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中国煤炭报  2019年08月22日  4版

把整座煤矿建成一个“机器人”

本报记者 鄢丽娜 通讯员 姚媛

现代传感技术、信息技术、通信技术、自动控制技术等与采矿技术加速融合。这深刻影响和改变着传统煤炭行业的生产工艺和组织管理模式。党中央、国务院对两化深度融合提出要求，以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化的道路。可以说，建设智慧矿山是大势所趋，谁能抢先布局、下好“先手棋”，谁就能赢得发展先机。

在众多实践探索中，陕西陕煤榆北煤业有限公司发挥后发优势，在建设之初就搭建好智慧矿山建设框架，把煤矿建设成会思考、能决策的机器人。

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一个生产班仅需8人左右

在榆北煤业公司下属的曹家滩公司综采区智能分控中心，墙上的大屏幕显示着综采工作面的各项数据，屏幕下是2台工业控制计算机。

曹家滩公司综采区技术员刘安强告诉《中国煤炭报》记者，在办公室操作这2台计算机，用鼠标点击按钮，就可实现一键启动，控制地下三四百米深处的综采设备。随后，工作面设备进行智能化割煤，系统设备相互联动，实现智能化开采运输。

今年4月以来，曹家滩公司122106综采工作面实现了智能化开采。一个生产班，仅需8人左右就能完成当班生产任务。采煤机司机、支架工等无需跟机操作设备。当地质条件变化或设备出现故障时，作业人员及时处理即可。

在曹家滩公司5月以来的自动割煤记录清单上，记者看到上面列出了每班自动割煤的刀数、开采状况、设备状态、现场隐患问题处理情况等。

“从几个月的综采智能化系统运行数据看，相较于人工操作，实施智能化割煤后，综采工作面单产水平可提高10%到12%，全员工效可提高16%，开机率可提高8%。”曹家滩公司党委书记、总经理雷亚军说。

引入最先进的技术，榆北煤业公司以最高标准推进智慧矿山建设。目前，小保当一号煤矿和曹家滩公司的综采工作面均已实现了记忆割煤为主，人工干预为辅。

除了智能化开采，榆北煤业公司也在下大力气解决制约行业发展的关键问题，加快掘进速度。

据介绍，包括榆北煤业公司在内的6家单位目前正在研发智能快速掘进成套装备。

5月16日，第一套快速掘进装备进入曹家滩公司，经过安装调试，6月5日正式进入生产阶段。目前，日进尺已经稳定在了50米以上，最高日进尺可达69米。

“我们的初期目标是每月掘进1500米。”雷亚军说，“随着设备改进，人员、设备、环境磨合到位，最终要实现每月掘进2000米。”

当前，曹家滩公司需要11个月才能完成一个工作面的准备工作。快速掘进成套装备成功运行后，仅需三四个月即可准备好一个工作面。“井下作业点减少，工作效率提高，安全系数也大大提高。”雷亚军说。

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建设之初就搭建好智慧矿山框架

事实上，引进几项技术、几套设备，建成一个自动化工作面，还不是他们的初衷，他们的愿景比这个更宏大。

“我们要把整座煤矿建成一个智能机器人，让它能自主思考、解决问题。”榆北煤业公司党委副书记、总经理石增武说，“一座煤矿就是一个大型机器人，内部各套系统是机器人的组成构件，从井下到井上，从生产到经营，所有系统要致力于打造智慧化系统。”

比如根据《智慧矿山信息系统通用技术规范》，突水透水事故的预警准确率要达到90%，解警准确率要达到98%。而小保当一号煤矿和曹家滩公司的水害事故预警准确率均在98%以上；煤矿无人综采工作面应能实时采集煤壁和围岩参数，实现工作面周围煤岩层和采空区的实时精细建模和煤岩物性的超前预测；综采工作面测量系统可精准定位，自动找直，全工作面连续推进过程中工作面相邻支架间前后偏差小于50毫米，全工作面连续推进过程中不需要人工调架，全工作面误差小于200毫米。曹家滩公司和小保当一号煤矿正在这条路上探索努力。

以小保当一号煤矿为例。小保当公司智慧矿山管理部副主任李杰介绍，该矿的智慧矿山建设规划，从下至上可分为4层。

最底层为执行层，包含各种传感设备。该层的各种设备如同人的五官和四肢，将煤矿的各种数据信息收集上来，汇总给智慧矿山“大脑”，进行感知、分析、决策、执行。

第二层为传输层，如同神经系统，负责信息传输。目前，小保当一号煤矿建成了万兆的视频网和千兆的信息网、控制网、安全网，织就了一张井下的信息传输“高速公路网”。

再往上是管控层。管控层对采集到的数据进行分析，实现对井下设备的远程操控。

管控层上面是管理层。小保当一号煤矿采用“两中心三部室”的管理模式，即生产管理中心、经营管理中心和安全监督管理部、智慧矿山管理部、综合管理部，实现和谐高效管理。

小保当一号煤矿共规划建设了65个子系统，今年计划完成41个子系统的建设工作。记者采访时，该矿已建成30个子系统，其中18个已接入智慧化管控平台。

与小保当一号煤矿类似，曹家滩公司也规划了这样的智慧矿井建设框架。根据实际需要，曹家滩公司规划了55个子系统，目前已建成31个子系统,并已全部接入智慧化管控平台。

矿井各个层面收集产生的数据全部集中到云计算中心，各子系统可利用这些数据学习、分析，最终实现自主决策。

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煤矿也要会思考、能决策

在已建成的子系统中，有不少显得聪明而实用。井下网约车就是其中之一。

在手机上输入上车时间和人数，系统自动定位，自动安排调度，员工可就近乘车。

有了井下网约车，员工错过班车，也不用担心乘车问题，同时也可减少车辆空转，节省成本。

“一张图”则为煤矿井下的安全生产管理提供了强有力的保障。

雷亚军介绍，“一张图”包含六方面信息。一是地质地表地貌信息。二是井下巷道工程信息，包括运输大巷、采煤工作面、掘进工作面等井下巷道工程信息。三是环境在线监控数据，包含风速、一氧化碳等数据。四是通过钻探等手段获得的水文地质数据。五是车辆、人员等移动目标实时监控信息。六是设备动态管理信息。

六方面的信息集中在一张图上，信息展示更直观。“打开‘一张图’，随便点一个位置，就能了解到该地点的环境、供排水布置情况，有没有人和车以及地质构造和地表等信息。”雷亚军说。

“一张图”不仅让图纸使用时更加直观，制图也更加方便。

马越是小保当公司技术员，主要负责地测防治水相关工作。“以前制好图，交给相关人员，需要打印出来。地质图很大，需要拼接，打印费时费力。”马越说，“现在绘制好图，通过系统大家都可了解，并且大大节省纸张成本，提高了工作效率。”

不仅让工作更方便，榆北煤业公司在智慧矿山建设方面目标更高：煤矿要能思考，学会自主决策。

在小保当公司新启用的智能调度控制中心，李杰介绍，小保当一号煤矿已建设了火灾模拟分析、透水淹没决策分析等多个智慧决策系统。

系统与人员定位、井下广播系统联动，当煤矿发生火灾或透水事故时，可自动通过广播或人员定位系统通知相关人员撤离。同时，系统可根据火灾、透水情况，结合矿井布置，自动为每名员工规划不同的安全逃生路线。

“现在我们还处于建设初期，系统还需要更多数据来完善。”李杰说，“以后肯定会越来越好用。”随着各子系统的应用迭代，煤矿的“智力”水平也将不断提升。

同时，在运行过程中，平台接口开放，还可根据需要随时增加新的系统。

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员工和煤矿一起成长

奔着建设世界一流智慧矿井的目标，许多人来到了榆北煤业公司。

1994年出生的张安平慕名来到小保当公司。张安平有同学在小保当公司，觉得这边发展前景比较好，他主动前来应聘，经过考核也进入了小保当公司。谈起当时的情况，张安平脸上透出些许稚气。

虽然脸上有稚气，但他工作却不含糊。2018年来小保当公司，由于表现优异，今年6月，他成为了机电运输区的一名技术员。这样的速度在老矿井是难以实现的。

近几年来，整体而言，煤炭行业老龄化比较严重，特别是许多老矿区。然而在榆北煤业公司，员工和煤矿都很年轻。

榆北煤业公司目前已建成的2座矿井都是新矿，大部分员工也是最近2年招录的，有的是从其他矿井过来的年轻骨干，有的是刚毕业的大学生、研究生。

面对年轻、高学历的员工和智慧矿山建设目标，榆北煤业公司在员工职业规划和体制机制上有许多创新。这些成为支撑智慧矿山建设的基础保障。

员工晋升打破年龄和资质的限制，张安平方能在1年内成为一名技术员。不仅张安平，小保当公司和曹家滩公司大部分中层管理干部都是“80后”。“都说我们一帮‘80后’带着一帮‘90后’在建设智慧矿山，员工和煤矿一起成长。”小保当公司综合管理部副主任李顺丽说。

榆北煤业公司打通了3条职业发展通道（管理通道、专业技术通道、技能操作通道），让员工在适合的岗位上拔节生长。员工还可以进行跨通道职业转换。

即便是有了3条职业发展通道，面对这样一群有活力的年轻人，小保当公司党委书记、总经理杨征已经在考虑为人才提供更大平台，留住专业人才。

“5年以后，这一批员工都是要经验有经验，要学历有学历。”杨征说，“他们需要更大的舞台。”

杨征的考虑是把小保当公司建成一个智能高效、管理科学、集成创新的综合公司平台，引导科研院所的专家来合作研发项目，让小保当公司的研究生、本科生参与到项目中，“高素质的员工必须要在科研上出成果”。如果员工有好的课题，小保当公司也会大力支持，甚至可以为他们建设专业的实验室。

目前，小保当公司与中国工程院院士王双明等专家合作进行保水开采的研究。小保当公司选派出的几名研究生和本科生都在这个团队中。“他们建了个微信群，每天都在进行技术交流。”杨征说。

张安平加入了防治水科技攻关小组。攻关小组一共有6人。张安平暂时负责一些资料搜集、沟通的工作。攻关小组一周讨论一次，一个月汇报一次，有时小保当公司领导也会参加。

除了为员工搭建更大的平台，榆北煤业公司也在机构设置上进行创新。与传统煤矿不同，他们建立了与智慧化系统相匹配的、横宽纵短的扁平化柔性管理体系。

曹家滩公司和小保当公司职能部门设置都是“两中心三部室”。“两中心三部室”中的一个部室就是智慧矿山管理部。这在传统煤矿中很少见。

目前，榆北煤业公司正在推行全面预算和内部市场化机制。

小保当公司内部核算室副主任常奔介绍，他们将全面预算与内部市场化结合，把全面预算作为战略目标的控制工具，通过内部市场化落地执行。

小保当公司让员工、部门根据工作需要提出预算和内部市场化的考核目标，“目标制定更贴合实际，后面也更方便执行。”常奔说。预算从下往上制定，最后汇总成全公司的整体预算，公司再根据战略目标等进行调整，最后发下去，作为考核标准。

目前，小保当公司正在做管理考核的信息系统。管理考核系统接入智慧矿山平台后，可以利用皮带秤等其他设备、系统自动收集到的数据，自动根据后台设定的规则，计算员工工资。在他们的规划中，不仅要实现生产智慧化，经营管理也要智慧化。

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迎难而上，为行业摸索标准

榆北煤业公司的智慧矿山建设走在了行业前列。正是因为走在前面，少有经验可借鉴，遇到的困难也自然不少。

“目前，我们对煤矿的灾害认识还不足，对自然规律的掌控还不充分。”石增武说。

石增武表示，煤矿环境非常特殊，当设备投用于煤矿，就需要考虑如防爆等更多因素。已有的软件系统和硬件设备还不能完全适应现场生产需要，需要一段时间调整适应。

同时，受制于基础工业发展，已有的材料还不能完全满足煤矿生产需要，“有些设备需要轻型化，用起来才比较简单、方便，但目前还不能实现。”石增武说。

有时想要实现某种功能，市面上可能还没有成熟的系统和设备，需要定制化开发。不过石增武认为，按照当前技术水平，很多功能都可以实现，关键是提出需求。而当市面上出现各种新技术，榆北煤业公司也会尽快引进，比如该公司井下已应用的4G技术，等5G技术商业化后，也会尽快引进。

杨征也认为最难的不是硬件技术，量化标准才是真正令他头疼的。

“我们要建56个子系统，可以实现很多功能。系统要运行，需要许多量化指标，这个不好做。”杨征说。

杨征举了个例子。安全决策中心下的一个子系统，里面就有指标定不下来，“我们要建一个井下不安全人的数据库。难就难在，不安全人的标准是什么？怎么定义？”杨征说，“现在大框架都有，功能也可以实现，但没有合适的量化指标。”

以往煤矿对不安全人的界定比较粗略，而要让系统自动精准识别，则需要更细致可靠的指标。

面对智慧矿山建设中遇到的各种问题，榆北煤业公司的建设者们迎难而上，一个一个解决，既为了企业发展，也为行业摸索智慧矿山建设的标准。

杨征介绍，小保当公司正计划将井下不安全人标准作为一个专门的课题进行研究，“探讨一下在井下特殊作业环境中，什么样的人是不安全人”。

这样的标准探索工作，他们在智慧矿山建设中还做了很多。

“智慧矿井建设是一个漫长的过程，需要开发许多软件和系统。”石增武说，“但我们的方向和目标已经定了，一定会朝着这个方向不断前进。”

陕西陕煤榆北煤业有限公司2012年经陕西省国资委批准成立，受托管理小保当公司、曹家滩公司。

小保当公司是国家煤炭工业“十二五”规划重点开发的大型煤矿项目，按照“一矿两井”模式建设，可采储量30亿吨，一号煤矿规划建设规模1500万吨/年，服务年限73.8年；二号煤矿规划建设规模1300万吨/年，服务年限70.4年。小保当一号煤矿2018年进入联合试生产。小保当公司现有在册员工576人，本科及以上文化程度的占45%。

曹家滩公司可采储量15.11亿吨，规划建设规模1500万吨/年，服务年限72年，2018年7月进入联合试生产。曹家滩公司现有在册员工450人，本科及以上文化程度的占49%。