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1000亿,6亿吨!全国煤矿智能化建设有哪些新进展?

点击量:2384发布时间:2023-04-11

日前召开的全国矿山智能化建设和安全发展推进视频会透露,2020年八部委联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》和全国煤矿智能化建设推进现场会召开后,两年多的时间,煤矿智能化进入快速发展阶段,取得明显成效。


2020年以来,全国煤矿智能化采掘工作面从494个增加到1019个,智能化煤矿由242处增加到572处、产能由8.5亿吨增加到19.4亿吨,井下用工数量大幅下降,劳动效率、安全水平大幅提升。目前,全国智能化煤矿杜绝了较大以上事故,百万吨死亡率为0.024,比全国平均数的50%还低。2021年以来,智能化煤矿累计释放先进产能近6亿吨,为保障国家能源安全供应作出了重要贡献。


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一、多方协同联动 智能化建设成效显著


记者从全国矿山智能化建设和安全发展推进视频会上了解到,随着煤矿智能化进入快速发展阶段,我国煤矿智能化建设也呈现出重视程度明显提高、推进力度显著加大、法规标准更加完善、技术装备取得突破、融合发展汇聚合力五大特征。


近年来,各地、各相关部门和企业将智能化建设摆上重要日程。内蒙古计划到2023年生产矿井全部实现智能化,山东2025年将全面完成矿山智能化改造,山西提出到2025年大型煤矿、灾害严重煤矿全部实现智能化、机械化、自动化,陕西将智能化建设纳入煤矿安全专项整治三年行动考核。2022年,国家能源集团基本实现煤矿智能化技术及建设100%全覆盖、采煤作业面100%智能化、掘进工作面100%智能化、选煤厂100%智能化、固定岗位100%无人值守“五个100%”的目标。


同时,国家发改委、应急管理部、国家矿山安监局等部门协同联动,加大政策支持力度。截至目前,25个省份出台了财税等支持保障措施,全国智能化煤矿建设投资累计达1000亿元以上,提前实现了煤矿安全专项整治三年行动建设1000个智能化采掘工作面的目标。


新版《煤矿安全规程》增加了积极推广煤矿自动化、智能化开采的相关要求,有关方面先后颁布国家标准3项、行业标准25项、团体标准70项。


一批核心技术装备研发应用实现了重大突破,超大采高国产成套智能采煤装备、快速掘进成套装备等达到国际领先水平。各类型重载作业机器人、智能感知机器人相继研发成功。煤矿井下机器人由19种已经增加到31种,拥有自主知识产权的专用操作系统,5G专网等前沿技术得到推广应用。


50多个创新平台和产业联盟相继成立,汇集了1000余家企业、100多家科研院所、50多所高校和21个院士团队,合作范围扩大到通信、航天等11个行业,一批新技术、新装备、新材料应用于矿山智能化建设,跨界合作嫁接、叠加、倍增的效应持续显现。


二、强化示范引领 各地各煤炭企业多措并举


近年来,各地、各相关企业加强示范引领,不断深入推进煤矿智能化建设,为行业树立了标杆。


煤矿智能化建设是系统工程,离不开政策、资金、科技、人才等要素的支撑。内蒙古加强顶层设计,每年将煤矿智能化建设写入政府工作报告,制定配套实施意见,研究形成优先核增产能、优先复工复产、优先安排专项资金等支持政策,强化政策支持。同时,精心打造11处国家首批智能化建设示范煤矿,引导煤矿企业提高认识,带动智能化建设向纵深突破。截至目前,内蒙古已建成智能化煤矿126处,全员工效达28吨/工,是全国平均水平的3倍以上。


在煤矿领域,山东省充分发挥政府投资引导带动作用,省级安全生产专项资金向智能化项目倾斜。2019年以来,政府投入资金4.7亿元,带动企业投入160亿元。目前,山东省智能化煤矿占比达78.7%。


陕西相继在陕北、彬长、黄陵等矿区96处煤矿推进智能化建设,已建成102个智能化采煤工作面、66个智能化掘进工作面,咸阳市年产90万吨以上生产矿井全部实现智能化开采。


随着煤矿智能化建设全面加速,“减人、增安、提效”成效逐渐凸显。国家能源集团相关负责人表示,近两年,该集团采掘工作面及其生产系统用工减少5000多人;55处煤矿实现安全生产1000天以上;全员工效达43.8吨/工,为全国平均水平的5倍。


陕煤集团相关负责人介绍,与2018年相比,该集团煤炭产量增加了7000万吨,年均增长10%,而掘进工作面数量减少42%,累计压减井下用工1.4万人,实现了“少人则安,无人则安”。


“我们分三个阶段将所有煤矿建成智能化矿井,规划投入资金300亿元,现已投入100多亿元。”山东能源集团相关负责人表示,该集团智能开采产量占比超80%,累计减少井下人员1.2万人。


三、补短板强弱项 把智能化建设引向深入


全国矿山智能化建设和安全发展推进视频会指出,在肯定成绩的同时,也要清醒看到,矿山智能化建设总体上起步晚,总体水平还不高,短板弱项还有不少。如部分地区和涉矿企业在认识上还不到位,煤矿建设进展不够平衡,相关标准规范还不够健全,部分技术装备适应性还不强等。


对此,全国矿山智能化建设和安全发展推进视频会强调,做好矿山智能化建设、安全发展工作,是安全高质量发展所需,也是大势所趋,对每个涉矿企业都是一次历史性、重塑性的机遇。各地区、各相关部门和涉矿企业要坚持安全第一、预防为主,以少人无人为导向,以数字赋能为重点,进一步推动矿山智能化建设工作。


要进一步充分发挥部际协调机制作用,推动《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》等政策措施落实落地;各地区要进一步建立健全工作推进协调机制;各涉矿企业要把智能化建设作为“一把手”工程,确保谋划部署到位、资金投入到位、责任落实到位、人才保障到位。


要进一步强化顶层设计,完善政策标准体系。要加强规划引导,加大政策供给,完善标准规范。


要进一步强化重点突破,推动协调均衡发展。当前和下一个阶段,建设相对滞后地区、灾害严重矿山、非煤矿山要加快进度,同时指导支持广大民营涉矿企业同步发展。


要进一步强化智能防控,提高安全治理水平。要积极创建少人智能矿山,提升风险智能防控能力,提升智能监管监察能力。


要进一步强化创新驱动,塑造迭代发展优势。要建立完善创新机制,构建以企业为主体、市场为导向、产学研用深度融合的技术创新体系。凝聚创新人才,加强智能化专家库建设管理,加快培育具备矿山开采、信息技术等相关知识的复合型人才。加大关键技术装备攻关力度,重点攻克无人化钻爆、灾害精准感知等关键技术,加速智能装备、机器人研发迭代,着力提升智能装备在复杂环境下的适用性、稳定性、可靠性等。


四、各大煤企,地方政府在推进矿山智能化建设和安全发展方面有些经验


1、国家能源集团形成智能化协同发展良好局面


近年来,国家能源集团深入推动八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》落地实施,全面提速加力煤矿智能化建设,主要做了以下几方面工作。


一是坚持规划先行,以顶层设计引领智能化建设。统筹编制集团煤矿智能化“十四五”规划,提出2022年底实现“五个100%”目标。截至目前,已建成智能采煤工作面85处、智能掘进工作面143处、智能选煤厂45处,632个固定岗位无人值守,煤矿智能化技术及建设覆盖率达100%,“五个100%”目标提前全面实现。


二是坚持管理创新,以健全体系推动智能化建设。围绕煤矿智能化建设目标,探索形成“1235”智能化建设新模式。一套体系全面统筹,构建了目标任务明确、组织机构健全、建设路径明晰、考核保障有力的管理体系,配套1.2亿元专项奖励基金,部署1000万元以上智能化项目216个。两种模式激发创新,坚持自主创新与协同创新双轮驱动,整合神东、宁煤、准能等内部科研力量,集中攻关关键核心技术;联合中煤科工成立协同创新中心,加强与清华大学、中国矿业大学、华为等交流合作,联合攻关“卡脖子”难题。三类煤矿示范引领,建设了神东大柳塔煤矿等9处国家首批智能化示范煤矿,乌海老石旦煤矿等10处生产类、宁煤麦垛山煤矿等4处安全类集团智能化示范煤矿,带动不同条件煤矿科学推进智能化建设。五位一体高效推进,一矿一策有序高效推进信息基础、井工煤矿、露天煤矿、选煤厂、机器人五方面建设内容,解决煤矿智能化建设不平衡不充分难题。


三是坚持科技赋能,以技术创新驱动智能化建设。智能采煤技术实现从一次采全高到放顶煤,从薄煤层到特厚煤层,从缓倾斜到急倾斜等复杂开采条件全覆盖。智能掘进技术实现从小断面到大断面,从煤巷到岩巷,从综掘、连掘、掘锚到全断面掘进等多种工艺装备全覆盖。露天矿卡无人驾驶技术实现从60吨位到360多吨位、从-40℃到40℃多工况、装运卸多场景全覆盖。自主研发基于纯国产软件的煤矿智能一体化管控平台,建设5G+智慧煤矿工业互联网平台架构,率先在行业内探索出统一标准、全面感知、智能运作、多业务一体化协同运营的管控新途径。自主研发的分布式控制系统,实现了平台软件、关键芯片、操作系统100%国产化,在选煤厂大力推广应用。携手华为共同研究开发“矿鸿系统”。构建了共生共享“生态圈”。首家发布《煤矿智能化建设指南》,构建3层5类200余项标准体系。


四是坚持典型引领,以示范建设带动智能化发展。加强智能采煤、智能掘进、灾害预警、无人驾驶、机器人等领域示范引领,形成了全集团智能化协同发展的良好局面。


2、内蒙古以智能化支撑减人治灾保安全


内蒙古坚决扛起能源保供政治责任,全力以赴推进煤矿智能化建设,迭代提升煤矿生产效率,已建成智能化煤矿126处,占比超过在产煤矿的四成。


内蒙古通过煤矿智能化建设,在减人、治灾、保安等方面取得重要突破。一是井下作业人员明显减少。80处智能化井工煤矿减少井下作业人员4930人,减人比率达到16.3%;采掘工作面井下作业人数由20人减至10人以下。二是治灾防灾水平不断提升。通过智能化技术手段加快提升防控化解安全风险能力。比如,唐家会煤矿水文地质条件复杂、安全风险高,通过智能化建设,形成了井上井下相结合、物探超前与定向钻探相结合的治理模式,防治水害能力显著提高。三是煤矿职工安全感不断增强。煤矿智能化建设使井下作业人员劳动强度大幅降低、实际劳动时间大幅缩减、工作环境大幅改善,实现了“井下操作”向“井上集控”转变。2022年以来,全自治区发生煤矿安全事故起数、死亡人数同比分别下降27.3%、38.5%。


内蒙古深入实施科技兴蒙行动,探索形成了一批技术领先、安全可靠、可复制的先进经验。比如,麻地梁煤矿实现全矿区地面井下5G通信全覆盖,搭建完成“5G+智能采煤系统”等10个智能系统。上湾煤矿组织研发8.8米超大采高智能综采关键技术与成套装备,发布了4项技术标准,获得了51项发明专利、115项实用新型专利。补连塔煤矿探索采用等高式滚筒采煤机,着力解决薄煤层采煤机电缆拖拽等技术难题。宝日希勒露天煤矿打造极寒复杂气候环境下无人驾驶卡车编组安全示范工程,在矿卡无人驾驶技术研究与应用领域实现“五个第一”。


3、山东省高标准统筹推进矿山智能化建设


近年来,山东省以加快矿业转型升级、实现高质量发展为目标,高起点、高标准统筹推进矿山智能化建设,取得了积极成效。目前,全省智能化煤矿占比达到78.7%;73处非煤矿山主要排水、通风系统,全部实现自动化控制,提升系统自动化率达到82%。


突出战略引领,制定加快智能化发展实施意见。山东省先后出台了《关于加快全省煤矿智能化发展的实施意见》《关于做好全省非煤地下矿山智能化建设的指导意见》等文件,进一步明确了“十四五”期间矿山智能化建设目标、路径和保障措施。


突出示范引导,扎实推进智能化示范矿山建设。山东省按照“试点探索、总结积累、全面推开”的工作思路,探索建立了鲍店煤矿常态化运行智能综放工作面、付村煤矿和郭屯煤矿透明化精准开采等智能化模式,有效带动了全省矿山智能化建设全面推开、纵深推进。


突出“分类施策”,统筹推进智能化建设。推动山东能源集团所属煤矿企业2021年底前全部实现智能化开采,各市县属煤矿加快实施机械化、自动化和智能化改造。推动山东黄金集团围绕采掘、充填、选矿等生产工艺,开展智能化矿山建设。


强化政策支持,为矿山智能化建设提供强有力保障。在煤矿领域,充分发挥政府投资的引导带动作用,省级安全生产专项资金向智能化项目倾斜。


4、陕西省强化示范引领分类加快建设


自2014年陕煤集团黄陵矿业公司建成全国首个智能化采煤工作面以来,陕西省相继在陕北、彬长、黄陵等矿区96处煤矿推进智能化建设,建成102个智能化采煤工作面、66个智能化掘进工作面,有效遏制了重特大事故发生。


一是坚持高位推进。陕西省委、省政府高度重视煤矿智能化建设工作,将煤矿智能化建设列入煤矿安全专项整治三年行动攻坚目标,纳入应急管理“十四五”规划,相继制定《陕西省煤矿智能化建设实施方案》和《陕西省煤矿智能化建设指南(试行)》,从顶层设计层面加快推动智能化技术与煤炭产业融合发展。


二是分类加快建设。按照因地制宜、因矿施策、分类推进原则,在综合评估全省375处煤矿的基础上,聚焦重点市县、重点企业,集中推进煤矿智能化建设工作。对新建煤矿,确保按照智能化采煤工作面标准同步建成投产;对产能300万吨/年以上煤矿、灾害严重煤矿,确保先行推进采掘生产智能化建设;对全省大型煤矿及其他具备条件煤矿,力争2025年前基本实现生产经营管理智能化。目前,咸阳市90万吨/年以上生产矿井全部实现了智能化开采,陕煤集团现有36处矿井、85%以上采煤工作面实现了智能化。


三是加强示范引领。支持推动省属企业发挥“头雁”作用,引领煤矿智能化高质量发展。目前,全省96处智能化建设煤矿中,63处为国有企业。按照“生产智能化、管理精细化、运营标准化、决策科学化”要求,编制煤矿智能化建设标准,有力推动全省煤矿智能化规范建设。在陕煤黄陵矿业组织开展省级重点项目观摩,推广“减人增安提效”工作经验。


5、陕煤集团从单个煤矿向全矿区拓展


陕煤集团坚持“系统智能化、智能系统化”思路,全面加速“智能矿井、智慧矿区”建设。截至目前,建成智能矿井28处、智能化采煤工作面50个,智能化产能占比达到99%。建成了黄陵矿业等5个智慧矿区、“5G+智慧矿山”培训基地和矿山工业互联网平台,实现智能化从单一系统向全过程延伸、从单个煤矿向全矿区拓展新突破。


一是用智能化建设保障本质安全。研发运行煤矿安全生产标准化信息管理系统,建立了适合自身的智能风险管控体系;大力推进智能化“换人减人”,与2018年相比,煤炭产量增加7000万吨,而掘进工作面数量减少42%,采煤队减少13%,智能化掘进、采煤单班作业人数均减少50%,井下固定岗位全部实现无人值守,累计压减井下用工1.4万人,实现“少人则安,无人则安”。同时,应用地面智能定向钻孔分段压裂、超高压水力割缝和液态CO2驱替置换瓦斯等新技术实施区域预抽、卸压,实现了对整个采区的区域灾害治理,大幅提升了煤矿本质安全水平。目前,陕煤集团煤矿安全“零死亡”周期超千天矿井24处,最长超过20年;黄陵矿业连续8年实现瓦斯零超限;所属冲击地压、突出、高瓦斯等灾害严重矿井实现了智能化全覆盖。


二是用智能化建设推动增产提效。应用智能快掘系统76套、智能机器人198个,成功研发应用8.8米千万吨高端采煤机、首套智能快掘机器人系统,煤炭产业装备国产化率超过95%。450米超长国产化装备智能采煤工作面成功回采,10米超大采高国产化装备智能采煤工作面加速推进。


三是用智能化建设赋能绿色低碳。制定“零碳转型”战略,用智能化监测能耗、控制能耗,全面推广节能设备与技术,近3年吨煤能耗下降28%以上;开展智能煤矸分离系统建设,在澄合、黄陵、陕北矿区成功试点3种不同类型的矸石充填实践,实现了矸石不升井、零排放;实施瓦斯精准抽采利用,推广地热供暖等清洁能源,发展煤电光气材联产循环经济,推动高碳产业、低碳发展。组建黄河流域煤炭产业生态治理技术研究院,建成“国土空间生态修复大数据平台”,矿山地质环境保护和生态修复不断加快。目前,陕煤绿色矿山入库率达到75%。


6、山东能源集团推动智能化建设提档升级


山东能源集团坚持以构建三项机制为先导,以筑牢“四大支撑”为核心,以坚持“五个着力”为重点,持续推动智能化建设提档升级。


一是构建“三项机制”,以顶层设计统领智能化建设。


规划标准引领机制。制定煤矿智能化建设“十四五”规划,分3个阶段将所有煤矿建成智能化矿井,规划投入资金300亿元,现已投入100多亿元。建立健全智能化建设制度标准体系,制定制度56项,形成了智能采掘工作面、智能交通系统、人员精确定位等标准规范。


科学分类建设机制。立足实际将煤矿划分为五类,分设目标、分类推进。其中,煤层赋存条件优越的煤矿建设引领型矿井,实现采掘工作面智能化控制,固定岗位全部无人值守。煤层赋存条件较好的建设示范型矿井,建成智能化采掘系统、基本实现固定岗位无人值守。


定期考核评价机制。建立集团、二级公司、煤矿分级考核评价机制,聚焦智能化建设目标任务及常态化运行状况,分阶段、分系统设置考核指标,每季度派人现场跟班写实,开展效果评价,推动智能化建设由“一把手工程”向“全员工程”转变。


二是筑牢“四大支撑”,以创新驱动推进智能化建设。


建好平台支撑。与高校、科研机构、院士团队合作,打造智能化联合创新平台,实施关键技术、装备以及材料协同研发。建设煤炭工业互联网联合创新中心,以数字化升级实现生产要素全数字化联通。建设5G+智慧矿业联合实验室,开展煤矿5G+应用场景研究。建设智能开采试验中心,试验智能采掘前沿控制技术。与华为共建创新中心,在机器视觉、图网络等方面开展研究。


强化技术支撑。实施惯导定位、智能综放、复杂地质条件智能开采等核心技术攻关,累计投入研发资金95亿元,完成国家及省部级重点研发课题23项。研发应用基于采煤机定位的国产惯导系统,实现综采工作面自动找直技术常态化运行。研发应用纵轴掘进机智能化关键技术,纵向截割工艺实现掘进无人、多循环、一次成型全自动记忆截割。


筑牢装备支撑。累计投入200多亿元对采掘、机电、运输、通防、洗选等系统实施装备改造升级。7米超大采高放顶煤液压支架成功在金鸡滩煤矿应用。研制承压50000KN液压支架整机试验台,完成10米超大采高液压支架压架试验。


夯实人才支撑。对智能化管理技术人员、实操人员进行菜单式培训。智能化人才总量超过3000人,每处智能化矿井拥有复合型人才20人至30人,16人入选国家煤矿智能化专家库。


7、金徽矿业股份公司全力打造少人化无人化矿井


金徽矿业股份公司位于甘肃省陇南市,是一家集铅、锌、银等矿产资源勘查、开采、加工、销售于一体的股份制矿山企业。近年来,公司初步建成了资源集约数字化管理、“矿石流”智能化管控、全流程少人无人化的智能矿山。


公司成立了金徽矿业研究院,建立了院士专家工作站,与多所知名院校建立了产学研基地和技术研发中心,组建了探、采、选研发技术团队和管理团队,取得了22项发明专利和新型专利,累计投入智能化建设资金1.62亿元。


公司实现了开采设计三维化。研发应用数字采矿平台,对工程地质、开拓系统和采空区三维建模,做到探矿设计、储量计算、采掘作业、采空区管理三维可视化。实现生产作业集控化。天井钻机、凿岩台车、撬毛台车、大型铲运机等均实现了远程遥控作业;自主研发并建成了高浓度、大流量、高扬程、远距离的充填料浆输送系统,实现了“一键充填”;应用物联网与人工智能技术,实现了井下风流风速风量自动感知、自主计算,风机风门风窗自动调节、远程控制。实现了运输提升无人化。搭建井下高可靠通信网络和精准定位系统,实现了井下有轨运输电机车智能调度和无人驾驶;应用变频驱动与智能控制技术,实现了主提升系统可视化操作、无人化控制。通过智能化建设,14个岗位、6个作业环节实现了无人化替代。