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在陜北毛烏素沙漠的邊緣，世界七大煤田駐地的神府煤田腹地上，神南紅柳林礦業(yè)公司這座現(xiàn)代化的新型礦井散發(fā)著獨(dú)有魅力，其礦井主要裝備全部選用國內(nèi)外先進(jìn)的采、掘、運(yùn)設(shè)備。近年來，該公司按照“少人則安、無人則安”的安全發(fā)展理念，把礦井的安全高效開采，作為科技進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)力，不斷推動(dòng)智能化大采高工作面的建設(shè)步伐。

智能型礦山建設(shè)的“熱身”

自紅柳林礦井試生產(chǎn)以來，就根據(jù)煤層的賦存條件，把推行大采高綜采設(shè)備作為礦井生產(chǎn)工藝的主選方向，2011年，第一個(gè)7米大采高綜采工作面投入生產(chǎn)，目前，管理方法日臻成熟。

2012年，國家高技術(shù)研究發(fā)展“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目“煤炭智能化采掘技術(shù)與裝備”課題方案實(shí)施后。紅柳林礦業(yè)公司在國家煤炭綜采成套裝備智能化建設(shè)專項(xiàng)政策的支持下，廣泛調(diào)研、深入論證，首次在15205綜采工作面進(jìn)行了信息化與機(jī)械化綜采的“兩化”融合嘗試，與北京天瑪公司聯(lián)合攻關(guān)完成了綜采成套裝備智能系統(tǒng)。

2014年，由國家發(fā)改委啟動(dòng)的國家智能制造發(fā)展專項(xiàng)《煤炭綜采成套裝備智能系統(tǒng)》項(xiàng)目落地后，中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)在陜西省神木縣召開全國煤炭行業(yè)“兩化”深度融合型智能礦山現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，紅柳林礦業(yè)公司作為重要的主會(huì)場(chǎng)之一，大采高智能化綜采工作面的嘗試，得到了同行業(yè)高度評(píng)價(jià)。2015年，該公司成為了全國煤礦智能化無人開采技術(shù)的試點(diǎn)示范單位，推動(dòng)煤炭企業(yè)在“機(jī)械化換人、機(jī)器人作業(yè)、自動(dòng)化減人”方面提高安全保障能力。這也標(biāo)志著智能化大采高轉(zhuǎn)入了“熱身階段”。

離智能化高效開采還有多遠(yuǎn)

盡管大采高智能化綜采工作面得到了如此高的評(píng)價(jià)，但對(duì)于紅柳林來說，此項(xiàng)技術(shù)還處于攻關(guān)階段。

2016年，紅柳林礦業(yè)公司25207智能化綜采工作面正式開工建設(shè)，此工作面是一個(gè)6.3米大采高，使用美國久益大功率電牽引采煤機(jī)，配套國產(chǎn)大采高液壓支架、大功率刮板運(yùn)輸機(jī)和轉(zhuǎn)載機(jī)等先進(jìn)裝備。

面對(duì)成套的智能化設(shè)備，如何組織安裝、調(diào)試、運(yùn)行、完善到安全生產(chǎn)，是面對(duì)的首要問題。為了加快智能型礦山建設(shè)，該公司從78名信息自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)的大學(xué)生中抽調(diào)了15名精干力量，成立了智能化管理中心，全面負(fù)責(zé)礦井智能化綜采工作面的建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)和管理。

面對(duì)成套先進(jìn)設(shè)備，該公司技術(shù)人員不怠慢，自發(fā)實(shí)行了有效的“白+黑”工作模式，白天將人員分成不同的小組，輪流進(jìn)行設(shè)備調(diào)試安裝。晚上則在辦公室，根據(jù)安裝過程中遇到的疑問，現(xiàn)場(chǎng)和廠家進(jìn)行交流解惑，同時(shí)組織自動(dòng)化學(xué)習(xí)和授課。

由于時(shí)間緊，自項(xiàng)目實(shí)施以來，該公司技術(shù)人員通過網(wǎng)查資料，翻閱相關(guān)書籍，請(qǐng)教設(shè)備廠家，與科研項(xiàng)目課題組聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)等。首次破解了工作面傾斜角度大、支架護(hù)幫板與煤機(jī)滾筒聯(lián)動(dòng)困難等一個(gè)又一個(gè)難題。

通過在液壓支架上安裝攝像儀和煤壁攝像儀，用來采集工作面的視頻數(shù)據(jù)。通過安設(shè)支架控制器、自動(dòng)反沖洗裝置、紅外線接收器等，將設(shè)備工況實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婕�控中心的顯示屏，使設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，可實(shí)時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員停機(jī)檢查。

一段時(shí)間以來，該公司通過與廠家聯(lián)合開發(fā)煤機(jī)高級(jí)自動(dòng)化控制功能，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)以記憶割煤為主，人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔；通過液壓支架電液智能化控制系統(tǒng)來識(shí)別采煤機(jī)位置和運(yùn)行方向，實(shí)現(xiàn)工作面液壓支架跟隨采煤機(jī)作業(yè)的自動(dòng)化控制功能，保證跟機(jī)自動(dòng)收回和伸出護(hù)幫板動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)跟機(jī)自動(dòng)移架、自動(dòng)推溜控制、跟機(jī)噴霧控制功能，從而實(shí)現(xiàn)液壓支架動(dòng)作與采煤機(jī)運(yùn)行位置的動(dòng)態(tài)耦合；通過對(duì)液壓支架安裝的壓力傳感器、行程傳感器、采煤機(jī)位置監(jiān)測(cè)傳感器等感知元部件的監(jiān)測(cè)和視頻監(jiān)控，使遠(yuǎn)程操作人員通過集控中心的操作臺(tái)就能讓支架的單個(gè)動(dòng)作或者多個(gè)支架序列化動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了液壓支架以跟隨采煤機(jī)自動(dòng)序列動(dòng)作為主，人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的控制方式；還實(shí)現(xiàn)了綜采運(yùn)輸設(shè)備集中自動(dòng)化控制等功能。使綜合機(jī)械化采煤工作面的設(shè)備達(dá)到了協(xié)調(diào)管理、關(guān)聯(lián)閉鎖與集中控制。

在敷設(shè)采煤機(jī)拖曳鏈內(nèi)的光纜時(shí)，參與改造的賀家飛說：“片幫嚴(yán)重，煤機(jī)滾筒甩煤，拖曳鏈頻繁彎折等，很容易造成光纜砸傷。為此，我們將光纜穿入高壓液管內(nèi)進(jìn)行了防護(hù)，終于解決了這一問題，但在拖曳鏈內(nèi)有限的空間里，也增加了敷設(shè)的難度。”

“發(fā)現(xiàn)問題，只能找規(guī)律，不斷調(diào)整軟件參數(shù)和設(shè)備布局。比如運(yùn)行一個(gè)月后，攝像頭就損壞了五分之一，有時(shí)要解除一臺(tái)攝像頭的故障，就要在1800余條光纜中排除，工作量相當(dāng)大。面對(duì)如此大的消耗量和故障率，我們就在現(xiàn)場(chǎng)跟著煤機(jī)運(yùn)行軌跡，看生產(chǎn)工藝，對(duì)比分析采煤機(jī)高度來找規(guī)律。最后，通過合理調(diào)整攝像頭的安裝高度，減小了采煤機(jī)的碰撞概率，這一問題才得以緩解”智能化管理中心主任金鑫說到。

在智能化大采高工作面系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)采集的視頻信號(hào)和集控中心操作的空間差距，第一次操作設(shè)備時(shí)，工作人員遲遲不敢開機(jī)，巡檢員多次喊話準(zhǔn)備就緒，但還是經(jīng)過反復(fù)兩次與各巡檢崗位確認(rèn)后，操作人員才底氣不足的開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，事后，當(dāng)廠家技術(shù)人員問及時(shí)，操作人員一臉彷徨的說：“怕設(shè)備運(yùn)行后撞到巡檢人員”。通過摁下“一鍵”啟動(dòng)按鈕，井下綜采設(shè)備一氣呵成地完成了割煤、移架、推溜等生產(chǎn)工序。自此，該智能化大采高系統(tǒng)進(jìn)入了正式運(yùn)行階段。

據(jù)安全生產(chǎn)調(diào)度中心主任楊征介紹：目前，工作面已實(shí)現(xiàn)了綜采設(shè)備自動(dòng)化控制和人工遠(yuǎn)程干預(yù)相結(jié)合的遠(yuǎn)程控制開采模式，使每班的作業(yè)人員由原來的14人減至巡檢員5人，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

未來還有很長的路要走

智能化綜采工作面的階段性成功，對(duì)紅柳林礦業(yè)公司來說，是一個(gè)歷史性突破。但是接下來，煤層分布不均勻等自然條件，導(dǎo)致采煤過程中推溜不整齊、大塊片幫煤、設(shè)備設(shè)施配合不理想等問題時(shí)常出現(xiàn)。

隨著國家《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》的頒布、實(shí)施及兩化融合政策的激勵(lì)，“無人化”工作面智能化采煤技術(shù)必然迎來發(fā)展的黃金時(shí)期。經(jīng)過多年“無人化”的開采實(shí)踐，該公司已經(jīng)在這條路上得到了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)和成果，但是距離真正的全智能型“無人化”開采還有很多的工作要做。未來，還將對(duì)大采高智能化開采進(jìn)一步研究和改進(jìn)，促進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)不斷完善成熟。隨著自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)的不斷推廣，將有更多的煤礦逐漸向“無人化”開采目標(biāo)靠近。相信不久的將來，實(shí)現(xiàn)煤礦的“無人化”開采不會(huì)僅僅是個(gè)夢(mèng)想。