“工作人員請注意：刮板機準(zhǔn)備啟動，采煤機啟動……”3月20日15時整，從寧夏煤業(yè)棗泉礦調(diào)度指揮中心傳來一組預(yù)警提示，采煤司機杜昭在遠程桌面操控臺上按下啟動按鈕，開始了高效智能采煤。

只見他輕點鼠標(biāo)，通過監(jiān)控屏幕上一組組監(jiān)控畫面，膠帶機、轉(zhuǎn)載機、破碎機、刮板機依序啟動運轉(zhuǎn)，采煤機開始割煤，一臺臺支架按照設(shè)定程序自動完成推溜、降架、拉架、支撐、護幫……沒有機械的轟鳴、沒有飛揚的煤塵、沒有忙碌的人影，在整潔敞亮的調(diào)度指揮中心，各類數(shù)據(jù)的跳動間，棗泉礦220704智能工作面就源源不斷地將煤炭輸送到了地面。

圖為該礦220704智能工作面現(xiàn)場

“220704智能工作面作為國家‘2030’重點科研攻關(guān)項目，是國家能源集團重點建設(shè)的首批20個智能化工作面之一，棗泉礦承擔(dān)著國家重大技術(shù)、裝備和軟件的自主化任務(wù)。從2020年1月6日投運以來，其安全、綠色、高效的優(yōu)勢十分明顯。”棗泉礦黨委書記、礦長不無感慨地說，“在全寧煤最復(fù)雜地質(zhì)條件下布置智能工作面，我們走過了相當(dāng)艱辛的探索過程，取得了一系列關(guān)鍵技術(shù)突破，目前這個工作面已經(jīng)實現(xiàn)了常態(tài)化高效智能開采，近300米長的工作面日割煤達到了13刀，特別是當(dāng)前抗疫期間，在復(fù)工率不高的情況下，從智能工作面全隊核減近70名勞動力補充到其他崗位，有力保障了人手不足情況下礦井的正常生產(chǎn)。一季度我們有信心超額完成集團下達的生產(chǎn)任務(wù)，為疫情期間保障能源供應(yīng)作出貢獻。”

執(zhí)念——復(fù)雜條件下“無人開采”的艱難求索

大傾角、多斷層、礦壓大……無論從哪個角度看，棗泉礦都似乎難以適應(yīng)智能開采。但隨著礦井開采延伸，用工緊張的問題日益突出。建設(shè)“少人”甚至“無人”的智能開采工作面，成為全礦上下的共同期盼。

圖為云臺攝像儀

“有條件要上，沒有條件創(chuàng)造條件也得上。”2018年以來，從項目論證、立項、設(shè)備配套、安裝到運行測試，經(jīng)過一年多的試驗，建礦歷史上首例遠程無線遙控桌面式采煤智能工作面終于“落戶”棗泉礦，揭開了他的神秘面紗：在這個近300米長的工作面上，所有采煤設(shè)備全部由傳感器、掃描器、攝像儀、檢測儀和數(shù)據(jù)線、無線基站等信息控制單元聯(lián)接，現(xiàn)代科技的“硬核”魅力充分展現(xiàn)。而這些裝置就是整個工作面智能開采的“神經(jīng)”，依靠它們，能夠精準(zhǔn)捕捉設(shè)備每一個細微的動作、觀察采煤機的運行位置、診斷設(shè)備的“健康”狀況，及時地通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給“大腦”，即監(jiān)控指揮中心。

突破——“3+1”智能開采模式應(yīng)運而生

在全寧煤最復(fù)雜地質(zhì)條件下上馬智能工作面，棗泉礦的科研團隊在泥濘中奔跑、鐵板上繡花，“十步并作一步走”艱難前行，通過理論研究、系統(tǒng)開發(fā)、工業(yè)應(yīng)用，實現(xiàn)了多個領(lǐng)域“零”的突破，累計攻克千余項技術(shù)難題，探索出“3+1”智能開采新模式。

這套開采模式實現(xiàn)了人與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與采場的智能對話。人與設(shè)備之間，通過全覆蓋可視化監(jiān)控和實時數(shù)據(jù)處理，保證了生產(chǎn)過程中工作面全流程無人開采；建成近3000米長距離供液供電系統(tǒng)，讓井下電氣平臺隨著回采推進頻繁搬家成為歷史；將生產(chǎn)信息與手機實時聯(lián)通，讓智能工作面的一舉一動通過“指尖”一覽無余；實現(xiàn)采煤工藝預(yù)測分析自由編輯，可在采場變化時快速調(diào)整采煤工藝。

設(shè)備與設(shè)備之間，定制攝像頭自清潔、自清洗功能，保證了動態(tài)生產(chǎn)中圖像質(zhì)量始終清晰；研發(fā)4G“無線+有線”專網(wǎng)“一網(wǎng)到底”的智能控制技術(shù)，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)的獨立傳輸；建立不同跟機策略機制，實現(xiàn)了自動跟機模式的智能調(diào)節(jié)；應(yīng)用激光測量煤流煤量，膠帶機可根據(jù)煤量大小智能調(diào)速。

設(shè)備與采場之間，首創(chuàng)工作面刮板機上竄下滑工藝管控策略數(shù)據(jù)模型和工藝控制邏輯體系，攻克了傾斜工作面刮板機上竄下滑智能管控難關(guān)；應(yīng)用狀態(tài)傳感器，將液壓支架高度、傾角數(shù)據(jù)和采煤機方向、位置、姿態(tài)數(shù)據(jù)聯(lián)動，實現(xiàn)了液壓支架自動拉移和智能調(diào)姿；建立采煤機自定位方法，可精確獲取采煤機運行過程的方位、姿態(tài)、位置及其行走軌跡，提高了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度；采用γ射線和震波CT探測技術(shù)實現(xiàn)煤巖智能診斷，讓采煤機在割煤時更聰明、更智能。

從無到有、后發(fā)先至。在智能工作面建設(shè)中，棗泉礦著眼難點、聚焦高點，舉全礦之力、匯群策眾智，聯(lián)合科研院校、礦山裝備研發(fā)和制造廠商共同攻關(guān)，實現(xiàn)了多次技術(shù)跨越，開創(chuàng)了多個行業(yè)先例，從“水土不服”到“落戶扎根”，從實驗走向?qū)崙?zhàn)，進入了常態(tài)化高效智能開采階段。