王有明

（山西焦煤華晉焦煤龍山煤業(yè)有限公司， 山西 呂梁 032300）

0 引言

隨著開采技術的不斷進步和煤礦井下安全、高效開采要求的日益提高，煤礦智能化建建設越來越受到人們的重視[1-3]。近年來，國家、省等相關部門連續(xù)下發(fā)了多個關于煤炭行業(yè)礦井智能化建設的指導文件，有力地推動了煤炭行業(yè)智能化控制技術的發(fā)展[4-5]，許多礦井相繼進行了智能化建設。為響應國家、省及集團公司的號召，實現礦井綠色高效發(fā)展，龍山煤業(yè)對礦井智能化進行了規(guī)劃升級。本文以龍山礦為研究對象，分析了礦井智能化建設方案及智能化建設所帶來的效益，為礦井智能化實施提供參考。

1 礦井智能化現狀

龍山煤業(yè)屬于兼并重組礦井，礦井設計能力為60 萬t/a，目前正在開采2 號煤層，礦井初步建成了通風系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、提升運輸系統(tǒng)、防滅火系統(tǒng)、綜合防塵系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壓風系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、緊急避險與應急救援系統(tǒng)，但尚未建成智能化礦井，通過核實礦方的實際情況，結合煤礦智能化建設條件分類評價指標對比分析，確定該礦的智能化建設條件類別為智能化建設條件Ⅱ類煤礦。

2 礦井智能化建設規(guī)劃

根據山西省的相關政策要求，智能化煤礦應當建設信息基礎設施、地質保障系統(tǒng)、掘進系統(tǒng)、綜采系統(tǒng)、主運輸系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)、綜合保障系統(tǒng)、安全管控系統(tǒng)、智能化園區(qū)與經營管理系統(tǒng)等9 大系統(tǒng)。這9 大系統(tǒng)應當理解為一個有機的整體，而不應當理解為相互孤立的系統(tǒng)，完成這9 大系統(tǒng)的建設并不能真正建成智能化煤礦。煤礦智能化建設是一個長期的過程，需要不斷地應用新的技術實現更高程度的智能化，智能化需要與本企業(yè)的生產、安全、管理的實際相結合，要充分發(fā)揮作用、實現價值，真正做到減人、增安、提效。

從煤炭企業(yè)業(yè)務領域的角度去進行智能化煤礦的整體規(guī)劃，建設內容涵蓋、但不局限于山西省要求建設的內容。本規(guī)劃旨在對企業(yè)的智能化建設提供一個立體的、有機的架構圖，為企業(yè)長期的智能化建設提供一個基礎模板，企業(yè)可根據自身的需要進行擴展，滿足未來企業(yè)智能化發(fā)展的需要。煤礦的主要業(yè)務域分為安全、生產、管理三大業(yè)務域，煤礦智能化建設是基于工業(yè)互聯(lián)網實現三大業(yè)務域的智能化。

2.1 基礎設施

煤炭企業(yè)智能化戰(zhàn)略基于 “5G+工業(yè)互聯(lián)網” 實現數字化、網絡化、智能化。工業(yè)互聯(lián)網包括網絡、平臺、安全三大體系，網絡是要基于5G、局域網、PON 無源光網絡、工業(yè)WIFI、工業(yè)以太網等技術建設煤礦井上下的泛在的、全覆蓋的網絡；辦公網絡要實現千兆到桌面，生產網絡要滿足固定及移動生產設備控制的要求，要滿足控制的低時延（小于20 ms）、大帶寬（主要體現在基于視頻分析對網絡的大帶寬的需要）的要求；平臺包括計算平臺、基礎平臺、應用平臺等內容。在具體的實踐中，安全融入于網絡及平臺中，要確保達到國家信息安全等級保護三級認證的要求。

2.2 智能安全

安全業(yè)務域包括安全感知（監(jiān)測）和安全管理兩類業(yè)務。安全感知采用 “人、機、環(huán)” 的全面感知思想對人的不安全行為、機器設備的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全因素進行全面感知、綜合分析、預警預判，防止發(fā)生安全事故。安全管理包括風險隱患雙重預防、三違管理、事故管理、應急救援指揮、安全檢查管理、質量標準化管理、班組建設管理、職工培訓管理、職業(yè)健康管理等安全管理業(yè)務。

2.3 智能生產

生產業(yè)務域包括生產過程智能化控制和生產管理兩類業(yè)務。煤礦的生產系統(tǒng)包括電流（供電系統(tǒng)）、風流（通風系統(tǒng)、壓風系統(tǒng)）、水流（供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)）、煤流（主運輸系統(tǒng)）、物流（輔助運輸系統(tǒng)）、回采工作面生產系統(tǒng)、掘進工作面生產系統(tǒng)等）。生產過程智能化控制是在實現各種生產系統(tǒng)的自動化控制的基礎之上，一是實現各生產系統(tǒng)的智能控制，二是實現各生產系統(tǒng)之間的協(xié)同控制、智能控制。生產管理包括調度指揮管理、機電設備管理、地質測量管理、一通三防管理、生產技術管理、運輸管理、煤質計量管理、環(huán)境保護管理、生態(tài)治理管理等內容。

2.4 智能管理

管理業(yè)務域是指安全、生產管理以外的經營管理、黨政管理等管理內容，包括ERP（企業(yè)資源計劃）、SCM（供應鏈管理）、CRM（客戶關系管理）、黨務管理、工會管理、后勤管理、智慧園區(qū)管理等內容。

2.5 智能化的核心

智能化建設的核心是在信息化、自動化的基礎之上，實現對各種信息系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)產生的數據進行智能化分析，充分發(fā)揮數據的價值，通過對礦井的安全、生產、管理數據（包括文本數據、圖像數據、聲音數據等）的采集、分析，反作用于企業(yè)的管理和生產過程，實現對管理、安全、生產過程控制的優(yōu)化，實現管理、安全、生產的有機融合、協(xié)同控制、聯(lián)動控制、智能控制，進一步提升煤礦的管理水平、安全水平、生產效率水平，實現井下固定崗位無人、采掘少人，有效減少入井人數。目前，煤礦智能化建設的重點是安全及生產的智能化，實現減人、增安、提效的智能化建設目標。

3 技術經濟效益

3.1 投資估算

本規(guī)劃分兩期進行實施建設，一期規(guī)劃為建設II類初級智能化煤礦，按照中級標準進行建設，確保通過初級驗收；二期規(guī)劃為II 類中級智能化煤礦。一期概算費用為6 950 萬元、二期概算費用2 600 萬元，合計為9 550 萬元。

3.2 經濟效益分析

3.2.1 節(jié)省人力資源產生的經濟效益

通過實施智能化礦井，能大大節(jié)約煤礦生產管理的人力資源，其主要作用為：減少現場操作人員的人數，降低現場操作人員勞動強度；有效把控生產情況，提高溝通管理效率，降低管理人員勞動強度；減少設備故障，降低機電人員勞動強度。

礦井采掘工作面按每天2 個生產班次計算，井上下變電所、水泵房、機電硐室、皮帶硐室空壓機房等機電崗位按每天2 個班次計算，實現智能化礦井后，以下生產場景可實現減員：掘進工作面每個生產班減少3 人，2 個生產班共減少6 人，兩個智能掘進工作面減員12 人；綜采工作面每個生產班減少5 人，2 個生產班共減少10 人，一個智能綜采工作面減員10 人；井下機電硐室室、皮帶硐室、地面通風機房、空壓機房、地面變電站、地面生產系統(tǒng)等，智能化煤礦建設完成后，可實現無人值守，累計減員約20 人。

礦井累計可減員42 人，人均成本按掘進作業(yè)人員12 萬元/a、綜采作業(yè)人員萬元/a、井下硐室操作人員及地面操作人員按8 萬元/a。通過減少作業(yè)人員，每年可提高經濟效益約424 萬元。

3.2.2 提高設備可靠性產生的經濟效益

通過實施智能化礦井系統(tǒng)，能大大提高設備可靠性，帶來巨大的經濟效益，其主要作用為提高設備維護的有效性，減少設備非正常操作帶來的損壞以及提高故障處理反應速度。

按礦井機電每年運行維護成本為2 500 萬元估算，根據國內外智能化礦井經驗，能每年提高設備運行效率約15%。則每年可提高經濟效益約為2 500×15%=375 萬元。經過煤礦智能化建設，通過人力資源和設備可靠性兩方面可提高經濟效益約為424+375=799 萬元。

4 安全效益分析

運用智能化系統(tǒng)后，建立了以安全、生產為中心的企業(yè)管理機制，建立了安全、生產控制體系，加強了集團公司對下級企業(yè)的監(jiān)管力度，使安全、生產的投入效益發(fā)生最優(yōu)化，產生最大效益。建立了高效的決策支撐系統(tǒng)，實現了優(yōu)化調度、集中控制、礦井決策的科學化、規(guī)范化、數據化管理，減少了決策的簡單、盲目性。保障了煤礦全面安全管理，煤礦的產業(yè)特色決定了整個產業(yè)經營活動對安全的依賴，信息化系統(tǒng)中的安全管理系統(tǒng)解決了煤礦對安全問題迫切需求及嚴格管理。

5 社會效益分析

煤礦智能化系統(tǒng)的建設不僅實現了生產過程的自動化，還實現了管控一體化，真正讓礦井自動化與礦井信息化的無縫連接，為企業(yè)綜合應用提供平臺，同時又能方便地獲取最新的市場信息和最先進的科技信息，利于調度指揮和決策，提高礦井管理水平和管理效率，提升整體管理水平和市場應變能力以及整體競爭能力，為集團公司同類型煤礦設立了智能化建設典型，促進其他煤礦開展實施智能化礦山建設的進程。

通過一系列的改變和優(yōu)化，可改善社會對煤炭開采行業(yè)的整體印象，可更好地爭取高技術人才、政策、資金的支持，保障公司的全面安全管理，煤礦的產業(yè)特色決定了整個產業(yè)經營活動對安全的依賴，礦井綜合自動化系統(tǒng)中的安全生產管理協(xié)同平臺正好解決煤礦對安全問題的迫切需求。

6 結語

龍山煤業(yè)礦井智能化的實施將大大改善煤礦自動化和信息化程度，提高生產效率，減少和防止重大事故發(fā)生。此外，將提高企業(yè)工作效率、管理水平和決策水平，改善企業(yè)形象，增強企業(yè)管理能力，為安全生產應急指揮提供有力的監(jiān)控手段。后期在智能化實施過程中應結合礦井實際情況，制定合理的智能化管理制度，并在實際運行過程中不斷完善，保證礦井安全、高效生產。