来同煤，看智慧矿山的智慧

智能化综放开采、巡检机器人、大数据决策平台.......走进同煤集团忻州煤矿，各种各样的智能化工业应用场景让人们为之震撼!

日前，从同煤集团同忻矿又传捷报，由“煤炭技能大师”杨继彪带领的研究生团队即将完成该矿智能化综放操作系统第8次升级。

三年来，同煤集团同忻矿智能化综放工作面创新改进支护初撑力智能补压、三角区域割煤参数制订、融合小煤柱开采、煤矿坚硬顶板地面压裂控制技术等30多项，三代智能化综放工作面从“水土不服”到全面符合实际安全生产条件，使同煤集团的智能化综放开采技术再完善、再提升，成为行业第一、世界一流。随着大数据、人工智能、物联网、云计算应用到矿业领域，煤炭行业开启了一场新的革命。

拥有“同忻芯”

同忻矿的智能化建设始于2016年，有着20年一线机电从业经历的杨继彪带头挑起了智能化建设的重担。“那个时候，我们矿的机械化水平达90%以上，但提到自动化、智能化大家还是很茫然，甚至有些人还有抵触。”杨继彪说。

推进煤矿智能化建设，关键在于“跟不跟得上”。8202智能化综放工作面是一线采煤工人要跟得上智能化装备的技术要求。8309智能化综放工作面是智能化装备要跟得上矿井的生产要求。“高效的运作需要智能的设备，更需要软件系统的全面配合。没有人比我们更了解同忻矿井下生产需求，要让智能化发挥最大的功效，必须量体裁衣，拥有‘同忻芯’。”杨继彪说。

自主系统升级，势在必行!但过程，又何其之难。

系统编程、专业英语、机电维修等等都是难啃的骨头。杨继彪带着团队有小到大，由浅入深，从小改小革入手，先增加支架跟机移架邻架助推功能，保障快速跟机移架到位，再增加支架单点启动、密码登录功能等功能，方便支架操作......一年多的时间里，238项技术改革，同忻人完成了一次又一次突破。

发展是量的增加，更是质的提升。2017年4月，同忻矿总结前四次系统升级经验，结合新时期井下生产需要，完成了第五次系统升级，开发“矿压分析系统1.0V”版本，替代原有的尤洛卡数显仪，在电液控的基础上对工作面所有支架初撑力、工作阻力、周期来压实时动态精准监测，同时进行单架、工作面二维、三维、全方位矿压分析。

“新系统每5s钟记录一次支架前后柱压力，存储、分析118个支架工作阻力的能力，与以往每间隔十个支架布置的尤洛卡在线监测系统相比，避免了矿压分析上的盲区，具有不可比拟的优越性。”综采二队技术主管王亚军介绍道。“精准的数据监测优势不仅体现在对来压规律的掌握上，也体现在节约用人成本上，与以往比，我们现在每班可减少1名矿压检测工。”

采煤也要“能掐会算”

2019年8月，同忻矿第三代8305智能化综放工作面稳装完成，站在新起点上，同忻矿智能化提档升级的脚步并没有停止，在推进煤炭绿色开采上持续发力，第一次使得临空巷道留设6m小煤柱成为可能。

“2015年咱同煤试验性地运用小煤柱留设技术，实现多回收煤炭资源68万吨，而后在全集团进行推广。但小煤柱的布置需要大量技术人员进行数值模拟及试验分析，大部分矿井都在普通综采工作面运用。有了精确的井下来压规律，使小煤柱技术首次在智能化工作面成为了可能。”综采二队技术员刘建伟介绍道。“两大周期来压中间一般间隔2-3个小周期来压，小周期来压最小来压步距12.65米，最大来压步距35.05米，平均来压步距21.90米，这些精确到厘米的数据都是依靠升级后的系统平台。最近，我们还利用‘砌体梁-悬臂梁’，通过对悬臂梁破断位置的分析，将停采不放煤的距离在原有支护不变的情况下成功缩短了5m。”

上下同欲者胜。第六次升级的智能化系统引进了远程控制技术、电液控制技术、清洁供液技术、智能巡检技术、变频调速技术、沿空留巷技术、超前支护系统、矿压观测系统等8项智能化高效采煤技术，通过“大数据”平台，将支架电液控制系统、煤机传感器监测系统、工作面视频系统等采集到的信息，实时上传到地面调度监控中心，监控中心对数据进行集成处理后，生成直观形象的图表或模拟动画，实现了操作人员对工作面设备进行远程控制。

实现真正“无人”开采

更高的起点，意味着更大的挑战。2019年伊始，同忻矿继续在第七次系统升级上大胆创新，将智能化的辐射发范围不断扩大，由综放开采到监测监控，再到一通三防等。“我们经历了50多次的反复试验，选择顶梁合适位置安装高清摄像仪，既可以准确把握采煤机的运行情况又可以清晰捕捉设备每一个细微的动作。再通过压力、倾角等多种传感器，自动采集、统计、分析和反馈设备实时运行数据，精确控制推移油缸，实现液压支架防倾倒、防片帮、防冒落，做到自动收护帮板、跟机喷雾，自动推溜、移架和补压，大大减少了工作面推进的误差。”杨继彪团队的陈军介绍道。

同时，改进工作面供液系统，使用不锈钢乳化液箱，乳化液箱自带吸液过滤器、高压过滤器、回液过滤器、磁性过滤器，并增加一台进液过滤器，使乳化液进入支架前和回到泵箱前进行过滤，保证乳化液清洁;升级顺槽集控中心，具备数据存储、监测监控设备工况等功能，实现了超长距离远距离供电、供液，节省大量工作面搬家时间;应用皮带料流智能调速技术，自动感应煤量变化，实时调节变频器输出功率，实现智能调速节能运行、空载自动停机。

“最值得一提的是，我们在4601米主井皮带运输系统引入了全天候往复智能巡检机器人，让它成功对接智能化综放工作面，通过对皮带机滚筒、减速机、电机、胶带运行状态进行视频巡检和红外测温，对声音、图像、温度及甲烷、一氧化碳等参数实时采集、分析，最后达到对智能化综放工作面预警，真正实现了‘采掘设备智能化、系统运行自动化、岗位巡守无人化、设备监控可视化、诊断预警自动化、信息传输集成化’的目标。”陈军说。

据了解，第八次升级杨继彪及其团队将继续以“特厚煤层运移、冒放理论与自动化放煤机理研究”等五大课题研究为依托，升级完善采煤机智能采集分析信息、智能指挥机械采煤、智能修正操作等功能。“比如说通过设定采煤机的牵引速度等参数进行自动割煤，按照示范刀所记录的工作参数、滚筒高度轨迹进行智能化预算，形成记忆截割模板，在自动截割过程中不断修正误差，实现真正的无人开采。”杨继彪说。

智能化工作面是煤炭行业未来着力发展的方向。同忻矿的探索只是同煤集团智能化工作面以及智能化矿山建设的一个缩影。2020年，同煤集图将智慧矿山建设作为厚植煤炭产业发展优势、应对变革挑战、重构产业模式、赢得发展先机的重要战略举措。目前，已制定完成塔山矿智能化矿山三年建设规划，力争到2021年全面建成智慧矿山，成为行业5G应用和智能化开采的开拓者和引领者。