高海拔井工煤矿的“智”胜之路

徐矿集团天山矿业公司是一座位于新疆维吾尔自治区库车市以北的高海拔井工煤矿。近年来，通过不断加快智能化建设，矿井年生产能力从450万吨跃升至750万吨，被列为国家第五批保供矿井，入选国家首批智能化示范建设煤矿名单。

“我们瞄准机械化换人、自动化减人、智能化无人目标，以新理念、新设备、新技术、新工艺为引领，攻克了一系列传统煤炭生产方式所无法解决的技术难题，先后建成了3个智能化工作面和10余个智能化应用系统，为助力煤矿绿色开采和优质产能释放注入了强劲动能。”该公司党委副书记、总经理唐宇说。

工作人员在对井下智能化生产系统进行远程调度

唤醒“感知”意识，让机器学会“思考”

“刚开始就像摸着石头过河，喜忧参半。喜的是，公司引进了先进的设备和技术，科技实力直线飙升；忧的是，这些设备技术到了井下有些‘水土不服’。”谈起两年前探路智能化建设时的场景，该公司综采一区机电维护员赵汗清仍然记忆犹新。

为下好智能化建设“先手棋”，2020年初，该公司专门成立了智能化项目攻坚小组，因地制宜制定科学实施方案，细化时间节点，动态跟踪推进，先后破解了一些棘手难题。

针对液压支架推移或地形起伏易造成采煤机信息传输延迟的问题，工作人员将无线通信变为载波通信，成功打通了信息传输“高速路”；针对不同厂家生产的设备之间存在“排异反应”的问题，工作人员重新调整优化了交换机内部模块，使工作面与井下万兆交换机之间的网络连接更加牢靠；针对红外摄像头在工作面难以固定的问题，工作人员设计加工了外挂连接装置，有效提升了复杂条件下设备的安全稳定性。

“请确认各岗位设备状态是否正常？”

“井下一切正常，具备远程开机条件，可以授权。”

在地面生产调度指挥中心智慧管控平台前，随着工作人员收到开机许可、轻轻按下“一键启动”按钮，煤层深处的大型设备开始缓缓移动。

“机器之间的默契，源于工作面上安装的各种编码器和传感器，它们可以实时采集、统计、分析和反馈机器运行的关键数据，使机器在满足特定条件的情况下，按照事先编写好的指令程序自动运行。”赵汗清向笔者介绍了机器“思考”的内在原理。

“记忆截割”是这其中最具有代表性的一种“思考”模式。当系统启动后，工作人员首先操作采煤机完成第一刀截割，并完整记录下整个过程；当第二刀开始时，采煤机便会将第一刀留下的动作轨迹和工艺段信息当作“示范”，自动“依葫芦画瓢”，将工作人员从单调、重复、危险的作业环境中解放出来。

“不仅如此，当采煤机在‘记忆截割’过程中遇到复杂地质构造时，还可以通过人工干预，让操作变得更加灵活。”赵汗清一边说，一边打开“人机联手”界面。只见红绿相间的“之”字形曲线交织密布，跟随采煤机的推移轨迹不断向前伸展，红色代表自动运行，绿色代表人工干预。笔者粗略估计，红色部分至少占整条曲线的90%以上。

打通信息“孤岛”，提升矿井管理水平

智能化是一项系统工程，其先进性不仅体现在生产环节，更主要体现在大数据应用和跨系统集成管理上。

在天山矿业公司，庞大的主煤流运输系统共包括11部带式输送机，运量负荷高、转载环节多、地形变化大，很容易出现原煤卡堵、皮带跑偏、异物掺入等情况。如何让这11部机器从“各自为政”变为“协同作战”、从“近地手控”变为“远程遥控”，是一个难度不小的挑战。

该公司智能化项目攻坚小组经过一次次虚拟建模和现场测试，制定出科学有效的解决方案：在划定地面主运、南主井、1煤采区与5煤采区4块区域的基础上，利用以太网OPC协议远程采集现场数据，并通过后台“读”和“写”，最终实现煤炭运输的动态观测、远程控制、无人值守和智能联动。

走进地面生产调度指挥中心，笔者通过4块并排的液晶显示屏看到了整个主煤流运输系统的全貌：密密麻麻的黑点连成线、排成行，组合出形态各异的几何符号，代表了各个区域的煤流走向；现场监控图、红外热像图、参数曲线图、功能界面图，以4种不同视角呈现出每道环节的设备运行情况。

“4000米顺槽皮带机是这里面跨越距离最长、起伏变化最大、结构最为复杂的一部设备，它由4台原本独立的皮带机‘合体’而成，中间经过上山、U形谷、下山3种地形，在运煤过程中很容易出现‘脱节’和‘扎堆’的情况。我们在设备上加装了液压自动卷带张紧装置，同时采用四相线变频控制技术，不仅使设备运行起来更加稳定流畅，还实现了‘一键启停’和‘多点联动’的自由切换。”调度员薛卫成介绍。

为确保原煤在长距离运输途中万无一失，该公司还在南主井特定区域安装了巡检机器人和固定值守机器人，可以精准识别出矸石、锚杆、道木、铁管等有可能引发故障的锐利异物，以及人员跨越皮带等违章行为，最大限度降低运输过程中的非正常停机时间。

随着5G数据传输技术的广泛运用，天山矿业公司不断加快构建“一张网、一张图、一朵云、一平台”智能化格局，彻底打破了不同系统之间的信息壁垒，逐渐形成了位置服务、协同设计服务、组态化服务、三维可视化仿真模拟、矿山工程及设备的全生命周期管理等模块群，实现了生产、调度、机电、安全、地质、测量、“一通三防”等主要专业的在线协同工作，使矿井的智能化综合管理水平得到了显著提升。

VR教学现场

请来“得力帮手”，让工作变得轻松

“临时支护与锚杆作业时，头顶多了永久保障，大大提高了安全系数”“省去了人工前窜梁和持钻扶钎的麻烦，工艺流程更加简化”“再也不用一边拖风管、一边拽水管、抬着锚杆机来回折腾了”“自从多了这个好帮手，咱们工区的单月进尺纪录一破再破，效益奖金也跟着一涨再涨”……走进该公司掘进二区的会议室，职工们你一言我一语议论着智能化建设带来的实惠，他们口中的“好帮手”指的是该公司最新引进的掘锚护一体机。

在5109掘进运输道的远程监控室里，笔者看到，随着掘进机炮头飞速转动，掉落的矸石被两只旋涡状星轮不断送入“口”中；一根又粗又长的管道拖在后面，将空气中散落的粉尘吸得一干二净；当炮头落地时，一个矩形“云台”从滚筒前端渐渐升起，将金属网与钢带一并送到迎头，紧紧贴住顶板；两条机械钻臂一左一右分别伸出，在机器侧翼展开平台，为支护人员提供了舒适便利的作业空间。

掘进二区区长胡丙余介绍，传统掘进工艺存在掘支不同步不平行、劳动组织复杂等问题，设备更新换代之后，截割、装载、运输实现了同步运行、“一次成巷”；设备配置的远程智能控制系统、传感系统和惯性导航系统，能够随时获取设备的运行姿态和航向数据，实现远程遥控、自动纠偏；主控制器通过传感装置智能感知周围环境，能将断面误差有效控制在15厘米以内；通过创新改良掘锚支护工艺，新设备可实现定位、钻孔、注浆、锚固的全过程无缝衔接。

将视线转向另外一边的5109中部车场，一款号称井下智能“快递员”的运输工具——单轨吊柴油机车吸引了笔者的注意。只见七八节宽敞的“车厢”首尾相连、一字排开，稳稳“吊”在巷道顶端；“车厢”内，工人们依次就座，各类生产物料码放得整整齐齐；一条笔直的轨道从头顶穿行而过，消失在巷道尽头。

“手机远程下单、人料自由配送、自动开启风门、智能切换岔道……每天坐‘车’上下班，既舒服又省事，感觉跟坐高铁一样。”下料班班长臧继海高兴地说，“以前井下跑运输需要铺双轨、拉索车，前期准备相当麻烦，一旦碰到稍重一些的物料，还容易出现掉道或飘绳弹人的危险。更要命的是索车‘挑’路，遇到颠簸一点的路面，工人就只能下车，靠肩扛手抬把物料弄到迎头。”

瞄准行业前沿，靠人才“智”胜未来

不久前，在天山矿业公司举办的2022年智能化技能提升培训班开班仪式上，机电科副科长陈煜琦与青年职工韩佳乐结成了师徒。这是该公司以人才培养赋能智慧矿山建设的一个缩影。

近年来，随着大量新设备、新技术的不断引入，如何让职工尽快掌握设备使用技巧、怎样使人和设备更好地适应生产实际的需要，成为该公司智能化建设过程中必须考虑的现实问题。

天山矿业公司把实施“人才强企”战略与推动矿井智能化建设深度融合，出台了“十四五”智能化人才发展规划，在打造科研型、技术型、技能型“三支智能化品牌队伍”上不断探索，并取得了显著成效。

“刚开始引进智能化设备的时候，很多职工用起来不习惯、不顺手，生产效率不仅没提上去，反而降了不少，因此产生了一些抵触情绪。后来，经过逐步引导，他们慢慢摸到了窍门，尝到了甜头，学习态度也变得主动起来。”陈煜琦道出了职工对智能化从“厌”到“爱”的转变过程。

周末，笔者走进该公司智能化培训中心，立刻被浓厚的学习气氛吸引了。一名职工站在一台蜂巢状教学设备中央，手持遥控手柄、头戴VR眼镜，看起来跟影片《X战警》中的“镭射眼”一样科技感十足。一台液晶电视悬挂于“蜂巢”上方，将“镭射眼”眼中的“世界”同步投射到画面上，引得周围职工纷纷跃跃欲试。

“太逼真了，就像到了工作面现场一样”“用这种方法一次就学会了，比看书本管用”“在这里想练多久都可以，练熟了再到井下大显身手，磨刀不误砍柴工”……“线上虚拟+3D仿真+基地实操”的智能化教学模式在职工群体中收获了超高人气。

在此基础上，该公司又进一步加大产学研融合力度，采取“走出去”与“请进来”相结合的方式，派一线技术人员前往知名科研院所与设备生产企业接受培训，同时邀请行业内著名专家学者来矿授课，确保职工不仅学得会，而且用得好。

去年底，该公司5108智能化综放工作面安装调试期间，工作人员发现相邻2台支架间的高压胶管经常与立柱产生摩擦，长此以往易造成爆管事故。在经过与外部专家进行沟通后，他们移动了支架上九通阀组与反冲洗装置的安装位置，巧妙解决了这一问题，有效提升了设备运行的安全稳定性。北京煤炭科学技术研究院有限公司智能化技术顾问龙利军在亲历整个事件过程后感慨：“一次小小的创新，背后却能看出智能化人才素质的大提升。”

“下一步，我们将以‘智能应用+绿色开采’为目标，瞄准UWB精确定位、AI行为识别、透明地质模型构建等行业前沿领域，充分激发人才活力和潜能，推动智能化建设提档升级。”唐宇对未来发展充满信心。