年终特稿 | 硬核科技护航矿山企业“智”变
2023-12-17
来源：IntelMining智能矿业
在2023年这不平凡的一年，我国矿山装备进入了高速发展阶段。智能化场景在矿山不断得以商业化应用，大型掘进支护系统步入世界前列，无人驾驶、数字孪生、机器人等正持续走进矿山，成为矿山生产的重要力量，为深入推进矿山绿色化、智能化注入了新的发展动力。
随着科技的发展，现代化的矿山作业早已不是单凭铁镐和人力进行采掘的传统场景。一键启动、自动装卸，无人驾驶的百吨级重卡呼啸在矿场的预定路线。控制台上精准地呈现着每名工人所在的位置和工作状态，矿山的全貌和气候的变化随时都在监测之中，预防着可能发生的危险。在科技的加持下，智慧矿山不再只是一个单纯的概念。场景1：5G赋能，老矿山应用新场景
在首钢集团有限公司矿业公司杏山铁矿，铁矿铲运机铲满矿石，按既定路线行驶至储料仓，自动卸料后按原路折返；中深孔台车自动精准定位穿孔位置，随车水泵同步开启并高效运转；电机车自主选择溜井，自动对位和装卸矿……
2023年以来，杏山铁矿陆续采用5G+泄露电缆技术，实现铁矿作业5G信号全覆盖，攻克了冶金矿山行业采区爆破面通信信号难覆盖的问题，并于今年5月成功实现井下所有电动铲运机、中深孔台车的地面远程集中操控。场景2：全球首个5G-A曹家滩智能矿山项目获评“年度标杆示范案例”陕煤集团曹家滩煤矿是我国最大的井工煤矿之一，核定产能高达2500万吨/年，拥有全球首个10米采高的智能综合采煤工作面。建设智能矿山，实现少人无人一直是其目标。智能化过程中，曹家滩矿不得不面对协议不统一、数据孤岛突出、烟囱系统林立、井下数量繁多的设备孤立存在无法实时互联互通等困境。曹家滩矿迫切需要一张强大的5G网络，助其井下海量的终端快速接入，让数据能够自由流动，并汇入数据湖中，最终得以发挥价值。面对上述挑战，陕煤联合多家ICT企业，率先把5G-A技术在曹家滩煤矿中开展先试先行，通过1张5G-A网络、1个云平台、1个综合管控平台，打通116个子系统。在应用层面，曹家滩煤矿基于5G-A，实现了智能主煤流运输、智能开采、智能辅助运输、智能掘进、智能供电与供排水等五大领域的应用。点评：多年来，我国矿业企业一直致力于矿山开采的自动化、智能化，从减人到无人，矿山开采实现了高质量发展，一批矿业企业实现了提质增效的目的。数字孪生矿山、无人采矿、“黑灯工厂”等一批矿业新技术、新装备、新理念层出不穷。随着我国科技水平的提高，相信未来将有更多的先进装备和采矿工艺进入矿山。煤炭作为我国主要基础能源，在经济社会发展中具有“压舱石”的重要作用。中国矿业的现代化，首当其冲是煤矿开采的现代化。2023年，煤矿装备继续保持科技创新的强劲势头，涌现出不少新装备新工艺，带动煤矿装备的数字化、智能化、自动化。
今年6月，由西安煤矿机械有限公司自主研制的世界首台10米超大采高智能化采煤机亮相，为特厚煤层开采提供成功解决方案。该机型实现了大仰角长摇臂多单元分隔润滑技术、分布式冷却技术，开发了超大采高采煤机规划截割控制系统、采煤机物联网健康监测系统，提出了超大采煤机工况负载预测方法，优化设计了超大采高采煤机的整机功率、牵引力及总体布置，提升了整机结构可靠性，为特大型煤矿高效开采与资源高效回收提供了关键装备。4月，国内首台EJM200/6-2掘锚机成功在航天重型工程装备有限公司下线。该项目是航天重工联合辽宁工程技术大学研制开发的新产品，主要用于煤矿井下巷道安全快速掘进，实现掘进、顶侧快速支护、锚固协同作业。据悉，传统掘锚机，每掘进一两米，就得停下来支护、锚固。该公司致力于服务矿山企业智能化，首次在国内实现三级进给式截割作业方式，先后攻克了掘进、支护、锚固无法并联作业，常规掘进机铲板无法一次性全面收料，常规超前支护装备交替支撑对顶板反复碾压等技术难题，具有掘支锚高效协同、无重复碾压柔性支护、全断面无死角铲运等特点。场景3：国产首台套矿山重型装备特大型轴承在洛阳下线“轴承外径达870毫米，产品在特大型调心滚子轴承的数字化设计、精细化热处理、高精密制造及应用技术等方面实现了突破，填补了产业链空白。”9月，由洛阳LYC轴承有限公司与中信重工联合研制的矿山重型装备特大型轴承，在洛阳举行下线交付仪式。其对外发布的信息显示：轴承被称作“机械工业的粮食”，是衡量一个国家科技、工业实力的重要标准之一。高端矿山重型装备对保障国家战略性矿产资源和重要产业链供应链安全意义重大，其大型化、绿色化、智能化发展离不开高端轴承的支撑。11月，中国煤炭科工集团太原研究院煤矿井下快速掘进成套系统研制成功，设备总长200多米，总重超过210吨，被誉为“煤海蛟龙”。在支运一体化快速掘进方面，彻底解决了煤巷掘进、支护、运输不能平行作业的世界难题，工作量达到原来的3-4倍，最快速度创下月进尺3088米的世界纪录。点评：如今，我国煤矿开采已经实现了自动化、大型化。下一步，我国煤矿开采应向AI人工智能、数字孪生技术、虚拟仿真技术等智能化领域的前沿科技迈进。5月，由山东一家科技公司研发的镭研激光熔覆技术在煤炭装备市场亮相，该技术实现了对掘进装备采掘齿破损的再次修复。据悉，截齿在工作时遇到煤层中的坚硬物质，超过截齿的强度极限时，齿刃会发生崩刃的现象，崩刃后的齿刃受损钝化，齿刃受到的阻力变大，加速了截齿的失效。该技术可有效提高截齿表面的硬度和耐磨性，延长截齿使用寿命。
同样利用激光射线的还有希尔威矿业公司旗舰矿山——河南发恩德矿业有限公司。11月14日，在该公司装载机将原矿石装入破碎机料仓，经破碎筛分后输送至XRT智能分选系统，智能分选机通过X射线扫描矿石，利用不同矿石内矿物成分差异，进行识别和分选。随着一块块废石从原矿中成功分离，标志着河南发恩德XRT智能抛废系统试产成功，正式进入工业试验阶段。场景2：新一代矿用隔爆型锂离子蓄电池电源装置应用于井下运输8月，由冀中能源装备集团石煤机公司推出的新一代DXBL73600/320C（A）型矿用隔爆型锂离子蓄电池电源装置、KXJ336型矿用隔爆兼本质安全型控制箱及KXJT1-72/336D 型单轨吊用隔爆兼本质安全型调速控制箱取得了矿用产品安全标志证书，该项绿色新技术产品可应用于新能源大功率单轨吊上，助推矿山“零碳运输”。点评：资源综合利用、节能减排是绿色矿山的重要评选标准，企业要想达标，必须要提升矿业装备的绿色化水平，采用低能耗，高效率的矿业装备。截至2022年底，我国国家级绿色矿山总数1100余家，这些国家级绿色矿山企业无不在绿色、智能化方面有所突破。“黑灯”是今年在工业领域的新概念，本意为企业生产的无人化，使厂房无需安装灯光照明设施，在矿山完全可以实现驾驶员常态下车，机器人巡检等场景需井下的照明环境。
10月25日在举办的“第二十届中国国际煤炭采矿技术交流及设备展览会”上，踏歌智行携带“无人驾驶混动新能源刚性宽体车”及“露天矿无人驾驶运输全栈式解决方案‘旷谷’”亮相。据悉，踏歌智行无人驾驶油电混动刚性宽体车，可降低30%以上的能耗，同时载重达百吨级。另外，在踏歌智行所负责的重点项目中，华润水泥肇庆大排矿投入38辆载重70吨的纯电动无人驾驶宽体车，打造覆盖全矿的“新能源+无人驾驶”运输运营项目，成为全球建材行业规模最大的智慧矿山示范项目。经测算，该项目将助力矿区运营降本增效，节约人力成本60%、降低能耗成本91%，相比人工作业效率提高26%。11月24日，在国家能源集团国神哈密煤电公司大南湖二矿，经过半个月的试运行，国内首台通用运输场景露天矿用无人运输机器人正式在矿区投运，它可以代替矿用重卡驾驶员完成高风险、高强度工作，可实现露天矿山长距离、重载大坡道上坡、复杂场景重载运输。该机器人是国内首创通用运输场景下的露天矿用机器人，使用设备舱取代了传统的驾驶舱，将所有硬件统一集成，取消驾驶员相关操控。针对现场颠簸、扬尘大的作业特点，优化传感器设备，构建了全新的运维逻辑和人机交互机制，实现调试模式、遥控模式、无人驾驶模式按需切换，并可通过APP实现部分功能的远程操控。10月25日，易控智驾升级发布了全新的露天矿无人驾驶运输解决方案“著山”，并发布了行业内首个新能源无人驾驶线控平台“御石”，目前搭载了“御石”平台的新能源无人驾驶矿卡，已经在新疆天池能源有限责任公司露天煤矿中投入200余台，进行常态化7×24小时无人驾驶运营，并实现了全球单矿最大无人驾驶车队常态化运行。场景4：全国首个煤矿VR虚拟现实设备在中煤华晋集团王家岭煤矿应用王家岭矿巡检工作人员坐在办公室就能看到井下立体的真实环境，实时对井下数千台设备从运行状态到数据监控进行全视角巡检，实现了在办公室里面两分钟就可以巡检完井下设备的运行情况，而且一旦发现问题，还可以通过VR眼镜，远程指导井下人员进行检修维护。通过这条远程巡检系统，人员安全和系统运行稳定，均得到极大提升。点评：相关数据显示，目前我国矿业企业数万家，智能化装备矿业领域市场空间巨大，装备企业生产出矿山企业行之有效的工具，将会创造出一片新的蓝海。党的二十大报告指出，高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务。矿业作为国民经济的基础产业，更需要走高质量发展之路。事实证明，惟有我国矿山装备企业自主创新能力不断得以提升，在智能化、大型化等方面，才能生产出矿山企业更加实用的装备，起到自动化减人和智能化无人的良好效果，让我国矿业装备在国际上拥有良好的竞争力，走向世界的前列。下一步，我国矿业装备要继续向着智能化、大型化、绿色化方面不断前行，对目前行业发展瓶颈要有充分认识，在自动感知、数据协同、设备推理分析计算能力等方面继续探索，在政策的引导下，科研单位、企业要形成合作共识，集思广益，解决行业内共性问题。
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