代业滨

（鄂尔多斯市国源矿业开发有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 017100）

0 引言

龙王沟煤矿作为全区煤炭行业智能化建设的积极倡导者和践行者，坚持“少人则安、无人则安”智慧矿山建设理念，以“实际、实用、实效”为原则，将科技进步和智能化装备作为智慧矿山建设的主要途径，在智慧矿山顶层设计、智能化系统应用、人才队伍培养、关键技术创新，安全生产保障等方面探索出“目标引领+智慧运行+降本增效+本质安全”的智慧矿山建设新路，为建成国内一流智慧矿山提供重要保障。

1 理清思路并制定方案

只有高质量的顶层设计，才能建设高水平的智慧矿山。煤企管理层首先明确“创区域标杆矿井，建智慧矿山”的工作目标，通过组织全矿技术人员全国范围内多次深入调研、邀请知名专家论证评审，制定了龙王沟煤矿全国一流智慧矿山建设方案，成立了以总经理为组长的智慧矿山建设专班，全面协调人员、资金、技术、人才，全面推进智慧矿山建设，通过全局性谋划、战略性布局、整体性推进，实现智慧矿山软件系统和硬件装备同步建设和有效集成融合，实现由单系统自动、智能向多系统智能联动、智慧运行的快速延伸和转变。

2 坚持因地制宜、优化组织人员

智慧矿山建设并非一朝一夕的事，也并非仅依靠煤矿企业一家就能完成，每个系统和方案都应立足实际、因地制宜，一矿一策、一矿一案开展智慧矿山建设，龙王沟煤矿从基础设施、智能采掘系统、智能辅助系统、智能机电系统、智能运销系统、智能物流配送等方面与60 多家厂商合作，共同破解建设、改造中的难题，搭建智慧矿智能化管控体系，优化组织机构设置，累计优化岗位作业人员1000 多人，产能效率提高两倍以上，通过优化生产工艺，减少生产工序，单班入井作业人员控制在100 人以内，实现了矿井大幅度减人、降低成本、提高效率、总体上本质安全。智能采煤系统如图1 所示，智慧矿山大数据分析平台如图2 所示。

图1 智能采煤系统

图2 智慧矿山大数据分析平台

3 多项创新技术实现降本增效

3.1 智能开采关键技术创新

改变了以往智能工作面采用红外定位技术存在煤机定位信号延时、中断、跳架等问题，智能化采煤小组通过和德国玛珂厂家广泛沟通调研和技术攻关，创新性的在采煤机机身中部外置射频定位装置实现对煤机位置信号的精准监测，通过在支架顶梁安装射频中继器实现煤机位置信号同步放大，改进支架控制器射频信号接收频率，缩短定位数据的回传时间，历经半年调试和技术攻关，在2020 年3 月27 日智能工作面一次试机成功，实现了工作面采煤机的精准定位和智能化开采，煤机定位精度保持在±10 cm 之内，同时在工作面自动调直和自动放煤关键技术方面也取得突破，通过工作面增加惯性导航装置、三维激光扫描仪等导航探测装备，结合玛珂智能化采煤控制程序，惯性导航装置实时采集煤机三维坐标，生成煤机截割轨迹，根据煤机行走轨迹，液压支架自动修正推移行程，从而实现工作面刮板机的自动矫正；通过支架尾梁和插板油缸安装行程传感器以及智能煤岩识别装置，通过设备自主学习和识别模型动态修正，结合玛珂电液控程序实现全工作面设定序列、架次、多轮自动放煤，降低放煤工的劳动强度，提高安全系数。

3.2 智能掘进工作面关键技术创新

针对掘进工作面自动化程度低、掘进和支护效率低、作业人员多、环境粉尘噪声大等问题，在2020 年12 月份首次引进MB670 掘锚一体机为核心的掘进工作面快速掘进成套装备，同年成立矿山智慧掘进联盟，联合澳大利亚山特维克公司技术人员积极开展快掘装备研究攻关，突破了三维可视化远程集控平台、自主定位定向、智能精准截割等10 余项关键技术，实现大断面截割一次成巷、按钮可视化式自动顶帮快速支护、破运一体化连续作业等功能，达到截割、装载、运输和锚护的同步平行作业，实现综合单进400 m/月，掘进工作面由原来的18人减少到8 人。

3.3 智能化无人装车关键技术创新

通过应用AI（Artificial Intelligence，人工智能）、激光雷达扫描建模等多项核心技术，实现对业务车辆位置、车厢内装货高度等关键信息建模分析以及多场景的智能判断，实现现场设备自动控制和多维信息提示，装车配煤时间由原先的2 min/车降低到40 s/车，装车效率提高一倍以上，直接减少现场操作人员6人，全过程实现智能化无人装车，为准格尔地区智能装车站建设起到引领示范作用。

3.4 矿井集约高效开采布局创新

龙王沟煤矿自2017 年以来，对矿井开拓布局、生产系统进行系列优化，实现6 上煤与6 煤开拓大巷联合布置；6 煤开拓大巷由四条优化为三条，分别为西翼辅助运输、主运输和回风大巷，不再布置二号回风大巷；调整矿井生产格局，由“一井两面”优化为“一井一面”，不再布置6 上煤采煤工作面，为实现“一井一面一千万”生产目标奠定了基础。

3.5 智能化人才培养创新

为了适应智能化系统建设需要和智慧矿山未来发展，龙王沟煤矿先后成立“张秀军防治水害创新工作室、李欣然钉钉创新工作室”和“智慧联盟”“卢新明博士工作站”，致力于矿井水害治理、钉钉智能移动办公、智慧矿山系统建设、关键核心技术攻关等课题。水害治理方面，龙王沟煤矿通过组合运用“一化、两振、三钻、四电”的井上下勘探手段，采用顶底板千米定向钻和百米常规钻相结合，实现工作面顶底板网格状覆盖探查与治理，同时凝练提出突水系数、底板钻孔涌水量、底板验证孔涌水量、验证勘探钻孔封孔质量、地表定期巡查、专家安全评价等7 个量化指标，实现工作面安全性评价状覆盖探查与治理，该标准在区域水害防治方面起到引领作用。通过“卢新明博士工作站”设立，定期邀请国家标准《智慧矿山信息系统通用技术规范》的主要起草人卢新民教授到矿进行技术指导和方案研究，共同推进智慧矿山软件系统和智能化系统的深度融合和联动分析，在2019 年7 月份，龙王沟煤矿通过内部选拔，成立由34 名不同专业的大学生成员组成的“智慧联盟”，打破专业壁垒，将智慧矿山关键领域建设由被动接受生产厂商推广变为主动研究推进，结合现场需要选择性的引进先进技术，同时积极与科研院校、设备厂家、通信公司、软件公司约60 多家单位合作对接，共同开展智慧矿山软科学课题研究、科技项目攻关，确保智慧矿山建设成果真正能够在提高矿井本质安全水平，提升工作效率和经济效益。

4 设备运维智能化管理，让企业实现提质增效

秉承“少人则安、无人则安”的理念，龙王沟煤矿通过加大对矿井固定设备系统的智能化建设力度，实现井下运输、通风、排水的远程自动控制和机电设备、运输皮带的智能巡检，地面选煤厂实现智能干选，汽车装车站实现智能装车，煤炭运销实现各环节的智能化控制和现场无人值守、日最高汽车发运量突破4 万吨；建成井下无人值守固定场所5 个，综采工作面直接生产人数由原来的12 人降至5 人，掘进工作面由原来的18 人减少到8 人；地面固定岗位减少40 多人，井下固定岗位减少70 多人，井上下固定场所实现“有人巡检，无人值守”模式。目前单班下井人数不到80 人，从事安全生产人员不足500 人，在采掘、洗选、销售等主要业务全部自营的情况下，劳动定员从原初步设计2134 人的基础上优化至990 人，目前全矿共有924 名职工，真正实现“千人千万吨”的建设目标。智慧调度指挥中心如图3 所示。

图3 智慧调度指挥中心

5 结语

龙王沟煤矿将在现有的智慧矿山基础上重点建设煤矿智慧大脑和智慧矿山大数据平台，积极借鉴其他单位智慧矿山建设好的经验和做法，加强智能化系统协同管控体系建设，积极将人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备等与现代煤炭开发利用深度融合，在5G+智能透明开采、高效快速掘进、远程故障诊断、数字孪生技术应用等方面实现创新突破，实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选、安全保障、经营管理等过程的智慧化运行，建成国内一流智能化示范矿井。