎn)圍繞該技術(shù)能否復(fù)制推廣及它所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益。
黃陵一礦1001工作面煤層地質(zhì)條件較好,煤層薄、傾角小。這是大家都不否認(rèn)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。
“現(xiàn)在還是示范,接下來(lái)要解決的就是大多數(shù)地質(zhì)條件下都能推廣應(yīng)用的問(wèn)題。這是一個(gè)逐漸的過(guò)程,需要技術(shù)上不斷地突破。”張良說(shuō),現(xiàn)在天瑪公司不僅有專(zhuān)門(mén)的無(wú)人化項(xiàng)目部,還有為無(wú)人化項(xiàng)目部提供電氣類(lèi)產(chǎn)品和技術(shù)配套的電氣自動(dòng)化部等技術(shù)部門(mén)。在推廣應(yīng)用過(guò)程中,遇到任何阻礙無(wú)人開(kāi)采實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題,就及時(shí)攻關(guān)解決。
“無(wú)人開(kāi)采工作面對(duì)礦方的管理水平和操作人員素質(zhì)是有要求的。”張良說(shuō),例如,設(shè)備的維護(hù)需做好,其中某個(gè)設(shè)備出問(wèn)題,會(huì)影響其他設(shè)備。
此外,操作人員最好文化水平高一點(diǎn),這樣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)能理解更充分。“當(dāng)然對(duì)操作人員來(lái)說(shuō),認(rèn)真、負(fù)責(zé)是第一位的,知識(shí)不夠的可以通過(guò)培訓(xùn)來(lái)提高,目前煤礦上的人員素質(zhì)一般能夠滿足無(wú)人開(kāi)采的要求。”張良說(shuō)。
再接下來(lái)是經(jīng)濟(jì)效益的考量。
黃陵一礦1001工作面生產(chǎn)班操作人員由11人減少至3人,整個(gè)綜采隊(duì)減員16人。據(jù)估算,一年約能增加產(chǎn)值1.4億元。
據(jù)張良介紹,將一個(gè)綜合機(jī)械化開(kāi)采工作面升級(jí)成無(wú)人開(kāi)采工作面,如果是較薄煤層工作面,所需綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng)的費(fèi)用約為采面設(shè)備總費(fèi)用的10%至15%;如果是較厚煤層工作面,大概需要采面設(shè)備總費(fèi)用的5%至10%。當(dāng)然他所指的是國(guó)產(chǎn)綜采自動(dòng)化控制系統(tǒng),如果是進(jìn)口產(chǎn)品,價(jià)格會(huì)高很多,而且用戶有可能被附加要求使用一些進(jìn)口裝備,那樣設(shè)備總成本就會(huì)更高。
最終目標(biāo)是智能化無(wú)人開(kāi)采
天瑪公司在進(jìn)一步完善其遙控式無(wú)人開(kāi)采的軟件和系統(tǒng)。“我們今年的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)連續(xù)5個(gè)工作循環(huán)工作面內(nèi)無(wú)人。”黃曾華說(shuō),之所以定在5個(gè)工作循環(huán),是因?yàn)檫@是一個(gè)小班的工作量,如果能夠?qū)崿F(xiàn),就意味著工作面可以整個(gè)生產(chǎn)班內(nèi)都沒(méi)有人。
因無(wú)人開(kāi)采領(lǐng)域的初步成功,天瑪公司有了向國(guó)外推廣的設(shè)想。“我們以前專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng),對(duì)美國(guó)、澳大利亞的市場(chǎng)沒(méi)有興趣,因?yàn)槊绹?guó)一共只有50多個(gè)長(zhǎng)壁開(kāi)采工作面,澳大利亞只有40多個(gè)。而現(xiàn)在,我們可以跟國(guó)內(nèi)的煤機(jī)設(shè)備整體打包,向他們出口無(wú)人開(kāi)采成套綜采設(shè)備了,他們一向?qū)τ?lsquo;無(wú)人’的要求更迫切。”張良說(shuō)。
然而對(duì)天瑪公司而言,遙控式無(wú)人開(kāi)采只是一個(gè)過(guò)渡階段,他們最終的目標(biāo)是智能化無(wú)人開(kāi)采,就像無(wú)人飛機(jī)進(jìn)入自動(dòng)飛行模式后一樣,設(shè)備智能地自動(dòng)運(yùn)行,人只需要監(jiān)視就行。
“智能化無(wú)人開(kāi)采的研究,與遙控式無(wú)人開(kāi)采是同步走的,我們一直都在做。”黃曾華說(shuō)。
要實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人開(kāi)采,目前還有一些國(guó)際上公認(rèn)的技術(shù)難題需要解決,如煤巖識(shí)別、采煤機(jī)自主定位以及工作面自動(dòng)找直等。
由于各個(gè)煤礦煤巖特性不一,很難找到一種統(tǒng)一的方法來(lái)解決機(jī)器的煤巖識(shí)別問(wèn)題。“這個(gè)難題已經(jīng)存在半個(gè)世紀(jì)了,目前國(guó)際上還沒(méi)有一家公司敢肯定地說(shuō)自己已經(jīng)解決了。”黃曾華說(shuō)。
在工作面自動(dòng)找直問(wèn)題上,目前黃陵一礦1001工作面沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的狀況,工作面的推進(jìn)比人工控制得還要直。但專(zhuān)家認(rèn)為這是因?yàn)樵摰V地質(zhì)條件較好,如果碰到傾角較大的工作面,想要讓運(yùn)輸機(jī)、支架自主排列整齊,不出現(xiàn)彎曲度過(guò)大導(dǎo)致的設(shè)備損壞,可能就有相當(dāng)?shù)碾y度。
天瑪公司無(wú)人化項(xiàng)目部已經(jīng)將這些問(wèn)題立項(xiàng),作為下一步攻關(guān)的重點(diǎn)。“如果進(jìn)展較快的話,應(yīng)該3年至5年內(nèi),智能化無(wú)人開(kāi)采的工作面就能實(shí)現(xiàn)。”張良說(shuō)這番話的時(shí)候語(yǔ)氣中充滿堅(jiān)定。
責(zé)任編輯: 張磊