日前，國家能源局、國家礦山安全監(jiān)察局印發(fā)《煤礦智能化建設(shè)指南(2021版)》要求，“科學(xué)規(guī)范有序開展煤礦智能化建設(shè)，加快建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦”。針對我國煤礦智能化建設(shè)基礎(chǔ)與生產(chǎn)條件復(fù)雜多樣、發(fā)展不平衡不充分等現(xiàn)狀，《指南》面向井工煤礦、露天煤礦及選煤廠等對象，分別提出技術(shù)路徑、建設(shè)要求，并將通過分類建設(shè)與分級達(dá)標(biāo)相結(jié)合等方式，因礦施策、培育典型。
自去年2月，國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》以來，多地紛紛掀起建設(shè)浪潮。目前，首批71處示范礦井啟動建設(shè)，部分先行先試煤礦取得初步成效。但據(jù)中國工程院院士王國法表示，我國煤礦智能化發(fā)展還存在多個“不平衡”，不同煤層賦存條件導(dǎo)致技術(shù)路徑、難易程度、效果等均不相同，為全面推行智能化埋下“堵點”。
“我們是早年的小木屋，千萬噸級礦井從一開始就建成高樓大廈”
“無人跟進(jìn)作業(yè)、有人安全巡視、地面遠(yuǎn)程操控”，在晉能控股集團塔山煤礦早已不是新鮮事兒。坐在地面調(diào)度中心，綜采隊機電副隊長曹平點擊“一鍵啟動”，通過大屏幕，即可看到井下各類設(shè)備運轉(zhuǎn)起來。“各巡視人員請注意，智能化采煤遠(yuǎn)控模式現(xiàn)在開啟”——在中間的主屏幕上，監(jiān)測數(shù)據(jù)不斷跳動，兩旁幾十塊小屏幕實時顯示井下不同區(qū)域的場景。
塔山煤礦是“十一五”期間我國建成的首個千萬噸級現(xiàn)代化礦井，現(xiàn)已構(gòu)建起一大平臺、十大系統(tǒng)、27個子系統(tǒng)的智能化礦山雛形，涵蓋全面感知、5G傳輸、自主決策、協(xié)同控制等功能。“礦井基本實現(xiàn)回采、掘進(jìn)、運輸、通風(fēng)、供電等過程的自動化、智能化運行，探索出了以數(shù)據(jù)決策為導(dǎo)向的全新生產(chǎn)管理模式，跨出機械化換人、自動化減人的一大步。”曹平稱。
約30公里外的晉華宮礦，同屬于晉能控股集團，這里的智能化綜采工作面于去年底剛剛投產(chǎn)，今年計劃建成首個智能化掘進(jìn)工作面。“下一步全面實現(xiàn)智能化，在目前單班25人的基礎(chǔ)上，一個班可減少20人左右，真正實現(xiàn)減人提效。”該礦總工程師張曉東稱。
張曉東同時坦言，作為一座有著60多年開采歷史的老礦井，推行智能化建設(shè)難度更大。“晉華宮礦先后經(jīng)歷刀柱式采煤、壁式采煤等傳統(tǒng)方式，直到2011年才首次實現(xiàn)大采高一次采全厚采煤方法。就像蓋房子，我們是早年的小木屋，千萬噸級礦井從一開始就建成高樓大廈，井下條件千差萬別，基礎(chǔ)設(shè)施也不一樣。”
張曉東舉例，同樣是5G下井，現(xiàn)代化礦井條件相對較好，為基站安裝打下良好基礎(chǔ)，在老礦井找一處合適區(qū)域卻不那么容易。“同樣的設(shè)備，到了我們這里安裝條件更加苛刻，實施起來任務(wù)更加艱巨。”
存在軟件與硬件、投入與產(chǎn)出、技術(shù)需求與開發(fā)等多項不平衡
上述對比，正是智能化發(fā)展“不平衡”的一個縮影。王國法表示，由于不同礦井的煤層賦存條件差異較大，建設(shè)基礎(chǔ)首先存在不平衡。“西部晉陜蒙大型煤炭基地煤層賦存條件較好，礦井經(jīng)濟效益好，智能化投入較大，基礎(chǔ)較好。西南云貴川礦區(qū)的煤層賦存條件復(fù)雜，礦井產(chǎn)量低，經(jīng)濟效益較差，建設(shè)基礎(chǔ)相對薄弱。”
記者了解到，受此影響，西部大型礦區(qū)智能化開采技術(shù)、裝備相對成熟，人才儲備相對豐富，智能化建設(shè)速度快、效果好。而中東部、西南部礦區(qū)智能化開采技術(shù)與裝備的適應(yīng)性較差，高端技術(shù)人才匱乏，建設(shè)速度緩慢、效果較差。
此外，“不平衡”還體現(xiàn)在硬件與軟件、投入與產(chǎn)出等方面。王國法指出，為提高智能化水平，決策層更傾向于采購高性能計算機、布設(shè)萬兆以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)、購置進(jìn)口采掘裝備等硬件設(shè)施，但對于相關(guān)軟件開發(fā)、大數(shù)據(jù)中心建設(shè)、智能化綜合管控平臺建設(shè)等投入相對不足，導(dǎo)致軟件開發(fā)速度明顯滯后于硬件功能，造成設(shè)備性能難以發(fā)揮、計算資源與網(wǎng)絡(luò)資源浪費等，反過來對智能化發(fā)展形成制約。
“開展全面智能化建設(shè)需要投入大量的資金、人力、物力資源，需要高素質(zhì)的技術(shù)人員支撐。部分礦區(qū)取得了一定的技術(shù)、經(jīng)濟與社會效益，但大部分礦井的投入產(chǎn)出比明顯較低，導(dǎo)致建設(shè)意愿不強烈。”王國法稱。
中國礦業(yè)大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院王方田告訴記者，越是條件復(fù)雜、災(zāi)害嚴(yán)重的礦井，實際越需要采用先進(jìn)的智能化技術(shù)，以實現(xiàn)減人提效、安全開采。但現(xiàn)有技術(shù)在煤層賦存條件相對簡單的礦井，使用效果較好，智能化技術(shù)與裝備對復(fù)雜條件的適應(yīng)性還不夠強。“比如，精準(zhǔn)地質(zhì)探測、智能快速掘進(jìn)、復(fù)雜條件智能綜采等，都是目前需要克服的難題。技術(shù)需求與開發(fā)之間的不平衡值得關(guān)注。”
凝練出一批可復(fù)制的模式、經(jīng)驗，逐步向類似條件礦井推廣應(yīng)用
多位專家一致表示，煤礦智能化建設(shè)不可一蹴而就，是一項久久為功的長期任務(wù)。“業(yè)內(nèi)已建成多個具有不同特色的智能化采煤工作面，掘進(jìn)工作面也在開展多種新型設(shè)備的應(yīng)用實驗。多種模式并存，是當(dāng)前智能化建設(shè)的發(fā)展途徑。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長劉峰表示。
劉峰認(rèn)為，我國煤礦智能化發(fā)展尚處于示范培育階段。針對不同礦區(qū)的開采地質(zhì)條件、復(fù)雜程度，以及企業(yè)智能化建設(shè)基礎(chǔ)參差不齊等現(xiàn)狀，應(yīng)當(dāng)因礦施策，示范先行，在智能化采煤工作面取得突破后，繼續(xù)推進(jìn)生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、無人值守以及智能掘進(jìn)工作面等研發(fā)。
王方田提出，面對多個“不平衡”，政策制定者與決策者應(yīng)實事求是、不盲目指揮、不“一刀切”。煤炭企業(yè)應(yīng)以提升煤礦智能化水平為己任，根據(jù)實際地質(zhì)、生產(chǎn)等條件提出具體需求，加大對智能化采掘科技項目的投入，使得智能采掘裝備更好地適應(yīng)特定條件。裝備企業(yè)積極推進(jìn)相關(guān)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，從小處著手解決制約智能采礦發(fā)展的關(guān)鍵科學(xué)問題。“煤礦智能化發(fā)展是一項系統(tǒng)工程，需要政策激勵、裝備投入、技術(shù)創(chuàng)新、管理科學(xué)等多個環(huán)節(jié)支撐。不同煤礦條件差異大、技術(shù)管理積累不等，操之過急予以推廣，易造成投入過大、加重企業(yè)負(fù)擔(dān)，形成前期一陣風(fēng)、后期發(fā)展乏力的局面。”
王國法也稱，破解“痛點”既需要理論、技術(shù)、裝備、管理模式等一系列創(chuàng)新，也離不開保障措施。對此，建議分區(qū)域、煤層賦存條件、技術(shù)基礎(chǔ)、發(fā)展現(xiàn)狀等，制定煤礦智能綠色中長期發(fā)展戰(zhàn)略及分階段發(fā)展目標(biāo)和任務(wù)。堅持典型示范與全面推進(jìn)相結(jié)合，建成智能綠色示范煤礦，凝練出一批可復(fù)制推廣的智能綠色開采模式、技術(shù)裝備、管理經(jīng)驗等，逐步向類似條件礦井進(jìn)行推廣應(yīng)用。(朱妍)
