“各部位巡視人員請注意，智能化采煤遠控模式現在開啟。”4月22日上午8時，在同煤集團塔山礦調度指揮中心，技術工人桂儒佳開始了他一天的“采煤”工作。
沒過幾秒鐘，通信設備傳來嘀嘀聲：“外圍設備確認完畢，可以進行遠程操控”“采煤設備確認完畢，可以進行遠程操控”……各部位井下4G可視通訊電話向指揮中心陸續確認，只見桂儒佳輕點鼠標，井下的采煤機、運輸機、轉載機等井下綜采設備相繼聯動運轉。沒有機械的轟鳴、沒有飛揚的煤塵，在整潔敞亮的調度指揮中心，只見在監控屏幕上各類數據的跳動間，塔山礦8222綜放工作面就源源不斷地將煤炭輸送到了地面。
“同煤集團塔山礦1500萬噸智能化綜采工作面是國家‘十三五’資源領域重點研發計劃重點專項‘千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術研究及示范’項目工程。自今年2月27日正式投入運行以來，其安全、高效、便捷的優勢明顯。”同煤集團塔山礦黨委書記、董事長馬占元說，“開展千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術研究，打造塔山礦年產1500萬噸特厚煤層智能化綜放工作面示范工程，對解決世界特厚煤層的開采技術將起到引領示范作用。”
瞄準“特厚煤層”難題
在我國煤炭資源探明儲量中，厚煤層約占總儲量的44%，厚煤層的產量也占總產量的40%以上，但14米以上特厚煤層安全高效開采技術是世界性難題。而塔山礦平均煤層厚度在18米左右，最厚的有20米，對煤炭開采來說，無異于打撈“深海沉船”。
作為新中國成立以來煤炭行業獲得單項支持力度最大的項目之一，“千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關鍵技術研究及示范”，被列入“十一五”國家科技支撐重大項目。該項目以“特厚煤層運移、冒放理論與自動化放煤機理研究”等五大課題研究為依托，攻克開采技術、成套裝備、支護材料、安全保障四大難關，開創特厚煤層智能化開采的世界紀錄，獲得2014年度國家科學技術進步獎一等獎。馬占元說，塔山礦8222綜放工作面的智能化綜放開采成套裝備，是我國29家高等院校、科研院所、國內外先進的礦山裝備研發和制造廠商共同完成整體設計選型配套及生產制造的世界先進裝備。
智能“大腦”能掐會算
“數字化、信息化、自動化和智能化，是這個工作面的安全生產核心。”塔山礦生產副總經理王磊說，“該項目實現了設備數據高速上傳和控制信息實時下達，控制延時不超過500毫秒，將人的視聽感官延伸到工作面，身臨其境監控安全生產。”
該工作面集中控制系統、視頻監控系統、設備狀態監測系統、通訊網絡平臺與多項關鍵技術，形成了綜采工作面的整個大型控制系統。系統通過建立工作面實時工業以太網與無線網絡覆蓋，將各個相關設備聯系在一起，實現各個設備間的數據交換。
“監控指揮中心是‘大腦’，它具有智能采集分析信息、智能指揮機械采煤、智能修正操作等功能。不僅設定采煤機的牽引速度等參數進行自動割煤，還可以按照示范刀所記錄的工作參數、滾筒高度軌跡進行智能化預算，形成記憶截割模板，在自動截割過程中不斷修正誤差。”桂儒佳說。
智能“感知”采煤流程
讓“大腦”能力發揮到極致，需要靈敏的“神經網絡”。在2公里長、200米寬的采煤工作面上，60多個攝像頭、1500多個傳感器，通過網絡互聯集成管理，實現了高效快捷指揮，所有設備都實現了自動精準安全控制。
來到塔山礦井下400多米深的8222工作面，只見巷道和工作面布滿了LED燈。塔山礦智能化綜采隊隊長李瑞金指著支架頂梁上安裝的攝像儀說：“這是我們在井下的‘眼睛’，是我們視頻通訊系統的重要組成部分，整個工作面有48組，它能夠清晰捕捉設備每一個細微的動作，觀察采煤機的運行位置，及時地通過網絡傳輸給‘大腦’，即監控指揮中心。”
監控指揮中心主任張慧說，每個支架控制器和每個攝像儀都是信息網絡的節點，它們自動采集、統計、分析和反饋設備當時運行數據，通過光纖傳輸至監控中心，然后進行數據分析，得出結果。
“這些就是系統的‘神經’，通過壓力、傾角等多種傳感器，實現液壓支架防傾倒、防片幫、防冒落、狀態控制等，自動完成工作面跟機作業，精確控制推移油缸，減少工作面推進的誤差。”張慧指著支架上的傳感器說。
李瑞金介紹，綜采隊原來每班20人，實現智能開采后，每班不到8人即可完成任務。未來，塔山礦1500萬噸智能化綜采工作面，將力爭建成工作面回收率達到95%以上、混矸率不超過30%的行業一流智能化綜采工作面。
