智慧企业 迎面未来
中国山东网讯(通讯员 孙增辉 付金昌) 如今“数字孪生”“AI人工智能”“3D可视化”这些当代热词在矿山甚是流行，伴随国家“新基建”能力的不断提升，越来越多智慧矿山如雨后春笋拔地而起。那么，智慧矿山的魅力究竟有多大，又给传统生产方式带来那些变化?
为揭开这层神秘面纱，近日，笔者来到山东能源淄矿集团唐口煤业公司，经过一番采访发现，智慧矿山建设不仅让他们彻底告别了传统“粗放式”开采工艺，同时员工的工作强度和危险性也在同步降低。他们打造的“数字孪生”远控综掘工作面更是在全国煤矿智能化现场会“大放异彩”，走在了国内行业前列。
“智慧生产”成色足
40块超广角曲面显示大屏，空间裸眼全息投影，3D仿真建模……如今这些耳熟能详的高端技术与矿山联系在一起，不禁让人有些难以置信。走进唐口煤业公司智能控制中心，眼前豁然开朗，“科技味”十足的控制室，将数智氛围瞬间提高，整个矿井以三维模式呈现，各种“黑科技”和立体式的视觉冲击，让笔者享受了一把“影院级”效果。
工作人员西装革履，神态自若，轻点鼠标操作，各系统模块来回切换，井下各类数据实时传输，虚拟与现实相结合的3D仿真模型，让整个矿井生产情况“一目了然”。“这是我们的‘唐煤云’智控平台，它凝聚了安全、生产、辅助、经营四大模块，融合了包括采煤、掘进、运输等在内的11个子系统，实现了生产大数据共享应用、人机融合和智能决策等功能。”该公司通讯信息中心主任朱礼建介绍。
谈起智慧矿山给带来的变化，已经有10多年采煤工龄的采煤机司机程哲告诉笔者，他至今还不敢想象能够从井下升至地面“开煤机”，感觉就像在做梦。智慧矿山建设不但让他们能够更加体面的劳动，而且生产效率和安全系数也得到了大幅提升，人均工效由原来的60吨提升到了90吨。
为实现“无人则安、少人则安”的生产目标，该公司结合矿井生产实际，以构建国内领先智能综放工作面为抓手，大力实施信息化、数字化、智能化‘三化融合’，深入国内顶级智能化采掘装备制造厂商，开展“解剖麻雀式”调研，投入1.4亿元，购入最新一代SAW型自动化控制系统、电液控制系统、智能化采煤机，实现了“三机”设备远程一键启停、自动记忆割煤、自动时序放煤等功能。
有了先进设备，还要让设备适应开采条件。为此，该公司根据不同煤层厚度，创新为每个支架安装了放煤倾角传感器，实现了工作面高效放煤和精准控制。他们先后建成了4个智能综放工作面和1个智能充填工作面，并通过自主攻坚，顺利突破了特厚煤层三角煤记忆截割、涡流悬浮风力充填等技术难题。
“通过智能生产的不断升级，我们的所有综放工作面自动化率达到了87%以上，单班作业人数也降至10人以内，人均效率提升近30%，实现了高效安全集约生产。”该公司党委副书记、总经理郭晓胜说。
“智慧掘进”效率高
“10304皮带顺槽远控综掘机一切准备就绪，设备保护装置正常，人员已全部撤离截割区域，请求远程开机。”在地面智能控制中心，该公司调度指挥员齐硕经与作业人员现场确认后，按下了综掘机启动按钮，随即“唐煤云”智控平台瞬间切换到了10304皮带顺槽“数字孪生”系统。
据悉，该系统以布满全局的区域井巷工程建模及工作面数字孪生为主，并融合了监测监控、防冲、双防等多项数据，整个掘进生产情况在地面就可以“尽收眼底”。“所有工程建模都是按照井下实际情况一比一设计，整个系统可以从区域整体视角到局部第一人称视角任意漫游，真正实现了整体状态掌控和细节动态监控。”朱礼建说。
煤炭生产，掘进先行，综掘机是实现掘进提效的“尖刀武器”，更是矿井生产接续的有力保障。基于此，该公司自主编制“掘支卸”平行作业方案，并引进最新一代EBZ220M-2型“掘支卸”一体机，实现迎头掘进、支护、卸压同机作业，减少支护工1名，迎头作业人数控制在8人以内，综合掘进效率提升近25%。
除引进“掘支卸”一体机外，该公司还自主对在用的4台普通综掘机液控系统改造为电液控制系统，实现了迎头截割期间30米范围内无人遥控作业，同时，在综掘机机身加装支撑式液压支护平台，取消前探梁临时支护，实现了综掘机与迎头临时支护的同步推进。
不仅如此，该公司还创新升级了综掘机的软件系统，增设“仿形截割”功能，设定标准循环作业模式，实现掘进迎头“记忆截割”功能。“我们在综掘机的机身增设了陀螺仪、角度传感器、无线测距等各类传感模块，实现机身位置、上下坡俯仰角、倾斜角等运行参数的实时监测，大大降低了掘进作业期间的安全风险。”该公司生产技术副总工程师任文涛介绍。
“智慧辅助”亮点多
在该公司5308智能综放工作面，笔者惊奇地发现，整个工作面采用的是从皮带顺槽进风的全风压通风方式，与传统轨道顺槽进风方式“大相庭径”。同时，整个皮带顺槽运输方式被一条单轨吊串联，另一边轨道顺槽则采用的是相对传统地无极绳绞车运输方式。
“为尽可能提高煤炭资源回收率，我们采用了轨顺侧沿空掘进技术，皮顺进风更有利于瓦斯防治，同时运输也比较方便。”该公司副总经理、总工程师刘延生介绍，他们采用的轨、皮顺双通道运输模式，不仅提高了运输效率，同样解决了皮带顺槽运输不便的问题。
为解决同一采区，采掘作业运输相互影响这一难题，该公司利用单轨吊运输相对便利这一优势，创新在井下各采区打造了单轨吊运输环网，组建了“天轨+地轨”的双轨道运输网络，配合地面智能物联网运输系统，形成了“一站式”物流运输模式，车辆调度精准率与周转率分别提高16.7%和21.4%。
除了双通道的运输模式外，作为超千米采深矿井，该公司一直将智能防冲体系建设作为“重中之重”。他们在打造集控员、检验、操作、预警、管控、闭合为主的“六个智能防冲”体系的基础上，横向拓展，纵向延伸，创新打造了全域化智能防冲平台。
“平台融合了三维地理信息、CT探测、多分量微震解析等在线监测技术，实现了智能钻车地面一键启动，并能够实时对工作面冲击指数、钻孔应力、测点数据进行综合分析。”该公司防冲副总工程师张伟介绍。他们还利用钻场视频智能分析、智能闭合管理等先进技术，实现对空间结构变化及围岩应力场变化的全面掌控，达到了对冲击地压的精准防治。
在实现智慧生产的同时，该公司还注重于智慧党建系统的打造，他们结合学习型党组织建设，创新实施以政治引领、法治保障、德治教化、自治强基、智治支撑的“五治协同”建设方略，打造了集宣传、学习、监督、考核、分析功能于一体的“红箭领行”智慧党建平台。
“红箭领行平台的诞生，有效解决了党支部书记一个人在战斗局面，形成了全面的党支部业绩考核，有效调动了广大党员工作积极性，同时，我们与手机端APP实现了数据互通，定期上传学习型党组织辅导资料，也成为了党员学习的‘掌中宝’。”该公司党委副书记秦玉良说。
不仅如此，该公司还秉持“让数据多跑路，员工少跑腿。”的作业理念，注重为员工减负，减少要害作业场所人员。他们通过推进远程操控系统改造，以及运用智能巡检机器人等先进技术，实现了主提升、主煤流、主排水、主供电、主压风系统的无人值守，累计减员60人。
“智慧矿山建设是实现员工体面工作和提高员工安全系数的必由之路，下一步，我们将以全国煤矿智能化现场会为新起点，严格按照新山能集团‘三减三提’方案具体要求，把唐口煤业公司打造成集自主感知、自主决策为一体的智能示范化矿井。”该公司党委书记、执行董事马忠德说。