煤矿安全开采应该怎么做?这几点说得很透彻

  韵星        2020-11-04 13:52:40

过去的2019年,发生了多起煤矿矿难事故,包括陕西神木李家沟煤矿煤尘爆炸事故,宜宾煤矿透水事故,贵州安龙煤矿事故,山西平遥瓦斯爆炸事故,开滦集团井下动力现象事故等等,这几年好不容易平稳下来的安全生产形势似乎有下行之势。互联网、高新科技、人工智能高速发展的2019年,在我们地矿行业依然不断听到这样的消息,不禁要问:煤炭、矿业开采什么时候才能从高危行业转变为安全行业?


煤矿安全开采应该怎么做?这几点说得很透彻


重大事故不断,安全形势严峻


整体看近几年来的安全事故数据,呈逐年下降的态势,但还是无法杜绝重特大事故发生;煤矿百万吨死亡率与世界发达国家相比仍存在较大差距,是美国的5倍、澳大利亚的11倍。虽然国家正在发展新能源,但是煤炭仍将长期是我国主导能源,煤炭安全高效开采对保障能源安全和经济发展意义重大。


地下开采带来的高地压、高瓦斯、高水压、高地温等问题日趋严重,而且传统的灾害和事故防治理论、技术和装备不能有效解决深部复杂地质条件带来的严重问题。这些都严重威胁着矿业工人的生命安全和身体健康。科技创新明显跟不上,破解深部煤炭开采难题是煤炭科技工作者的责任和使命。


煤矿安全开采应该怎么做?这几点说得很透彻


加强安全教育和责任追究,这终究是不可控,你不知道什么时候又会出现个别不负责任的监管机构人员、经营企业和管理人员,如何从根本上杜绝安全事故,道理很简单,井下不用下人了,那就是绝对的安全了。所以地下煤炭,包括矿业开采必须走智能、无人、安全开采道路,由劳动密集型升级为技术密集型,发展成为具有高科技特点的新产业、新业态、新模式。


无人智能开采是必经之路


想要保障安全,那地下人越少越好,最理想的状态是人在地面上只负责操作指挥,地下采煤工作面全是智能化机械开采。现阶段的目标就是压缩井下人员,实现煤炭无人智能开采,比如只留10%的人在井下开展生产准备、巡检等工作,其他就交给地面人员和井下机械,同时如果信息化、智能化水平高,那工作效率也会大大提高。


所谓煤炭无人智能开采,要将不同地质条件、井下扰动影响、致灾因素、生态破坏等方方面面统筹考虑,做到精准高效、无人(少人)智能开采、灾害防控一体化的新模式。


煤矿安全开采应该怎么做?这几点说得很透彻


国内现在以及有几十个采煤工作面实现智能无人开采,现在国内还有江西铜业等大公司以及开始实验无人矿山卡车,可以预见以后的矿山场景了,就像飞机的自动驾驶,汽车的自适应巡航,高铁的智能轨道控制。地面最终只有少许人进行巡视。而地下则是机械在24小时源源不断的工作。


我国智能化无人开采关键技术仍需要攻关,地质条件的复杂性和多样性是一个很大制约因素,井下的情况也是个个不同,易燃易爆气体,电网电压不稳等等,我们应充分发挥科学家和企业家的创新主体作用,进一步凝练关键科学问题,优化主要研究方向,为前沿领域和颠覆性技术的突破奠定理论基础。


利好因素,看完肯定会马上搞智能矿山建设


很多企业觉得建设成本高,不划算,但是如果看到这几大利好因素,你就不会这么想了。


一、国家出台政策引导智慧化矿山进程


从2007年政府号召“两化融合、走新型工业化道路”,到2015年提出“中国制造2025”,这都对我国智慧矿山信息化、标准化建设起到了推动作用。《全国矿产资源规划》内容明确提出加快建设数字化、智能化、自动化矿山。后续《国家能源安全战略行动计划》以及现在的“十四五”规划,都明确提出建成现代先进高效的智慧煤矿,促使煤炭企业生产效率大幅提升。


二、行业转型升级所需


地勘行业近几年市场饱和,投资热情下降,环保政策趋严,行业急需转型升级,很多企业都在抱怨,停滞不前,或者纷纷转行,其实最恰到的做法就是读懂政策,顺势而为,要环保,绿色开采,要安全,智能开采,市场饱和,但是智能开采的市场还是一片蓝海,涉足的人极少,社会不管发展到哪一步,能源是一个战略刚需,永远都有市场,只是看你如何打开市场的大门。


去年煤矿事故不断!安全开采怎么做?这几点说得很透彻


三、用工荒问题明显


我国的老龄化问题日趋严重,劳动力人口逐年下降,已经不是靠以前人口红利发展的日子了,这个问题主要体现在近几年出现的“用工荒”问题,尤其在咱们这种事故多发行业,严重的招工困难问题,用科技代替大量廉价的劳动力,几乎就是唯一的选择。


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四、顺应当地发展


这几年国家一直都在深入推进经济改革和城市化发展,每个城市都在搞智慧产业,在当地的如果能够和智慧产业联系在一起,不仅可以得到产业扶持,更进一步的融入到当地的产业发展路线之中,矿企就不再是现在人人喊打的事故多发和污染制造的代名词企业了。


五、自身突破瓶颈所需


智能矿山建设本身就是一道坎,以前的员工不爱干,工资低,老板效益也低,行业逐渐沉寂的情况下只能是恶性循环,如果你能越过这道坎,就算是经济下行,智慧产业怎么着也不会下行的,到时候你就是整个衰落行业的逆行者,形式一片向好。


硬核技术,已经成熟的智慧装备


矿业发达国家自上世纪90年代已经开启矿山自动化、智能化的研究,并取得了进展。我国矿山智能化水平近几年,在“互联网+”、智能制造2025国家战略的鼓舞下,在某些领域已经初见成效。


一、智能矿山一体化


远程智能采矿系统


该系统实现了一套操控平台控制多台设备作业。系统能自主行走、自动加速、自动导航;车载激光扫描仪可以进行实时路径学习;在采矿方式允许的情况下,可以实现自主倒矿作业;可以实时记录设备运行参数;配备自动灭火功能;配套教学培训平台,降低人员培训费用;可放置在地面中控室远程操控作业。该系统能够实现生产过程遥控化,井下工人大量减少,大幅度提高井下劳动生产率,降低井下通风、降温等费用;实现采矿作业办公室化,矿工将远离高深井、高温、岩爆作业环境,从根本上解决生产安全问题;实现矿山开采规模化,智能化程度提高,产能大幅度提升,成本下降,低品位矿石得以充分利用;实现技术队伍知识化,职工素质大幅度提高,队伍结构以及待遇得到改善,矿工社会地位得到提升。


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凿岩台车自动钻孔系统


目前,在国内矿山开采过程中,岩体开凿由人工操作面临诸多现实问题。而凿岩台车自动钻孔系统,采用工程机械专用控制器、机载电脑、编码器、电液比例换向阀和变量泵等。其优势在于,在完成参数设定以后,可以全自动完成一个掌子面钻孔作业,减轻工人的劳动;自动调节推进和冲击压力,避免卡钎且孔成型好;控制凿岩钻臂运动,使得钻臂末端自动运动至目标孔位;控制推进梁动作,实现钻杆自动快速调整到目标姿态;控制凿岩机动作,自动完成钻孔、捅眼、退钎等任务。


煤矸石智能分选机器人系统


煤矸石是煤炭开采和洗选加工过程中排出的固体废弃物,其产量占原煤产量的15%左右。加强对煤矸石综合治理、综合利用的研究及提高洁净煤技术,是当前燃煤大国的重要研究内容,也是环境保护与发展的需要。利用智能技术对煤矸石进行分选也是智能化矿山重要的研究课题。煤矸石智能分选机器人系统能够大幅提高生产效率。如果一年生产按300天计算,每天工作时长为20小时,大小在200~400mm的不规则煤和矸石平均重量约15kg,煤矸石智能分选机器人标准拨手每小时动作3000次,每小时拨离能力为45吨,每天拨离能力900吨,年拨离能力约27万吨;大小在50~180mm的不规则煤和矸石平均重量约4kg,煤矸石智能分选机器人标准抓手每小时动作2500次,每小时最大拨离能力为10吨,每天拨离能力200吨,年拨离能力约6万吨。2个拨手加1个抓手每年能完成60万吨分选量。


二、矿山安全与预警


IBIS线性轨道监测预警系统


该系统主要用于矿山边帮监测预警、矿山边帮日常监测与预警、高陡边帮监测与预警、矿山地表沉降变形监测与预警、矿山应急救援监测与预警。其核心优势主要在于遥感监测,无须靠近;监测范围广,最大11平方千米的空间连续区域;测量精度高,径向位移精度可达0.1mm;用户可自定义报警级别及报警区域,危险区域通过电邮、短信和电脑闪屏自动报警;监测数据实时处理、实时传输至控制室,自动化智能控制,可实现无人值守;系统具有高级环境校准功能,可智能化、高精度的去除环境因素干扰;系统可加载DTM,三维显示监测结果;具备振动补偿功能,减少外界干扰。


Hydra圆弧式便携监测预警系统


该系统是意大利IDS公司于2018年全球首次推出,采用圆弧式合成孔径雷达技术,视角更大,更加便携,更加适合应急监测,实现全天候、高精度、大范围监测预警,可自获取DTM,成像更加直观快速。多用于矿山边坡、巷道、建筑应急监测预警、矿山边坡变形监测与预警、井下巷道变形监测与预警、矿山建筑变形监测与预警、其他各类边坡、大坝变形监测与预警。其核心优势是遥感式测量,无需接近或靠近目标区域,无需反射装置,距离最远可达800米;测量精度高,径向位移精度可达0.1mm,旋转式测量效率更高;空间分辨率极高,能够监测到被测区表面极小区域的变形;采样间隔30秒,避免采样间隔长而造成的数据不连续、数据丢失;模块化设计,运输、安装方便,不易损坏。

煤矿安全开采应该怎么做?这几点说得很透彻


ArcSAR(Lite)全景监测预警系统


据介绍,ArcSAR(Lite)全景监测预警系统,是意大利IDS公司于2018年推出的全球首款圆弧式全景InSAR系统,采用国际领先圆弧式合成孔径雷达技术,360度全景监测,拥有小车设计可快速部署,更加适合应急监测,实现全天候、高精度、大范围监测预警,可自获取DTM,成像更加直观快速。可远程遥感监测,完成水平方向360°全景覆盖,垂直方向最大120°,最远监测距离5km,实现360°全景扫描仅耗时40s,180°仅耗时20s,全景扫描时最多可获得上千万高质量像元。


坠落物监测预警系统


坠落物监测预警系统主要用于坠落物、山崩、雪崩等快速变形体监测预警,实现全天候、高精度、大范围坠落物监测预警,与IBIS、Hydra系列产品联动,组成完整的监测预警网络,监控结果可云共享,大大提高管理效率,系统可以对坠落物路径跟踪、估计坠落物大小、监控坠落物速度、监控受影响范围、同步视频监控。


三、矿山数字化节能


融云计算、大数据、人工智能、工业互联等新技术应用的基础上,辅助智能矿山建设标准,为绿色矿山建设提供数据化运营决策、高智能化生产运营管理、全时全域设备故障预测和健康监测管理(PHM),环境监测与保护、安全生产指挥、智能节能控制等系统化解决方案。


煤矿安全开采应该怎么做?这几点说得很透彻

目前所开发的系统,基于云中心控制的智能运营,可实现水、电安全数据实时同步后台;出现异常自动报警并数据存档;地图显示清晰定位;消防安全烟雾报警、消防通道、消防工具等全方位实时监控;电梯安全自动计算运行时间;自动上报告警及检修提醒;多通道消息实时同步,第一时间知晓风险。最大程度解放人力,节省运营人力成本60%以上。基于大数据管理的智能运维,可以实现“自动控制”,按照可自调整的运营策略控制中央空调、照明、风机、排污等设备。自动巡检,按周期定时巡检仪器设备,数据同步后台,若有异常自动推送工单至维修人员。自动设备健康监测,利用采集到的参数,实时计算设备健康状态,预测故障点。自动状态推送,通过平台界面、APP、大屏展示页面等通道,实时推送设备是否应维保,以及维保前后健康状态变化。


当然,从当前形势看,随着信息技术、智能化技术的进步,智能矿山的内涵也在不断丰富。智能矿山建设不可能一蹴而就,矿山应根据自身条件和具体需求,有目的地选择建设项目,使其充分发挥效益。

来源:地一眼

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