中國煤科天瑪智控:推動煤炭開採向無人化綠色化邁進
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在山東能源集團濱湖煤礦、楊村煤礦,採用無人化智能開採技術及裝備實現了生產環節作業區域不進人,將採高從原有的1.4m降到1.3m,平均少割矸石10cm,減少噸煤含矸率,每噸煤發熱量提升400大卡,實現年創效4000多萬元,打造了國內首次採用“AI+1+2+0”的薄煤層無人化開採典范﹔在長1182米,煤層傾角48度至66度,平均傾角57度的華榮能源公司太平煤礦31131工作面,經過3個月攻堅,成功實現工作面的智能化開採,取得日均割煤4刀、日推進3.2米的優異成績﹔在地下600米深處的龍煤集團城山煤礦,調度中心工作人員輕點鼠標,採煤機自動記憶截割,液壓支架自動跟機移架,滾滾烏金源源不斷運往地面……這些都是中國煤炭科工集團北京天瑪智控科技股份有限公司(以下簡稱“天瑪智控”)在礦區無人化智能開採技術應用上取得的成果。
天瑪智控成立於2001年7月,2023年6月在上海証券交易所科創板挂牌上市。公司以打造“世界一流智能化技術、裝備、服務一體化創新型企業”為願景,通過科技賦能,持續推動煤礦安全、高效、綠色開採,顯著提升礦山生產效率和安全生產水平,將煤礦工人從危險惡劣的環境中解放出來,為用戶創造了經濟價值和社會價值。
目前,天瑪智控自主研發的新技術正在全國煤炭企業500多個工作面運行應用。
突破關鍵領域技術封鎖
隨著我國經濟的快速發展,對能源資源的需求量也在不斷增加,煤炭作為我國主要的能源資源之一,對其開採與利用不斷提升,進而使得對煤機裝備的需求增加。據了解,改革開放以來,液壓支架等大型煤機裝備已基本實現國產化,但是控制液壓支架的核心技術裝備——電液控制系統長期被國外壟斷。
電液控制系統引進初期,國外對我國實行技術封鎖,而且設備價格昂貴,嚴重阻礙了煤炭行業的健康發展。在此背景下,中國煤炭科工集團出資成立天瑪智控。
白手起家的天瑪智控,不僅要直面海外技術封鎖的重重壁壘,還要破解人才短缺這一迫在眉睫的現實難題。
“研發的日子雖然枯燥,但每一點小小的進步都讓我興奮不已。”天瑪智控研發人員說道。
2008年12月,依托“十一五”國家重點技術創新項目支持,天瑪智控團隊研發出我國首套自主知識產權SAC型液壓支架電液控制系統,攻克了電液轉換技術難題,並在國家能源集團寧夏煤業石溝驛煤礦投入使用,一舉打破國外多年的技術封鎖,實現了電液控制系統國產化自主可控。
此后,天瑪智控攀登技術高峰的腳步從未停歇。2014年,SAM型綜採自動化控制系統在黃陵礦業投用,開創了國內“有人巡視、無人操作”的可視化遠程干預智能開採先河。2017年,成功研制國內首套630升/分鐘、40兆帕高端乳化液泵站,再次打破國外技術壟斷。如今,天瑪智控成功構建起由SAM、SAC、SAP三大核心產品構成的“大腦-神經-心臟”智能開採閉環控制體系,其中SAM系統可以形象表達為煤礦無人化智能開採的“大腦”,SAC系統是指揮操作的“神經”,SAP系統則是提供動力的“心臟”。
“公司首創了‘有人巡視、無人操作’可視化遠程干預智能化採煤模式、‘地面規劃採煤、裝備自動執行、面內無人作業’無人化採煤模式,以及‘智能感知、自主決策、自動放煤’工作面智能綜放開採模式,建成多個智能化示范工作面,真正讓採煤作業變得安全高效、輕鬆便捷。”天瑪智控創新研究院院長王峰說。
鍛造能打硬仗的鋼鐵隊伍
礦業是國民經濟發展的重要支柱性產業,智能化建設是推動礦山安全發展、保障國家能源資源安全的重要舉措。煤炭行業屬於高危行業,推進煤礦智能化建設,可大量減少高危崗位人員,避免煤礦工人直接面對災害事故風險,大幅消除安全生產隱患。天瑪智控以提升煤礦工人安全感與幸福感,實現煤礦轉型升級和高質量發展為使命,不斷進行技術攻關,解決了一個又一個的無人化智能開採控制技術難題。
在榆家梁煤礦和黃陵一號煤礦,面對地面規劃截割極限位置自動返刀精度不足導致“割不透”的技術瓶頸,天瑪智控工程師團隊深入井下,反復測量嘗試,通過視頻監控系統捕捉關鍵標志物動態軌跡,深入分析數據規劃,成功突破設備空間定位補償、多傳感數據融合等核心技術,實現極限工況下的智能判定與連續多刀自主返刀作業。如今,天瑪智控在榆家梁煤礦建成“0+2+2”無人化採煤生產模式,生產效率提升16.67%﹔在黃陵一礦建成“0+3”無人化採煤生產模式,生產效率提高13.81%,為我國無人化採煤提供了新樣板。
在66度的陡坡上採煤,其難度不亞於“峭壁上走鋼絲”。面對平均走向長度1182米,煤層傾角48度至66度,平均傾角57度的華榮能源公司太平煤礦31131工作面,天瑪智控組建攻關團隊,長期駐扎井下,創新採用俯偽斜開採工藝,通過多缸協同控制、優化移架作業流程,經過3個月艱苦攻堅,工作面成功實現智能化開採,取得日均割煤4刀、日推進3.2米的優異成績,為國內外同類極端條件煤層開採,提供了可復制、可推廣的技術模式。
位於黑龍江雞西地下600米深處的龍煤集團城山煤礦,是一座百年老礦,地質條件復雜,面臨瓦斯水害、巷道老舊等挑戰。天瑪智控迅速組織技術力量協同攻關,量身定制智能化解決方案。項目負責人邵宏野表示:“我們為礦井構建了煤礦智能開採‘中樞神經’,依托SAC、SAM、SAP三大核心系統協同配合,實現井下設備一鍵啟停與常態化自動跟機作業。”目前,該礦作業人員減少40%,設備開機率與原煤單產水平大幅提升,成為龍煤雞西公司首個實現常態化自動跟機採煤的礦井,讓“百年老礦”真正實現“一鍵啟動”。
據了解,“十四五”期間,天瑪智控面向世界科技前沿、面向國家重大需求、面向人民生命健康,全力攻堅無人化智能開採控制技術,首創“地面規劃採煤、裝備自動執行、面內無人作業”新模式,真正做到採煤工作面支架區域內生產過程無人,為煤炭工業的轉型升級和可持續發展提供了有力支撐。
走綠色化、智能化發展新路
近年來,天瑪智控錨定“雙碳”目標,大力打造綠色智造產業鏈,助力煤炭綠色智能開採。
在技術創新端,天瑪智控率先布局清潔能源替代應用。公司創新打造產業基地屋面分布式光伏電站,年發電量可達80萬千瓦時﹔自主研發的井下智能照明系統,可實現工作面可節能40%。
“公司自主研發的礦用智能反滲透淨水裝置,已在寧夏、新疆、內蒙古等地區廣泛推廣﹔礦井水井下短流程直濾系統讓廢水由‘黑’轉‘清’。”此外,依托MVR型廢水循環處理裝置,公司構筑起廢水“零排放”和資源化回用綠色閉環體系,天瑪智控智能供液事業部總經理何勇華表示。
在生產制造端,天瑪智控大力打造綠色智造產業鏈,建成6套智能加工系統、8條柔性智能裝配生產線,資源綜合利用率高達98.73%,關鍵生產設備實現100%聯網實時監控﹔建設了數字孿生工廠,運用機器人和先進測試設備,構建柔性化、智能化生產布局﹔自主研發的“煤礦視覺AI一體化管控平台”已全面投入應用,AI識別准確率超過96%,已在全國80多個煤礦工作面投入使用。
憑借在綠色制造、數字化轉型領域的突出成效,天瑪智控先后入選國務院國資委“國有企業數字化轉型試點企業”、“國家智能制造示范工廠”和首批“卓越級智能工廠”,並榮獲“國家級綠色工廠”稱號。今年5月,憑借在我國煤礦無人化智能開採領域的卓越貢獻和非凡的團隊精神,天瑪智控又被授予“全國五一勞動獎狀”。天瑪智控相關負責人表示,公司將以這榮譽為鞭策,用更加智慧的礦山技術與更有溫度的團隊力量,推動我國煤炭開採從“少人化”向著“無人化”“綠色化”的目標堅實邁進,為國家能源資源安全與煤炭工業高質量發展保駕護航。
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