世界级特厚煤层智能化开采什么样？

“各部位巡视人员请注意，现在开启智能化采煤远程操控模式。”在山西大同煤矿集团塔山煤矿调度指挥中心，操控人员通过4G可视通信设备发出指令。

没过几秒，塔山煤矿调度指挥中心的通信设备终端就发出嘀嘀声，并传来声音：“外围设备确认完毕，可以进行远程操控”“采煤设备确认完毕，可以进行远程操控”……随着各地点巡视人员陆续通过通信设备向指挥中心确认完毕，操控人员轻点鼠标，大屏幕上就显示出采煤机、运输机、转载机等井下综采设备相继开始联动运转的画面。

这是前不久塔山煤矿看到特厚煤层工作面——8222工作面智能化开采的场景。

“这个智能化综采工作面是国家‘十三五’资源领域重点研发计划中的重点专项——千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术研究及示范项目工程，也是同煤集团2019年十项科技攻关项目之一。自今年2月27日正式投入运行以来，其安全、高效、便捷的优势凸显。”塔山煤矿党委书记、董事长马占元说， “开展千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术研究，不仅可以打造我们矿年产1500万吨特厚煤层智能化综放开采工作面示范工程，而且对解决特厚煤层的开采技术问题起到引领示范作用。”

据了解，在我国煤炭资源探明储量中，厚煤层约占总储量的44%，其产量也占总产量的40%以上，但14米以上的特厚煤层安全高效开采技术却成为世界性难题。而塔山煤矿平均煤层厚度在18米左右，最厚可达20米，对煤炭开采来说，无异于打捞“深海沉船”。

将智能化贯穿生产工作面

“8222工作面智能化综放开采成套装备的选型配套及生产制造、远距离集中供液、液压自移式设备列车运行等一系列新装备、新技术，是由29个高等院校、科研院所、国内外先进的矿山装备研发和制造厂商共同设计的。通过在线监测、一键启停等，我们矿建立了工作面以自动控制为主、远程干预为辅的自动化生产模式，达到了无人跟机作业、有人安全巡视、地面远程操控的目的。”塔山煤矿总经理方志刚说。

据了解，该项目利用矿井千兆环网系统构建了智能化数据平台和远程操控平台，完善的视频系统、语音通信系统以及设备远程监测监控系统，将井下职工从危险的工作面采场置换到相对安全的智能化工作面集控中心，实现了在智能化工作面集控中心对工作面综采设备的全过程可视化监测监控，地面调度指挥中心工作人员在大屏幕上就可以监控井下采场的设备作业情况和人员配备情况，实现人员合理化分配和生产数据深度分析利用。

“这套系统以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机和可视化远程监控为基础，实现在地面调度指挥中心及井下智能化工作面集控中心对综采设备的智能监测与集中控制，确保工作面智能化运行，实现工作面的连续、安全、高效开采。”方志刚说，“该项目的实施，降低了职工的劳动强度，实现了减人提效，保障了安全生产。”

控制系统有了“眼睛”和“神经”

来到塔山煤矿井下400多米深的巷道和工作面，看到随处布满了LED灯，井下亮如白昼。

“这样的布局既方便职工行走，又能提高摄像仪的清晰度。”该矿智能化综采队队长李瑞金指着支架顶梁上安装的摄像仪说，“这是我们在井下的‘眼睛’，是我们视频通信系统重要的组成部分，平均每两个液压支架安装1台摄像仪，整个工作面共安装了60多台摄像仪。它能够清晰捕捉设备每一个细微动作，观察采煤机的运行位置，并及时通过网络传输给‘大脑’，即智能化工作面集控中心。”

据该矿监控中心主任张慧介绍，每个液压支架控制器和每台摄像仪都是信息网络的节点，能自动采集、统计和反馈设备当时运行的数据，通过网络传输至监控中心，然后进行数据分析，得出结论。这一结论用于改善设备生产状况，增强其可靠性。

“这些传感器就像控制系统的‘神经’，通过分析设备的压力、倾角等数据，实现液压支架防倾倒、防片帮、防冒落，自动完成工作面跟机作业，精确控制推移油缸，减小工作面推进的误差。”张慧指着液压支架上的传感器说，“你别看这个传感器体积小，但它的技术含量可不低。在连续生产过程中，稳定可靠的传感器保障了我们工作面的安全生产。”

能掐会算的智能“大脑”

智能化工作面集控中心是该工作面的“大脑”，每个指令都从这里发出，操作人员只需坐在智能化工作面集控中心里便可通过显示器观察工作面的情况，及时进行远程操控。

据塔山煤矿生产副总经理王磊介绍，采煤设备按照预先设定的牵引速度和参数要求自动割煤，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。智能化工作面集控中心还可对采煤机进行远程实时启停控制。通过红外线发射器和接收器，智能化工作面集控中心的操作人员可跟踪采煤机运行状态，实时获取采煤机相关信息。

“数字化、信息化、自动化和智能化是这个工作面的安全生产核心，将人的视听感官延伸到工作面，身临其境监控安全生产。”王磊说，“我们在以太网的基础上建立了统一的通信协议平台，实现了设备数据高速上传，控制信息实时下达，控制延时不超过500毫秒。这些系统的运用将井下职工从操作工变成巡检工。”

为了让智能化综采设备高效运转起来，塔山煤矿从全集团各矿选拔了30名学习能力强的大学生，由该矿的业务骨干牵头组建了智能化综采队伍和“1+N”全方位专业化检修队伍，全力加快特厚煤层综放工作面安全智能保障技术体系的建设。

“综采队原来每班20人，实现智能化开采后，每班不到8人，而且效率提升了50%，减下来的职工主要负责安全巡检和设备维护工作。”李瑞金说。

“下一步，我们将继续努力，力争建成工作面回收率达到95%以上、混矸率不超过30%的一流智能化综采工作面。”王磊如是说。