数字经济｜来了，智慧煤矿

去年底，冀中能源股份公司东庞矿通过河北省智能化煤矿验收专家组验收，成为河北省首批智能化建设示范煤矿之一，这意味着河北省智慧煤矿建设开始发力。

智慧煤矿“长”啥样？跟传统采煤比，有啥优越性？对煤矿行业起到什么样的影响？记者对位于邢台市内丘县的东庞矿进行了采访。

图为东庞矿综采工作面集控中心。河北日报通讯员高科摄

远程一键采煤成为现实

“各项参数符合要求，现在启动系统。”日前，在东庞矿21110工作面，综采一队采煤机司机许锐按下“启动键”，远处的采煤机轰鸣作响，被割碎的煤块如流水般倾泻而下。

许锐在煤矿干了十多年。过去，采煤工人需要在采煤机旁“盯梢”，一刻也不能停，上完班升井，经常累得一身汗一脸灰。而现在，经过专业培训，他只要通过电子屏幕就可以远程操纵、观测采煤机运行状态，工作环境大大改善。

“从亲自下矿到远程一键采煤，这是多少代采煤工人憧憬的梦想，如今已在东庞矿变成了现实。”许锐说，通过远程智能操作系统，顺槽胶带机、刮板输送机、转载机、破碎机、采煤机依次启动。采煤机切割煤块后，液压支架跟着拉移，运输机推溜到位，支架自动收回或打出，“乌金”源源不断运往地面，所有操作全部自动化。

东庞矿信息中心主任魏永勇介绍，东庞矿智能化发展经历了三个阶段。上世纪90年代，东庞矿大力推进机械化，成为河北省比较先进的机械化生产矿井。2000年开始，引进无线通信系统，对煤矿设备、调度室以及井下环网进行信息化改造，实现了线下数据线上化。

随着数字技术的发展，2020年11月，国家提出创建智能化示范煤矿建设，促进煤炭开采方式由炮采、普采和综采向智采变革，为能源领域“新基建”奠定基础。

顺势而为，东庞矿加快推进智能化改造提升，集中推广钻装锚一体机、超前液压支架等一系列新工艺、新装备，加快机械化、自动化、信息化、智能化“四化融合”建设步伐，逐步形成全方位、立体化的智慧矿山格局。

去年3月，河北省首个智能化高架综采工作面——东庞矿21110智能化综采工作面正式投产，实现了减人提效，每个生产班减少用工11人，工效提高64.7%，缓解了井下限员的制约难题。

新年新气象。在吸取厚煤层智能开采经验的基础上，1月13日，东庞矿首次对煤层平均厚度1.3米的薄煤层6201工作面进行智能化改造，应用电液控技术、自动化技术以及沿空留巷开采工艺，进一步提升智能开采水平。

地下矿井装上“智慧大脑”

“位移传感器运作正常，齿轨轮运作正常……”在地下600米深的东庞矿综采工作面集控中心，综采二队副区长徐国峰一边按动按钮，一边记录数据。

徐国峰认为，煤矿智能化是个系统工程，涉及方方面面。采煤、掘进等每个机器里都装上了传感器，通过光缆、信号线将运作信息传到井下集控中心，再汇总到地面调控室，实现井上井下互联互通。“集控中心就像是人的大脑，远程控制煤矿的所有智能设备。”徐国峰说。

东庞矿工作面大多位于地下600米到1000米，地质条件复杂，干扰因素多，影响了数据传输效率。在河北联通公司的技术支持下，东庞矿建立了5G基站，利用5G的大带宽、高速率和低时延技术，解决了这个难题。

“从指令下达到机器响应，过去要几百毫秒，现在只要20毫秒，各个作业点的画面、数据都能实时传回地面，这就是5G网络的即时响应。”徐国峰说。

在冀中能源集团整体规划和部署下，石煤机公司为东庞矿5G智能化矿井建设提供了核心技术支持，实施了掘进工作面5G网络布置方案、智能掘进控制系统关键技术、5G网络及成套设备调试等重点工作。

“智慧矿井建设其中一个难点在于精准定位。”石煤机公司总工程师办公室主任李英娜说，煤矿设备在井下运作中，会不断进行空间位移。为实现精准定位，他们采用了光纤惯导精准定位技术，可以对目标进行实时位置追踪，自动生成并记录其活动轨迹。

此外，他们还在东庞矿实施了仿形截割、自主截割、视频监控及双向语音对讲、视频识别人员靠近报警、故障自诊断与信息推送等多项智能化技术，降低了矿工劳动强度，提高了安全生产水平，真正实现了减人提效。

“煤矿生产涵盖运输、供电等30多个子系统，由于设备来自国内外各个厂家，数据端口和标准不一致。”魏永勇说，通过数字化改造，对东庞矿各种设备数据进行统一整合，打破数据孤岛，实现多部门数据共享共用和互联互通。

数字化技术的应用，极大提升了生产效率。去年一年，冀中能源股份公司建立智能集控中心3个、智能化工作面7个，原煤工效同比提升5.8%，开掘工效同比提高3.6%，各单位岩巷煤巷单孔月进、综采单面月产多次创出近年来最好水平。

2021年5月，省发展改革委、省应急管理厅、河北煤矿安全监察局联合印发通知，明确了“十四五”时期煤矿智能化建设时序、标准要求和技术路线，将东庞矿等4处煤矿确定为河北省首批推进的智能化建设示范煤矿。

专家认为，河北省首批智能化建设示范煤矿建成后，将形成创新示范效果，以点带面，对河北省其他煤矿智能化发展起到引领和标杆作用。

图为东庞矿21110智能化综采工作面。 河北日报通讯员李翔摄

提升安全管控智能化水平

出于安全考虑，很多煤矿严禁携带手机等电子产品下井。可是在东庞矿，记者却见到不少带着“手机”的井下工人。

“这是矿里统一发放的‘双控’系统矿用手机，具备图像抓拍、数据上传、隐患复查等功能。”在东庞矿各工作面，安检员白彦海拿出“手机”，对现场安全生产情况一一进行拍照录像。

安全是煤矿的生命线。作为东庞矿“双控”信息平台系统重要组成部分，东庞矿为安全检查人员配发了近200台矿用手机作为“执法记录仪”，进行现场抓拍取证，确保隐患排查不留死角、整治不留后患，实现了安全检查过程的影像留存、数据集控、信息共享。

随着矿井开采逐渐延伸，原有的瓦斯治理模式已经不能满足采掘衔接需求。为实现对煤矿瓦斯的精准治理，东庞矿以大数据、物联网为支撑，在21218工作面探索开展了河北省首个“定向顺层钻孔”消突试验，改变传统的“底板岩巷、穿层钻孔抽采瓦斯”模式，利用深孔钻机进行定向顺层钻孔，让瓦斯无处藏身。

“跟过去比，定向顺层钻孔可以减少瓦斯抽采钻孔545个，提高了抽采的有效时间，平均抽采浓度达到8%以上，效果是普通穿层钻孔的3倍以上。”东庞矿瓦斯治理科副科长郭会亮介绍，在21218工作面补轨道巷施工过程中，每天掘进速度7.2米，巷道回风流瓦斯日平均浓度最高0.24%，实现了瓦斯“零预警”“零超限”。

据测算，“定向顺层钻孔”消突试验整体取得成功后，可以减少底板穿层钻孔、水文地质钻孔等一系列钻孔工程量，预计可减少底板岩巷综合资金投入1700余万元。

在智能化改造中，东庞矿加大安全管控智能化建设力度，持续推动信息技术与安全生产深度融合，不断丰富“工业互联网+安全生产”场景应用，提升了安全生产水平。

煤矿技术人员也积极开展自主创新，制作发明了泵站防跑车防护装置、巷道可伸缩喷雾杆、皮带机尾防跑偏装置、远程注浆系统等新装备、新工艺，助力智慧煤矿和安全生产建设。2021年，冀中能源股份公司11项技术创新成果获国家实用新型专利，3项成果获“中国煤炭工业科学技术奖”，28项创新成果获省市级以上科技进步奖。 （河北日报记者贡宪云）