“各部位巡視人員請(qǐng)注意，智能化采煤遠(yuǎn)控模式現(xiàn)在開(kāi)啟。”4月22日上午8時(shí)，在同煤集團(tuán)塔山礦調(diào)度指揮中心，技術(shù)工人桂儒佳開(kāi)始了他一天的“采煤”工作。
沒(méi)過(guò)幾秒鐘，通信設(shè)備傳來(lái)嘀嘀聲：“外圍設(shè)備確認(rèn)完畢，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控”“采煤設(shè)備確認(rèn)完畢，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控”……各部位井下4G可視通訊電話向指揮中心陸續(xù)確認(rèn)，只見(jiàn)桂儒佳輕點(diǎn)鼠標(biāo)，井下的采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等井下綜采設(shè)備相繼聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。沒(méi)有機(jī)械的轟鳴、沒(méi)有飛揚(yáng)的煤塵，在整潔敞亮的調(diào)度指揮中心，只見(jiàn)在監(jiān)控屏幕上各類(lèi)數(shù)據(jù)的跳動(dòng)間，塔山礦8222綜放工作面就源源不斷地將煤炭輸送到了地面。
“同煤集團(tuán)塔山礦1500萬(wàn)噸智能化綜采工作面是國(guó)家‘十三五’資源領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)‘千萬(wàn)噸級(jí)特厚煤層智能化綜放開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究及示范’項(xiàng)目工程。自今年2月27日正式投入運(yùn)行以來(lái)，其安全、高效、便捷的優(yōu)勢(shì)明顯。”同煤集團(tuán)塔山礦黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)馬占元說(shuō)，“開(kāi)展千萬(wàn)噸級(jí)特厚煤層智能化綜放開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究，打造塔山礦年產(chǎn)1500萬(wàn)噸特厚煤層智能化綜放工作面示范工程，對(duì)解決世界特厚煤層的開(kāi)采技術(shù)將起到引領(lǐng)示范作用。”
瞄準(zhǔn)“特厚煤層”難題
在我國(guó)煤炭資源探明儲(chǔ)量中，厚煤層約占總儲(chǔ)量的44%，厚煤層的產(chǎn)量也占總產(chǎn)量的40%以上，但14米以上特厚煤層安全高效開(kāi)采技術(shù)是世界性難題。而塔山礦平均煤層厚度在18米左右，最厚的有20米，對(duì)煤炭開(kāi)采來(lái)說(shuō)，無(wú)異于打撈“深海沉船”。
作為新中國(guó)成立以來(lái)煤炭行業(yè)獲得單項(xiàng)支持力度最大的項(xiàng)目之一，“千萬(wàn)噸級(jí)特厚煤層智能化綜放開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”，被列入“十一五”國(guó)家科技支撐重大項(xiàng)目。該項(xiàng)目以“特厚煤層運(yùn)移、冒放理論與自動(dòng)化放煤機(jī)理研究”等五大課題研究為依托，攻克開(kāi)采技術(shù)、成套裝備、支護(hù)材料、安全保障四大難關(guān)，開(kāi)創(chuàng)特厚煤層智能化開(kāi)采的世界紀(jì)錄，獲得2014年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。馬占元說(shuō)，塔山礦8222綜放工作面的智能化綜放開(kāi)采成套裝備，是我國(guó)29家高等院校、科研院所、國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的礦山裝備研發(fā)和制造廠商共同完成整體設(shè)計(jì)選型配套及生產(chǎn)制造的世界先進(jìn)裝備。
智能“大腦”能掐會(huì)算
“數(shù)字化、信息化、自動(dòng)化和智能化，是這個(gè)工作面的安全生產(chǎn)核心。”塔山礦生產(chǎn)副總經(jīng)理王磊說(shuō)，“該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)高速上傳和控制信息實(shí)時(shí)下達(dá)，控制延時(shí)不超過(guò)500毫秒，將人的視聽(tīng)感官延伸到工作面，身臨其境監(jiān)控安全生產(chǎn)。”
該工作面集中控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)與多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成了綜采工作面的整個(gè)大型控制系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)建立工作面實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，將各個(gè)相關(guān)設(shè)備聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換。
“監(jiān)控指揮中心是‘大腦’，它具有智能采集分析信息、智能指揮機(jī)械采煤、智能修正操作等功能。不僅設(shè)定采煤機(jī)的牽引速度等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)割煤，還可以按照示范刀所記錄的工作參數(shù)、滾筒高度軌跡進(jìn)行智能化預(yù)算，形成記憶截割模板，在自動(dòng)截割過(guò)程中不斷修正誤差。”桂儒佳說(shuō)。
智能“感知”采煤流程
讓“大腦”能力發(fā)揮到極致，需要靈敏的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。在2公里長(zhǎng)、200米寬的采煤工作面上，60多個(gè)攝像頭、1500多個(gè)傳感器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集成管理，實(shí)現(xiàn)了高效快捷指揮，所有設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)精準(zhǔn)安全控制。
來(lái)到塔山礦井下400多米深的8222工作面，只見(jiàn)巷道和工作面布滿了LED燈。塔山礦智能化綜采隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)李瑞金指著支架頂梁上安裝的攝像儀說(shuō)：“這是我們?cè)诰碌?lsquo;眼睛’，是我們視頻通訊系統(tǒng)的重要組成部分，整個(gè)工作面有48組，它能夠清晰捕捉設(shè)備每一個(gè)細(xì)微的動(dòng)作，觀察采煤機(jī)的運(yùn)行位置，及時(shí)地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給‘大腦’，即監(jiān)控指揮中心。”
監(jiān)控指揮中心主任張慧說(shuō)，每個(gè)支架控制器和每個(gè)攝像儀都是信息網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，它們自動(dòng)采集、統(tǒng)計(jì)、分析和反饋設(shè)備當(dāng)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)光纖傳輸至監(jiān)控中心，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)果。
“這些就是系統(tǒng)的‘神經(jīng)’，通過(guò)壓力、傾角等多種傳感器，實(shí)現(xiàn)液壓支架防傾倒、防片幫、防冒落、狀態(tài)控制等，自動(dòng)完成工作面跟機(jī)作業(yè)，精確控制推移油缸，減少工作面推進(jìn)的誤差。”張慧指著支架上的傳感器說(shuō)。
李瑞金介紹，綜采隊(duì)原來(lái)每班20人，實(shí)現(xiàn)智能開(kāi)采后，每班不到8人即可完成任務(wù)。未來(lái)，塔山礦1500萬(wàn)噸智能化綜采工作面，將力爭(zhēng)建成工作面回收率達(dá)到95%以上、混矸率不超過(guò)30%的行業(yè)一流智能化綜采工作面。
