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煤矿智能化将带来哪些机遇?听这些企业大咖怎么说
发布时间:2020-04-01     作者:佚名   点击量:3920   分享到:

01

张良:拓智慧矿山发展空间 促煤炭安全高效开采

最核心、最急需、最难实现自动化和智能化的煤矿生产环节有两个,一是采煤,二是掘进。仅仅智能化采煤控制系统这一块,每个综采工作面就要投资2000万元。按照2021年基本实现少人化和无人化这个目标测算,将产生400多亿元的市场空间。

简单估测,未来几年,全国每年有300套到500套综采成套设备进行数字化、智能化改造。

不是上了智能化系统,就一定能实现智能化采煤。实现智能化采煤,需要智能化控制系统作技术支撑、设备的可靠性保障,还需要管理者的管理水平和操作使用人员的能力相配套。

近日,八部委印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(以下简称《指导意见》),明确了煤矿智能化发展的目标、主要任务和保障措施,对采煤、掘进、运输、通风、供电、选煤等环节的智能化发展具有重要的指导意义。

尽管煤矿实现智能化的难度很大,但这是历史发展的必然方向,《指导意见》的出台将加快煤矿智能化的进程,在未来的5年到10年将会有上万亿元的市场空间。

单矿建成智能化矿山的投入与产多少煤、有多少综采设备、每一套综采设备的规模有关。建设一个智能化矿山,大概要5亿元到10亿元的投资。目前,最核心、最急需、最难实现自动化和智能化的煤矿生产环节有两个,一是采煤,二是掘进。这两个环节面对的地质条件和作业环境很复杂,牵扯的技术难题多,危险系数高。仅仅智能化采煤控制系统这一块,每个综采工作面就要投资2000万元。按照2021年基本实现少人化和无人化这个目标测算,将产生400多亿元的市场空间。

近年来,智能化煤矿的市场机会和潜力逐渐显现,不少企业开始参与到煤矿智能化中来。一些民营企业,比如百度公司等也在向煤矿智能化和智慧矿山方向投资和攻关。这对煤炭行业来说,尤其是对技术进步而言,是个好事情,可以以不同的视角和技术路线推动智能化开采技术的进步。

在技术方面,煤矿智能化的概念和标准还在逐渐形成阶段。在比较好的地质条件下,国内有的煤矿可以阶段性实现采煤工作面内无人生产,但是建设长期连续的无人化工作面,现在还有一些技术问题需要解决。

以中国煤炭科工集团天玛公司2014年成功研发的我国第一套智能化综采工作面控制系统为例。该系统基本能满足少人化采煤工作面的应用需要,但完全的无人化还没有达到常态化应用的程度。实现真正的无人化采煤在技术路线上基本有两个方向,一是基于自动化控制系统和视频系统的远程干预式的智能无人化,二是基于GIS系统、透明工作面技术的智能无人化。实现采煤无人化的两条路子都有需要攻关的核心技术,目前都有机构在研发,中国煤炭科工集团采用两条腿走路的方法,在其中央研究院专门分别设立研发机构,按两条路线同步开展研发工作。

技术升级必然会让一些老的设备进行更新。智能开采最关键的就是对设备进行自动控制。传统的采煤是用人工操作支架和采煤机的,现在要用智能控制系统来进行控制和操作,这些控制系统相关的设备跟技术,包括软件、传感器技术都要进行升级。简单估测,未来几年,全国每年有300套到500套综采成套设备进行数字化、智能化改造。

要实现自动化开采,设备之间的配套、协调非常关键。人工操作时,采煤机和支架、刮板运输机之间的相互干涉或互相影响可以由操作人实地调整;智能无人化,要求设备在研发之初就按无人现场调整的思路设计设备的结构、配合协调关系。所以,智能采煤成套设备如智能化控制系统、液压支架、采煤机、刮板运输机打包由同一供应商统筹设计、配套、集成交付,以达到产能为目标的整套解决方案将成为煤矿用户的需求和方向。

另外,《指导意见》明确在2021年基本实现少人化和无人化,而当前全国智能工作面供应商的产能尚存距离。对于煤炭企业而言,不是说上了智能化系统,就一定能实现智能化采煤。实现智能化采煤,需要智能化控制系统作技术支撑,需要设备的可靠性保障,还需要管理者的管理水平和操作使用人员的能力相配套。

因此,要落实好《指导意见》,加快煤矿智能化建设,实现煤矿安全、高效、绿色开采,需要国家部委的统一领导、协调和政策支持;需要技术、装备研发生产厂商切合煤矿实际下大力气攻关核心技术、提高产品的可靠程度和质量;需要广大煤矿增加人才储备,加强操作使用者、维护管理者的培训,提高管理水平。

(作者系中国煤炭科工集团天玛公司董事长)

02

王留根:建一个网,制一张图

煤炭企业可以先从示范矿井入手,分门别类推进。

智能化不会特别明显地增加企业短期成本,长期来看成本是下降的。智能化可以实现取消夜班和周六日上班,还直接带来生产效率的提高。

建议煤炭企业有一个智能化运行维护团队,实现统一运行维护。

《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的印发,坚定了煤炭企业智能化发展的信心。

不少企业在刚接触智能化时,止步于高投入和高门槛,望而生畏。煤矿智能化到底是干什么的?煤炭企业应该怎么干?

其实理解起来很简单,要搞煤矿智能化,就要建一个网,制一张图。所谓的建一个网,就是在井下建万兆网络,原来网络一般都是千兆网,要升级成万兆网,还要建5G的无线网。所谓的一张图,就是井下采、掘、机、运、通所有的系统在一张数字化图纸中。这就需要煤炭企业有一个集成平台。

目前,中国平煤神马集团集成了六大平台。一是综采工作面和综掘工作面平台。以平煤神马集团十矿为例,该矿综采工作面24130工作面,从转载机、刮板机、皮带机和集中控制系统全部更新。二是井下所有可视化项目平台,实现了整个矿井可视化。三是集成所有自动化系统平台。四是集成安全六大系统平台,比如瓦斯监测、人员定位等。五是集成大数据分析系统平台,为集团决策提供数据支撑。六是移动信息平台,让决策者通过手机、平板电脑随时掌控整个矿井。

煤炭企业可以先从示范矿井入手,分门别类推进。2019年,平煤神马集团搞了3个智能化示范矿,分别是中煤层煤矿、薄煤层煤矿和厚煤层煤矿。

在投资方面,十矿为全投资,2019年投资了2亿元。平煤神马集团计划于2019年至2021年让15个矿井全部实现智能化,总预算大概为25亿元。

关于设备的投资,在整个投资中的比率分为三部分:基础设施投资占10%,集成平台投资占10%,运输等设备类投资占80%。关于供应商的选择问题,主要是两类:一是设备供应商,二是集成商。

在收益方面,从目前来看,智能化不会特别明显地增加企业短期成本,长期来看成本是下降的。首先说减人,十矿24130工作面上了智能化工作面以后,现在每班9人,原来每班需要25人至30人。综采队由原来的160人减到现在的59人,减少的101人被安排到平煤神马集团其他产业。通过智能化改造,十矿做到了“两个取消”,一是取消夜班,原来三班倒,现在晚上的班不用上;二是取消周六、周日上班。

另外,智能化直接带来了生产效率的提高。目前,十矿每个月新增产量3万吨,一年可增加30多万吨,吨煤成本显著降低。平煤神马集团人工成本占吨煤成本的一半左右,人员的减少对成本增加有正向作用。更重要的是,井下的人少了就安全了,安全是更大的事,这是最好的社会效益。

我建议,煤炭企业一定要有一个自己的智能化运行维护团队,实现统一运行维护。让专业人员满足智能化改造升级的需求不是一蹴而就的,需要煤炭企业在项目的建设中锻炼团队,在学习中掌握技术,这需要一个过程。

(作者系中国平煤神马集团信息技术公司副总经理)

03

陈晓晶:持续深耕智能化技术

到底什么样的煤矿才是智能化煤矿?如何评价煤矿智能化程度?行业内仍然存在较大的分歧。建议尽快形成能达成行业共识的煤矿智能化顶层架构和评价体系,以此具体指导煤矿在各阶段的智能化建设。

煤矿的掘进工作面、辅助运输系统离智能化的目标还比较远。现阶段煤矿智能化技术和建设重点应是将现有的物联网、机器人控制、机器视觉、人工智能、边缘计算、大数据分析等技术应用到井下受限空间的各底层系统中,真正实现井下固定岗位无人化和移动岗位少人化。

从业20年来,我一直从事煤矿自动化、数字化、智能化研发和工程实践。现结合工作实践,对照八部委联合发布的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(以下简称《指导意见》),对今后煤矿智能化建设提出以下建议。

首先,在顶层设计和标准引领方面,与煤矿智能化相关的国家或行业标准很少,发布的仅有《煤炭工业智能化矿井设计标准》和《智慧矿山信息系统通用技术规范》。虽然,一些矿业集团制定了本集团的智能化建设标准,并以重点煤矿为示范建成了智能化矿山、智慧矿山,但是由于我国煤炭赋存条件差异较大,且各煤炭企业的管理模式不同,到底什么样的煤矿才是智能化煤矿?如何评价煤矿智能化程度?行业内仍然存在较大的分歧。

《指导意见》的发布表明了国家对煤矿智能化建设的高度重视。去年,中国煤炭学会和中国煤炭科工集团发起成立了煤矿智能化技术创新联盟,在行业内开启了煤矿智能化的新篇章。我建议,在《指导意见》的指引下,借鉴中关村绿色矿山产业联盟等机构的成功经验,在中国煤炭学会和中国煤炭科工集团的牵头下,尽快形成能达成行业共识的煤矿智能化顶层架构和评价体系,以此来具体指导煤矿在各阶段的智能化建设。

其次,煤矿智能化建设的目标仍是保障煤矿安全生产、减人提效。在推进科技创新、加快煤矿智能化改造以及推广新一代信息技术方面,应该从煤矿自动化的现状和迫切需求来分析。煤矿自动化经历了单机自动化、综合自动化、数字化到目前的局部智能化的发展历程。在煤矿生产环节,综采、主运输、供排水、供配电的自动化程度相对较高,并逐步向局部智能化方向发展。如,北京天地玛珂电液控制系统有限公司的综采工作面自动化系统实现了在顺槽或地面远程控制井下工作面自动化采煤,天地(常州)自动化股份有限公司在传统主运输煤流集控系统的基础上率先应用机器视觉技术、多传感融合分析技术,建立了煤流协同经济运行新模式,并在山东能源临矿集团鲁西煤矿、甘肃华亭亚美手机APP下载集团东峡煤矿成功应用。但是,要看到的是,煤矿的掘进工作面、辅助运输系统的自动化程度和协同控制能力仍然相对较低,离智能化的目标还比较远。

同时,煤矿安全监控和人员精确定位已全面实现了数字化,如天地(常州)自动化股份有限公司研制的KJ95X安全监控系统在山东兖矿集团兴隆庄煤矿成功应用并通过验收,大幅延长了系统巡检周期,杜绝了传感器冒大数的问题。2019年底,该公司研制的UWB精确定位系统在山东兖矿集团赵楼煤矿成功应用并通过验收。但是,安全系统的智能化程度还有待提高,尤其是利用信息化和大数据分析技术来进行煤矿灾害预测预判还没有实现。

因此,现阶段煤矿智能化技术和建设重点应考虑在煤矿井下受限空间的特殊工况条件下,将现有的物联网、机器人控制、机器视觉、人工智能、边缘计算、大数据分析等技术应用到上述的煤矿安全生产的各底层系统中去,实现互联互通,让上述新技术能适应煤矿、服务煤矿、为煤矿赋能,真正实现煤矿井下固定岗位的无人化和移动岗位的少人化,保障煤矿安全生产,提升煤矿安全生产效率。

目前,亚美手机APP下载应通过煤矿智能化技术创新联盟聚合煤矿、设计院、研究院、高校、装备供应商等形成产业联盟,达成行业共识,脚踏实地,通过不断持续研究和技术深耕,共同规划、分步实施、由点及面、突出重点、示范先行,逐步实现煤矿由传统自动化向智能化的稳步迈进。

(作者系中国煤炭科工集团天地(常州)自动化股份有限公司工业控制分院院长、高级工程师、辅助运输产品线产品经理)

04

王进军:给煤炭企业带来三大利好

一是市场利好。智能化为煤机装备带来新的更大需求。二是技术利好。智能化的市场需求有利于煤矿企业技术成果的市场转化。三是政策利好。各级政府和行业政策将在资金、项目上给予更大更多支持。

《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(以下简称《指导意见》)的发布,与煤炭市场对先进装备、技术及成套解决方案的需求相契合,与国家、行业对安全、高效、绿色、智能的高质量发展要求相契合。

对于煤炭企业而言,有三方面利好:一是市场利好。煤矿智能化全面加速发展为煤机装备带来新的、更大的需求。二是技术利好。一些煤炭企业近年来在智能化技术开发方面做了大量工作,智能化的市场需求有利于技术成果市场转化。三是政策利好。各级政府和行业会随着《指导意见》的发布出台一系列引导政策,将在资金、项目上给予更大更多支持。

《指导意见》对智能化矿山投资水平及未来投资趋势的影响主要表现在以下几方面。

从煤炭行业层面来看,《指导意见》的覆盖面非常广。既要加快现有煤矿的智能化改造,又要提升新建煤矿智能化水平,以2035年各类煤矿基本实现智能化为最终目标,涉及所有生产矿井和新建矿井。

具体到煤矿层面来看,《指导意见》提出要实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选以及安全保障、经营管理等过程的智能化运行。从煤矿垂直角度分析,煤矿智能化既需要覆盖现有矿井及新建矿井,又要覆盖煤矿的各个环节。从设备角度分析,宁夏天地奔牛公司的刮板输送机只是井下工作面生产系统中的一种装备,还需要其他的设备、系统在智能化方面得以提升改进,如液压支架、采煤机、皮带机、安全系统等。智能化将从工作面扩展到矿井,从矿井扩展到智慧矿山。

从煤矿智能化发展层面来看,一是需要智能系统基站、远端控制平台等基础建设;二是需要煤机等装备智能化改造或购置;三是需要交互式信息平台、数据分析系统平台等软硬件建设;四是需要各子(分)控制系统和控制技术的相互衔接与融合,如综采的子系统、综掘的子系统、安全的子系统、提升的子系统等融合形成整个矿山的智能化成套控制系统。

我认为,实现《指导意见》提出的煤矿智能化目标,投入和投资是巨大的。

关于煤矿智能化建设,煤炭企业的内生动力主要体现在四方面:一是智能化可促进煤矿安全保障能力不断提高;二是智能化建设可使设备故障停机率降低,如采煤高度自动化、自主化以及超前预知的主动性故障诊断等,可增强设备可靠性和故障维护便利性;三是可通过机械化、电气化和信息化等手段提高人均工效;四是可提高回采率和资源利用率。基于煤层赋存条件的自适应感知控制等智能化技术将使煤炭开采更精准,资源浪费更少。

(作者系宁夏天地奔牛公司总经理)