勢(shì)不可擋,礦業(yè)智慧革命到來(lái)——從礦山智能化角度看未來(lái)礦業(yè)發(fā)展
“走吧,老李,該巡檢去了?!崩贤跸裢R粯?,手提礦燈招呼著老李。因?yàn)閮扇艘黄疬M(jìn)的礦,兩人的工段又差不多緊挨著。多少年兩人都是搭伴入井。
“不好意思,老王,以后要跟您拜拜了,我‘下崗’了,以后不能和你一起下井了?!崩侠钚ξ卣f(shuō)道。
“下崗你咋還能這么高興?你逗我玩兒的吧?!崩贤鹾闷娴刈穯?wèn)起來(lái)。
這是發(fā)生在梅山鐵礦的一幕。老李還真沒(méi)騙老王。該礦自布料機(jī)器人上陣以來(lái),就有越來(lái)越多的工人從這一工段撤下來(lái),被分到了沒(méi)有噪音、沒(méi)有粉塵困擾的崗位上去了。
國(guó)家支持,政策引導(dǎo)
現(xiàn)代礦山將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、智能裝備等與開(kāi)發(fā)利用深度融合,形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的智能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)采掘(剝)、運(yùn)輸、洗選、安全保障、經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程的智能化運(yùn)行。成為具有高科技特點(diǎn)的新產(chǎn)業(yè)成為現(xiàn)代礦山發(fā)展的共識(shí)。
2016年,中共中央、國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見(jiàn)》提出,推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人、智能裝備在危險(xiǎn)工序和環(huán)節(jié)廣泛應(yīng)用,運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開(kāi)展安全生產(chǎn)規(guī)律性、關(guān)聯(lián)性特征分析。
隨后國(guó)家安全監(jiān)督管理總局(現(xiàn)應(yīng)急管理部)發(fā)出的《關(guān)于推動(dòng)安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新的意見(jiàn)》提出,在金屬非金屬礦山井下危險(xiǎn)崗位主運(yùn)輸系統(tǒng)和固定設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、安全巡檢、地壓監(jiān)測(cè)監(jiān)控、移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程遙控、井下安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控和集成管控一體化系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)、礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)等方面深入推進(jìn)安全生產(chǎn)兩化融合建設(shè)。
從中不難看出,國(guó)家制定的一切舉措無(wú)非是讓礦山工人從不利于身體健康的崗位中解放出來(lái),讓礦工工作和生活更加安全美好。
大勢(shì)所趨,必由之路
目前全球礦業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的智慧革命。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)和礦山的結(jié)合越來(lái)越密切。
其中,最重要的環(huán)節(jié)是將礦工從艱苦的工作環(huán)境中解脫出來(lái),由“前線”轉(zhuǎn)為“后方”,變成各類(lèi)機(jī)器設(shè)備的“統(tǒng)領(lǐng)者”。降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并真正實(shí)現(xiàn)了“少人則安、少時(shí)則安”。
礦山生產(chǎn)模式不斷更新,采礦工程邁入遙控化、智能化乃至無(wú)人化的階段,選冶過(guò)程全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,并逐步拓展到智能化階段;運(yùn)輸過(guò)程也引入無(wú)人化概念,從勘探數(shù)據(jù)到儲(chǔ)量數(shù)據(jù),從產(chǎn)量數(shù)據(jù)到運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù),礦山大數(shù)據(jù)正逐步展露出強(qiáng)大的生產(chǎn)力。
智能化減人,機(jī)械化提效
在洛陽(yáng)鉬業(yè)的三道莊礦,一線工人早晨告別家人來(lái)到礦山上班,坐在干凈整潔的辦公室,手持類(lèi)似于游戲手柄的操作桿,操控著位于千米之外的采礦一線的挖掘機(jī)實(shí)施裝載作業(yè),而滿載著礦石的無(wú)人運(yùn)輸卡車(chē)井然有序地行駛在礦區(qū)蜿蜒盤(pán)旋的礦道;下班后一塵不染地回到家中,與家人一起共進(jìn)晚餐。這完全改變了以往礦工灰頭土臉、礦山高危的形象。
同樣在陜西的韓家灣煤礦,該公司新引入的邁步式自移列車(chē),采用電動(dòng)控制液壓動(dòng)力,列車(chē)與軌道互為支點(diǎn),具有軌道免拆裝、管纜自動(dòng)伸縮、多架分組遙控等功能,減少了高風(fēng)險(xiǎn)工作流程,實(shí)現(xiàn)了少人則安的目標(biāo)。
山西同煤集團(tuán)與共和國(guó)同齡。1952年,新中國(guó)煤炭行業(yè)使用的第一代采煤機(jī)在大同礦務(wù)局永定莊礦6號(hào)井投入使用,終結(jié)了煤礦工人使用鎬頭和鐵鍬采煤的歷史,使落煤和裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。
1978年,大同礦務(wù)局派出一支學(xué)習(xí)交流團(tuán),走出國(guó)門(mén)學(xué)習(xí)當(dāng)時(shí)先進(jìn)的綜合機(jī)械化采煤技術(shù),并從日本引進(jìn)了8套采煤設(shè)備,分給大同礦務(wù)局兩臺(tái),分別落戶云岡礦和晉華宮礦。
一鍵啟停、遠(yuǎn)程集控、自動(dòng)采煤……近年來(lái),隨著信息化、智能化建設(shè)的深入推進(jìn),諸如此類(lèi)的關(guān)鍵詞和智能化工作面相伴而生、持續(xù)升溫?!耙绘I啟停”究竟是如何實(shí)現(xiàn)的?以前這些懵懂的詞匯在同煤集團(tuán)一一得到了解答。
如今在同煤集團(tuán)同忻礦8202智能化工作面,井下2000米長(zhǎng)、200米寬的采煤工作面上,60多個(gè)高清攝像頭,1500多個(gè)傳感器,把采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?,?shí)現(xiàn)了順槽中心和地面調(diào)度指揮中心的一鍵啟動(dòng)與遠(yuǎn)程操控采煤。
依托智能化綜放開(kāi)采設(shè)備和技術(shù),同忻礦做到了用設(shè)備替代人工,將采煤工效提高到了88噸/工,同比提升了42%;同時(shí)將頂煤回采率提高到87%以上,生產(chǎn)能耗較以往降低了5%以上,背后的安全效益與社會(huì)效益更難以衡量。
塔山煤礦1500萬(wàn)噸智能化綜放工作面是國(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,通過(guò)“在線監(jiān)測(cè)、一鍵啟停、順序啟?!钡裙δ?,完全實(shí)現(xiàn)工作面“以自動(dòng)控制為主,遠(yuǎn)程干預(yù)為輔”的自動(dòng)化生產(chǎn)模式,達(dá)到了“無(wú)人跟機(jī)作業(yè),有人安全巡視,地面遠(yuǎn)程操控”的目標(biāo)。
如今井下一排排電液控支架,改變了過(guò)去人工支護(hù)的傳統(tǒng)工藝。龐大的采煤機(jī)就像好萊塢大片中的“擎天柱”。隨著機(jī)器的轟鳴聲,一片片烏金應(yīng)聲而落,自動(dòng)裝置不時(shí)地根據(jù)采煤機(jī)的走向自動(dòng)跟機(jī)移架,膠帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備,自動(dòng)自發(fā)地前行、推溜、傳輸。偌大的工作面看不到幾個(gè)工人的身影,所有的操作指令都是從幾十米外的集控中心發(fā)出的。
“以前從沒(méi)想過(guò)坐在集控室里就能采礦,現(xiàn)在我們礦工真的是今非昔比,在井下的工作時(shí)間越來(lái)越短,在井上的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),有更多的時(shí)間陪伴家人、享受生活。如今,快樂(lè)工作、幸福生活已成為礦業(yè)人的新標(biāo)簽?!彼矫旱V工人難掩幸福地說(shuō)。
在礦產(chǎn)資源豐富的山東,礦產(chǎn)企業(yè)大力推進(jìn)信息化、自動(dòng)化、智能化“三化融合”,積極探索智能化發(fā)展新模式,在煤礦企業(yè)針對(duì)0.65~8.2米不同煤層條件,研發(fā)了系列化智能綜采(放)成套關(guān)鍵技術(shù)與裝備,建成了一批智能化開(kāi)采示范工作面。兗礦集團(tuán)與相關(guān)單位聯(lián)合完成的6~8米超大采高綜采關(guān)鍵技術(shù)與裝備項(xiàng)目,已通過(guò)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)初評(píng),有望實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)的突破。
據(jù)了解,近幾年兗礦集團(tuán)將智能礦山建設(shè)作為煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)、應(yīng)對(duì)變革挑戰(zhàn)、重構(gòu)產(chǎn)業(yè)模式、贏得發(fā)展先機(jī)的重要戰(zhàn)略舉措。目前,該集團(tuán)已制定完成智能化礦山三年建設(shè)規(guī)劃,力爭(zhēng)到2021年全面建成智能礦山,成為全球礦業(yè)5G應(yīng)用和智能化開(kāi)采的開(kāi)拓者和引領(lǐng)者。
5G站點(diǎn)在山東省內(nèi)礦業(yè)領(lǐng)域首次開(kāi)通,只是移動(dòng)5G+智慧礦業(yè)的開(kāi)端。下一步,5G應(yīng)用、融合通信、物聯(lián)網(wǎng)感知等方面將會(huì)是各方聯(lián)合探索的重點(diǎn),依托5G大帶寬、低時(shí)延特性,打造“高清視頻+遠(yuǎn)程開(kāi)采”新生產(chǎn)模式;借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò),構(gòu)筑“無(wú)線+有線+北斗衛(wèi)星”融合通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的綜合調(diào)度;完善物聯(lián)網(wǎng)覆蓋,實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)單元的集約化、精細(xì)化監(jiān)管。
不僅僅是在井下的采礦一線,在井上依然可以看見(jiàn)智能化的身影。在紅柳林礦業(yè)公司的“礦燈超市”,本著讓員工使用方便、礦燈管理“細(xì)”起來(lái)的原則,該礦對(duì)礦燈進(jìn)行了智能化升級(jí)改造。新建的智能化“礦燈超市”可對(duì)每個(gè)燈架、每盞礦燈的安全運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)、報(bào)告、考勤等管理臺(tái)賬,實(shí)時(shí)提供快速、準(zhǔn)確、全面的信息數(shù)據(jù)。每個(gè)燈柜還可實(shí)時(shí)顯示礦燈存取狀態(tài)及礦工姓名、工號(hào)等信息,職工取燈、存燈的時(shí)間大幅縮短,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)管理的高效便捷性。
自動(dòng)駕駛技術(shù),礦區(qū)運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)無(wú)人化
不僅在井下的采煤一線,在井上運(yùn)輸設(shè)備也在朝著智能化、無(wú)人化方面大步向前邁進(jìn)。礦用卡車(chē)為了順應(yīng)礦山發(fā)展趨勢(shì),產(chǎn)品在不斷創(chuàng)新,各項(xiàng)智能化技術(shù)正在礦用卡車(chē)上快速應(yīng)用,無(wú)人駕駛技術(shù)不斷成熟。
據(jù)了解,雖然無(wú)人駕駛商用已有10多年時(shí)間,但由于路權(quán)、道路復(fù)雜,及擔(dān)心被黑客困住等問(wèn)題,即使像谷歌、百度這樣的企業(yè),投巨資打造的無(wú)人駕駛汽車(chē)仍然不能在公共道路上行駛,但在露天礦由于沒(méi)有路權(quán)障礙、環(huán)境相對(duì)單一、經(jīng)濟(jì)效益顯著、運(yùn)貨不載人等特點(diǎn),卻迎來(lái)了發(fā)展機(jī)遇。
據(jù)了解,目前我國(guó)智慧礦山已完成階段性目標(biāo)規(guī)劃,并計(jì)劃在2021年將建成100個(gè)初級(jí)智能化示范煤礦,基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面減人提效,綜采工作面少人或者無(wú)人操作,實(shí)現(xiàn)固定崗位的無(wú)人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2025年,全部大型煤礦要基本實(shí)現(xiàn)智能化,形成煤礦智能化建設(shè)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系,實(shí)現(xiàn)開(kāi)拓設(shè)計(jì)、地質(zhì)保障、采掘運(yùn)通、洗選物流等系統(tǒng)的智能化決策和自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)行,以及井下重點(diǎn)崗位機(jī)器人作業(yè)。
2035年,全面實(shí)現(xiàn)煤礦智能化開(kāi)采,構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng),建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的智慧煤礦體系。
2050年,全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)安全綠色、高效智能化生產(chǎn)。
未來(lái)已在眼前,但還需砥礪前行
雖然我國(guó)礦山智能化發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新階段,但距離實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人化、智慧化礦山還有很長(zhǎng)的路要走。從當(dāng)前來(lái)看,還面臨著很多問(wèn)題。
具體到技術(shù)方面,礦山企業(yè)亟須攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)包括:一是井下D-GIS透明地質(zhì)技術(shù);二是井下視頻高效處理及VR技術(shù);三是井下大容量快速通信技術(shù);四是開(kāi)采裝備精確定位與導(dǎo)航技術(shù);五是輔助運(yùn)輸系統(tǒng)連續(xù)化和無(wú)人化技術(shù);六是智能化無(wú)人快速掘進(jìn)技術(shù);七是重大危險(xiǎn)源智能感知與預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù);八是高可靠性智能裝備(終端)技術(shù);九是煤礦機(jī)器人路徑規(guī)劃與長(zhǎng)時(shí)供電技術(shù);十是露天開(kāi)采無(wú)人化連續(xù)作業(yè)技術(shù)。
中國(guó)冶金礦山企業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)南世卿則認(rèn)為,現(xiàn)在智能礦山發(fā)展的資金投入嚴(yán)重不足;在智能數(shù)字化方面人才缺乏,沒(méi)有培養(yǎng)人才的通道。下一步,礦山企業(yè)應(yīng)在智能化發(fā)展方面向集成化信息化發(fā)展,而不是單獨(dú)的一個(gè)小系統(tǒng),必須全集成在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)下,各個(gè)子功能既能獨(dú)立運(yùn)行,又可融合集成。
發(fā)展數(shù)字化、智能化礦山所針對(duì)的是一個(gè)礦山的整體,以礦山的應(yīng)用技術(shù)軟件為工具,以高技能、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為手段,最終以實(shí)現(xiàn)無(wú)人采礦和智能采礦以及礦山高速信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為目標(biāo),為采礦現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)工程采集數(shù)據(jù),通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng),讓各項(xiàng)采礦流程、采礦工序同時(shí)進(jìn)行,并對(duì)各種工作環(huán)境做出準(zhǔn)確判斷,實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)時(shí)管理。
雄關(guān)漫道真如鐵,而今邁步從頭越。雖然這一項(xiàng)技術(shù),離現(xiàn)實(shí)還有一段距離,但是未來(lái)并不遙遠(yuǎn),礦業(yè)行業(yè)正在借助新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的契機(jī),匯聚人力、物力、財(cái)力,一步步接近目標(biāo)。
上一條:什么是智能化礦山?
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