陕煤化黄陵矿业开煤矿无人综采先河

　　智能化、机械化、自动化、信息化（简称“四化”）以及减人、减工作面、减矿、减产（以下简称“四减”）是煤炭行业追求“零死亡”的必然选择。通过“四化”“四减”能够让新技术代替旧技术，让劳动密集型向技术密集型转变。近年来，黄陵矿业公司积极开拓，建成了我国第一座实现井下智能化无人综采矿井——一号煤矿。

　　近日，国家安监总局办公厅下发通知，开展“机械化换人、机器人作业、自动化减人”示范企业试点工作。黄陵矿业公司的一号煤矿，便是被列入试点的10家企业之一。

　　开煤矿无人综采先河

　　陕煤化黄陵矿业公司是一座大型现代化企业，始建于1989年9月，现已发展成为煤、化、电、建材等产业多元互补、循环发展的现代能源化工企业。目前，黄陵矿业公司员工近10 000人，核定产能为1600万吨/年。

　　在2013年以前，由于黄陵矿业公司一号煤矿的煤层厚度变化大，当时的设备难以适应，造成很大一部分薄煤层从建矿之初就未得到开采。而要想提高资源利用率、回采率，实现矿井的可持续平衡发展，就必须对较薄的煤层实施搭配开采。然而，薄煤层的工作面空间低狭，会造成操作人员多、跟机作业难、劳动强度大的问题。而且生产环境恶劣，容易造成生产安全事故或引发职业病。如果沿袭传统的生产方式，势必会因生产任务无法完成，诱使人员开始抢进度，从而造成安全隐患增多，导致事故的发生。

　　面对这些挑战，黄陵矿业公司于2011年着手开始在一号煤矿尝试应用智能化无人自动开采技术。

　　由于当时国内并没有成功实现智能化无人开采的案例，黄陵矿业公司的很多员工对于自主研发智能化无人开采技术还有些犹豫。但是黄陵矿业公司通过加大对一号煤矿的政策倾斜，向职工承诺不降低收入，消除职工顾虑、坚定信心，为开展智能化无人开采技术研究与应用扫清了思想障碍。

　　思想障碍扫清后，面临的是技术难关。黄陵矿业公司组织中国煤炭科工集团开采所、北京天地玛珂电液控制公司、西安煤机公司、平阳机械厂、张家口煤机厂等设备厂家和国内知名专家进行多次论证，摒弃了单纯依靠煤岩识别或记忆截割技术实现智能化无人开采的思维方式，提出了新方案：以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础，通过生产系统智能化控制软件，实现在地面或顺槽的综合监控中心对综采设备的智能监测与集中控制。

　　2013下半年，智能化无人开采技术在一号煤矿进入正式实施阶段。

　　多项功能助力智能化

　　一号煤矿所采用的智能化无人开采技术，是通过在地面指挥控制中心建立智能化监控平台，实现与井下监控中心的数据通讯和传输，通过“一键启停”按钮实现对综采设备的全线开机和停机。地面指挥控制中心设有VOIP（Voice over Internet Protocol，模拟信号数字化）语音通讯系统，让井上和井下的工作人员能够实时进行语音交流，以及工作面综采设备启停时会有语音预警播报。

　　智能化无人开采技术正式实施后，通过监控中心的操作平台，矿井技术人员就能够对采煤机进行远程控制，让采煤机完成调高、左牵、右牵、加速、减速等动作。同时，一号煤矿在液压支架上设置了推移行程传感器、立柱压力传感器、管路供液压力传感、监测采煤机运行位置的红外线接收器，使得液压支架也可以通过工作面工业环网和支架跟机软件，来实现工况检测和远程自动控制。通过远程自动控制操作平台，还能实现记忆割煤功能。

　　应用智能化无人开采技术的采煤机配备了自动控制系统，通过采集、存储基准刀割煤的行进方向、速度、左右摇臂高度等信息，实现在自动运行模式下，通过存储的数据，进行自动割煤。当煤层条件发生较大变化时，自动运行模式不能运行时，又可以通过人为远程干预，实时调整割煤状态。

　　远程操控采煤机、液压支架等技术的应用，使得工作面的作业人员减至1人，两顺槽作业人员由8人减至4人，每个综采工作面的每个生产班共减少了12人。智能化无人开采技术让煤矿工人的工作环境由过去的“脏、苦、险、累”变成现在的穿西服打领带坐在地面采煤，实现了职工快乐工作，也提高了煤矿工人的社会地位。

　　除此之外，一号煤矿还将运输机、破碎机、转载机等控制系统进行了集成，并开发了自动化控制软件，使得整个运输系统能够集中控制，达到了“顺序启停”的目的。同时，通过后台建立的实时数据库，能够实现与综采设备的实时通讯、数据采集、数据分析、数据处理、故障诊断等多项功能。

　　成功背后有三大保障

　　在2015年5月18日召开的全国煤矿自动化开采技术现场会上，黄陵矿业公司董事长范京道介绍了经验。他表示，智能化无人开采技术之所以能够在一号煤矿得到成功应用，主要得益于三个方面：

　　一是工业化和信息化（以下简称“两化”）的高度融合。“两化”的融合发展作为智能化无人开采技术的支撑，黄陵矿业公司2014年9月被确定为国家级“两化”融合管理体系贯标试点单位。黄陵矿业公司不仅建成了我国一流的数字化生产调度指挥中心，还把供电、供排水、主运输、通风防尘等系统进行了自动化改造，使主要生产系统实现了远程集中控制。数字化建设也为智能化无人开采系统接入和整体融合提供了支撑。

　　二是精细化管理的推进。精细化管理是智能化无人开采技术成功应用的基础，只有技术与管理相结合才能变成现实生产力。黄陵矿业公司以实现岗位自主管理为目标，按照先易后难、循序渐进的原则，分六个阶段系统推进岗位精细化管理，形成了具有黄陵矿业特色岗位精细化管理体系和“5+5” 岗位管理文化品牌（以“精细、精准、精确、精益、精美”为主要内容的五精管理为引领，以打造本质安全诚信岗、质量标准规范岗、创新创效增值岗、学习成才成长岗及快乐和美文明岗的“五星”为目标）。

　　三是员工素质的提升。黄陵矿业公司倡导终身学习理念，建立学习型组织，培养学习型员工，完善培训制度与设施，建成了全国一流的井下实训基地、地面拓展训练基地、专业功力训练场。开展“三功两素”（知识功底、专业功力、技能功夫 身心素质、职业素养）修炼和岗位“双述”（手指口述、岗位描述）等活动，强化员工知识功底、专业功力、技能功夫培训，全面提升员工的身心素质和职业素养。黄陵矿业公司每年的职工创新成果达300多项，取得专利60余项。

　　应用了智能化无人开采技术，不代表就能放松对安全生产的警惕。煤炭行业属于高危行业，时刻都要重视安全生产。

　　一号煤矿属于水文地质极复杂型矿井，为了避免发生透水等事故，该矿坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原则。在掘进前，应用三维地震勘探技术探明工作面地质构造和煤层赋存情况；掘进中，严格遵循“先探查-后掘进-再探查-再掘进”的施工生产流程，超前治理灾害。在回采时，先用槽波地震勘探和直流电法物探技术，对工作面顶板的含水情况实施探测，并进行钻孔验证和探放水工作。

　　一号煤矿还属于高瓦斯矿井。智能化无人综采工作面的掘进期间，采用掘前预抽、边掘边抽、区域预抽相结合的抽放瓦斯的方式，采前预抽时间超过13个月。回采期间，采用高位本煤层抽放、高位裂隙抽放等瓦斯抽放方式，使工作面瓦斯抽采放率达到82%，确保了安全顺利回采。

　　另外，防火也是一号煤矿灾害超前治理的重要内容。智能化无人综采面在回采期间会采用喷洒阻化剂、注氨等综合防灭火措施。同时，一号煤矿安装了束管检测系统，利用红外技术对井下气体成份的分析，24h在线连续监测一氧化碳、二氧化碳、甲烷等气体含量，若发生采空区自燃的现象，能在第一时间控制。