周洪軍 周宗林
(國(guó)家礦山安全監(jiān)察局安徽局,安徽省合肥市,230092)
礦山安全生產(chǎn)事關(guān)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全,事關(guān)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定大局,是安全生產(chǎn)的重中之重。黨和政府高度重視煤礦安全發(fā)展,煤礦智能化開采是落實(shí)中辦國(guó)辦《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)礦山安全生產(chǎn)工作的意見》[1]的重要舉措,是煤礦安全高效開采的發(fā)展方向。在國(guó)家能源局和國(guó)家礦山安監(jiān)局等機(jī)構(gòu)的領(lǐng)導(dǎo)組織下,全國(guó)煤礦智能化建設(shè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。煤礦智能化建設(shè)的目的就是減人、提效、增安,但通過對(duì)全國(guó)4省(區(qū))20個(gè)單位煤礦智能化建設(shè)情況的調(diào)研,發(fā)現(xiàn)在法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、智能技術(shù)及智能裝備、管理層面等方面,均存在一些突出性問題。如果這些問題得不到及時(shí)解決,將直接影響全國(guó)煤礦智能化建設(shè)進(jìn)程,影響煤炭行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展。
1.1.1 《煤礦安全規(guī)程》對(duì)煤礦智能化建設(shè)引領(lǐng)不充分
煤礦智能化建設(shè),其目的是減人、提效和增安。目前,已通過國(guó)家級(jí)驗(yàn)收的智能化建設(shè)礦井,在標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等方面,還存在部分條款制約煤礦智能化發(fā)展的情況,導(dǎo)致智能化信息化創(chuàng)新、重構(gòu)的空間被制約,一些新技術(shù)難以落地。《煤礦安全規(guī)程》[2](以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)對(duì)地面主通風(fēng)機(jī)房、提升機(jī)房、壓風(fēng)機(jī)房、變電所、井下中央變電所在什么條件可以無人值守沒有作出清晰的規(guī)定;地面瓦斯抽采泵房仍規(guī)定必須有專人值守;《規(guī)程》中對(duì)部分設(shè)備、崗位要求必須安排專人操作或進(jìn)行日檢并詳細(xì)記錄;井下瓦斯無人巡檢系統(tǒng)在全礦各地點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、上傳,完全可以有效替代瓦檢員人工巡檢,但按照《規(guī)程》無法取消瓦檢員。內(nèi)蒙古自治區(qū)存在有的達(dá)標(biāo)煤礦因瓦檢員配備不足而被煤礦安全監(jiān)管部門按照煤礦瓦斯治理存在重大隱患進(jìn)行處罰的現(xiàn)象。同時(shí),井下5G、信號(hào)強(qiáng)度、質(zhì)量與巡檢機(jī)器人無線充電技術(shù)等受井下設(shè)備“煤安認(rèn)證”標(biāo)準(zhǔn)限制,無法發(fā)揮其最優(yōu)能力。
1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范存在不足
(1)井工煤礦《智能化示范煤礦驗(yàn)收評(píng)分方法(試行)》[3]中“I類煤礦供電與供排水系統(tǒng)評(píng)分指標(biāo)(表9)”規(guī)定:關(guān)于供電系統(tǒng)要求“礦井高壓供電系統(tǒng)具備智能防越級(jí)跳閘保護(hù)功能”,但安徽省很多煤礦供電實(shí)現(xiàn)不了高壓防越級(jí)跳閘,貴州、云南、江西等省(區(qū))也有不能實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樯霞?jí)變電所為保護(hù)自身開關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定,II段電流速斷保護(hù)值往往比礦井進(jìn)線開關(guān)整定值??;若改為“礦井內(nèi)部高壓供電系統(tǒng)具備智能防越級(jí)跳閘保護(hù)功能”將更加切實(shí)可行。
(2)井工煤礦《智能化示范煤礦驗(yàn)收評(píng)分方法(試行)》中“I類煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)評(píng)分指標(biāo)(表10)”規(guī)定第5項(xiàng)沖擊地壓災(zāi)害防治有3小項(xiàng)共10分。但對(duì)大多數(shù)沒有沖擊地壓的煤礦,本系統(tǒng)最高只能得96分。在《智能化示范煤礦驗(yàn)收評(píng)分方法》中,應(yīng)規(guī)定無沖擊地壓的煤礦,此項(xiàng)不扣分。
(3)井工煤礦《智能化示范煤礦驗(yàn)收評(píng)分方法(試行)》中“III類煤礦地質(zhì)保障系統(tǒng)評(píng)分指標(biāo)(表18)”規(guī)定:關(guān)于勘探技術(shù)與裝備要求“地質(zhì)探測(cè)結(jié)果的精度滿足地質(zhì)模型構(gòu)建需求”;關(guān)于地質(zhì)建模及應(yīng)用要求“地質(zhì)模型的精度滿足智能化采煤、智能化掘進(jìn)、智能化通風(fēng)、智能化安全監(jiān)控等系統(tǒng)的需要”對(duì)精度要求只定性不定量,現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收不好把握。有的評(píng)分項(xiàng)目?jī)H以“有”或“無”進(jìn)行評(píng)分、無程度要求等等。有的通過省級(jí)驗(yàn)收的某礦地質(zhì)模型建模精度僅<3 m,不能滿足安全生產(chǎn)的需要,等等。
1.1.3 智能化綜合分析管控平臺(tái)建設(shè)缺少規(guī)范
煤礦企業(yè)通過智能化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ),但是海量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)如何發(fā)揮出其應(yīng)有的價(jià)值,是目前智能化建設(shè)發(fā)展遇到的瓶頸。目前煤礦企業(yè)數(shù)據(jù)分析治理缺少科學(xué)、有效的手段,數(shù)據(jù)建模、分析技術(shù)跟不上,積累的數(shù)據(jù)資產(chǎn)無法有效地為煤礦企業(yè)管理人員提供安全、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)方面的決策引導(dǎo)。中煤科工集團(tuán)西安研究院研究開發(fā)的《基于透明地質(zhì)的礦井智能水害仿真系統(tǒng)》[4],是一套集成水文地質(zhì)模型、導(dǎo)水參數(shù)計(jì)算、水文在線監(jiān)測(cè)、供排水路線、水淹模擬、人員逃生等功能的水害綜合管控平臺(tái);但從國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范上,還缺乏能系統(tǒng)利用現(xiàn)有各子系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)指導(dǎo)科研單位和軟件開發(fā)公司研制的,符合煤礦安全生產(chǎn)實(shí)際需要的智能管控系統(tǒng)。
1.2.1 部分智能化關(guān)鍵技術(shù)仍未突破
近年來,煤礦智能化建設(shè)發(fā)展迅速,涌現(xiàn)出一批典型應(yīng)用案例,但不同地區(qū)的井工煤礦井下條件各不相同,復(fù)雜條件下井工煤礦的地質(zhì)精準(zhǔn)建模、智能化采掘、煤礦機(jī)器人以及煤礦數(shù)據(jù)資源高效利用等技術(shù)未有突破性進(jìn)展,尚處于初級(jí)階段。
(1)數(shù)據(jù)采集、編碼標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,制約了與上級(jí)集團(tuán)公司及監(jiān)管監(jiān)察部門平臺(tái)的對(duì)接與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
(2)5G工業(yè)應(yīng)用推行難,設(shè)備5G接入難(有的設(shè)備接口協(xié)議不支持5G接入,集成的5G通訊模組少),推廣難度大,設(shè)備廠商對(duì)5G模組嵌入式開發(fā)積極性不高。
(3)數(shù)據(jù)綜合分析利用不充分。近年來,通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建設(shè),實(shí)現(xiàn)了子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、融合,但最終的系統(tǒng)集成、打破煙囪式零散系統(tǒng)管理,絕不能僅僅靠零散系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與上傳,而是要通過系統(tǒng)集中平臺(tái)建設(shè);將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后直接向相關(guān)子系統(tǒng)發(fā)出控制決策,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間智能聯(lián)動(dòng)(每一處智能聯(lián)動(dòng),都會(huì)減少一次人工干預(yù),都有可能縮減一名崗位工),這是煤礦智能化建設(shè)努力的方向。但目前網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議兼容性、業(yè)務(wù)系統(tǒng)兼容性、系統(tǒng)間協(xié)同控制兼容性較差,制約了相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
1.2.2 一些為煤礦智能化建設(shè)服務(wù)的單位、設(shè)備器材還不適應(yīng)發(fā)展需要
(1)大多數(shù)技術(shù)服務(wù)企業(yè)都偏向在軟件、平臺(tái)層面向煤礦服務(wù),有的底層數(shù)據(jù)感知、采集水平依 然落后,存在瓶頸。比如:缺少礦用井下水處理自動(dòng)加藥傳感器、油質(zhì)傳感器 (用于采、掘、機(jī)運(yùn)的乳化液泵站、液壓泵站油質(zhì)監(jiān)測(cè),便于更好地運(yùn)維設(shè)備、開展油質(zhì)全生命周期管理)、風(fēng)速傳感器、流量傳感器等采集精度不足,無法支撐數(shù)據(jù)分析,影響了井下通風(fēng)質(zhì)量動(dòng)態(tài)結(jié)算、主通風(fēng)機(jī)與局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)頻和井下跑冒滴漏自動(dòng)監(jiān)測(cè)。同時(shí),部分設(shè)備備件受國(guó)際關(guān)系影響,存在不確定性,鏈條、連接環(huán)、齒輪等材質(zhì)與進(jìn)口件還有差距。
(2)井下很多地點(diǎn)輔助作業(yè)依然采用人力(管路安裝拆卸、工作面巷道U型棚回收、水倉(cāng)清淤等),有些機(jī)器人受井下防爆要求,比較笨重、不靈活,有些場(chǎng)景缺少機(jī)械化替人、機(jī)器人替人的應(yīng)用潛力挖掘。
1.2.3 有些智能化采掘技術(shù)裝備對(duì)煤層條件適應(yīng)性差
(1)視頻監(jiān)控不夠精準(zhǔn)。如通過國(guó)家級(jí)驗(yàn)收的某礦在淺埋深、薄基巖段及大坡度下山段開采期間,設(shè)備操控主要以人工干預(yù)為主,難以通過智能化手段進(jìn)行適應(yīng)性開采;采煤機(jī)5G遠(yuǎn)程控制,因地面采煤機(jī)司機(jī)很難通過視頻監(jiān)控真實(shí)看清工作面現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,無法對(duì)煤層變化、地質(zhì)構(gòu)造情況、煤機(jī)跟底情況等進(jìn)行精準(zhǔn)把控。
(2)近年來,部分煤礦企業(yè)通過不同手段開展了煤巖識(shí)別技術(shù)(聲音、光譜、電磁波、視頻分析等)研發(fā)、斷鏈識(shí)別(振動(dòng)、聲音、視頻分析)等,但均未能實(shí)現(xiàn)有效落地應(yīng)用。很多開采塊段受地質(zhì)條件限制,開采過程中人工干預(yù)較多。這些問題制約了采煤工作面的智能化發(fā)展。
(3)采煤機(jī)慣導(dǎo)定位近年來應(yīng)用不夠成熟,如因工作面兩巷坡度不一致或者工作面底板松軟以及在受其他地質(zhì)環(huán)境影響期間,慣導(dǎo)定位無法適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)條件變化。
(4)掘錨一體機(jī)進(jìn)尺效率較高,但近年來自動(dòng)鋪網(wǎng)、錨桿鉆機(jī)自動(dòng)定位、自動(dòng)換桿打鉆等技術(shù)未能取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,掘、支、錨、運(yùn)協(xié)同作業(yè)困難,且掘錨一體機(jī)不易開挖巷道硐室,造成掘進(jìn)工作面操作人員多,后路運(yùn)維人員多,難以在保障進(jìn)尺的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減人。
(5)掘進(jìn)工作面進(jìn)尺期間,掘進(jìn)工作面粉塵控制缺少有效的技術(shù)手段,使用泡沫除塵、風(fēng)機(jī)除塵等效果均不理想,工人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境差。
(6)政府投入需要進(jìn)一步加大。目前很多前沿技術(shù)比如視頻分析、聲紋識(shí)別、煤巖識(shí)別等,在技術(shù)研究層面需要大量的數(shù)據(jù)分析、建模以及深度學(xué)習(xí)。目前主要靠煤礦企業(yè)推動(dòng)此類技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新。而煤礦企業(yè)自身現(xiàn)有的數(shù)據(jù)量難以支撐場(chǎng)景的有效訓(xùn)練,導(dǎo)致此類技術(shù)發(fā)展緩慢,一部分場(chǎng)景難以訓(xùn)練出高質(zhì)量、高準(zhǔn)確度的算法模型。
1.3.1 思想認(rèn)識(shí)有偏差
不少煤礦對(duì)煤礦智能化建設(shè)認(rèn)識(shí)模糊、盲目跟風(fēng),沒有以問題梳理為導(dǎo)向,草率對(duì)標(biāo)、不注重成效,有的煤礦管理理念不夠先進(jìn),建設(shè)方案比較粗糙、缺乏科學(xué)的管理機(jī)制,導(dǎo)致投入后見效難,不利于煤礦智能化的發(fā)展與推進(jìn)。有的煤礦系統(tǒng)好建不好用。主要存在現(xiàn)場(chǎng)管理、軟件兼容、容錯(cuò)機(jī)制較差,人員素質(zhì)不高、網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)維護(hù)不到位等方面問題,導(dǎo)致煤礦智能化建設(shè)成為花架子,不管用或者不用。
1.3.2 因投入較大而產(chǎn)生畏難情緒
智能化裝備生產(chǎn)成本普遍較高,前期一次性投入較大,且基本由企業(yè)自身承擔(dān);同時(shí),智能化裝備精密程度較高,受井下粉塵、高溫、潮濕環(huán)境影響容易損壞,日常維護(hù)費(fèi)用高,如工作面頻繁安裝和拆卸,各類傳感器、閥組和線纜容易損壞,復(fù)用率低。如果投入和日常管理跟不上,則造成煤礦智能化建設(shè)不能持續(xù)達(dá)標(biāo)。
1.3.3 信息化智能化人才缺乏
煤礦招工難、老齡化嚴(yán)重、從業(yè)人員素質(zhì)整體偏低,并且需要的人才難于引進(jìn),尤其是既精通智能化技術(shù)又了解煤礦生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程、生產(chǎn)工藝的人才更為緊缺;有的煤礦智能化系統(tǒng)維護(hù)往往依賴廠家。這些都導(dǎo)致智能化系統(tǒng)后期管理、運(yùn)維難度大。
建議國(guó)家能源局和國(guó)家礦山安監(jiān)局聯(lián)合組織專家及時(shí)修訂《規(guī)程》,結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和煤礦智能化建設(shè)達(dá)標(biāo)情況,明確礦井上下車房硐室在達(dá)到什么條件時(shí),可以無人值守;低瓦斯和高突礦井在什么條件下可以不設(shè)或少設(shè)專職瓦斯檢查員;明確煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和煤礦智能化建設(shè)雙達(dá)標(biāo)礦井,可以在生產(chǎn)擴(kuò)能、安全監(jiān)察頻次、安全生產(chǎn)許可證等方面享受相關(guān)鼓勵(lì)政策。同時(shí)減輕在智能化煤礦建設(shè)過程中對(duì)推廣使用新技術(shù)造成責(zé)任事故的問責(zé)力度,提高推廣應(yīng)用新技術(shù)的獎(jiǎng)勵(lì),鼓勵(lì)煤礦敢于應(yīng)用新技術(shù)、新工藝。
在現(xiàn)有財(cái)政專項(xiàng)獎(jiǎng)補(bǔ)資金基礎(chǔ)上,申請(qǐng)?jiān)黾迂?cái)政專項(xiàng)經(jīng)費(fèi),由政府相關(guān)部門牽頭,組織煤礦智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。組織創(chuàng)新聯(lián)盟、交流平臺(tái)等,集中優(yōu)勢(shì)力量分類施策,發(fā)掘匯聚煤礦企業(yè)、科研院所、裝備企業(yè)優(yōu)秀人才,集中優(yōu)勢(shì)技術(shù)資源,加強(qiáng)煤礦智能化建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新,共同攻克相關(guān)技術(shù)難題;采取財(cái)政補(bǔ)貼、稅收減免等手段加大煤礦智能化建設(shè)支持力度。營(yíng)造煤礦智能化發(fā)展的良好環(huán)境,增強(qiáng)企業(yè)信心、激發(fā)建設(shè)熱情。2023年9月6日,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)礦山安全生產(chǎn)工作的意見》,提出要強(qiáng)化礦山安全科技支撐體系建設(shè);加強(qiáng)礦山重大災(zāi)害預(yù)防與治理研究,組織重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān);推進(jìn)礦山信息化、智能化裝備和機(jī)器人研發(fā)及應(yīng)用,實(shí)施一批礦山安全類重大科技項(xiàng)目。
根據(jù)人工智能等技術(shù)發(fā)展程度,進(jìn)行定期動(dòng)態(tài)修訂,提升煤礦智能化建設(shè)投入的有效性。降低《規(guī)程》和煤礦智能化建設(shè)驗(yàn)收相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)操作人員、檢修試驗(yàn)等方面要求;智能化驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)施功能的要求,應(yīng)以適用、增效為目的,少定性、多定量,以便于各級(jí)驗(yàn)收把關(guān)。同時(shí),對(duì)智能化設(shè)備生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),從國(guó)家層面要盡量規(guī)范;對(duì)一些新技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用還需要國(guó)家政策或相關(guān)規(guī)范的支持,如井下無人駕駛等。
創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力,建設(shè)智慧、綠色礦山是煤礦企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的方向。大力推進(jìn)科技創(chuàng)新,應(yīng)圍繞智能化及大數(shù)據(jù)等技術(shù),加大資金及新設(shè)備、新技術(shù)的投入,切實(shí)提高煤礦科技現(xiàn)代化水平。
煤礦要以問題梳理為導(dǎo)向,明確建設(shè)內(nèi)容,尤其是智能化建設(shè)的目的和企業(yè)通過智能化建設(shè)亟待解決的問題。細(xì)化建設(shè)方案,落實(shí)責(zé)任、建立目標(biāo)考核等相關(guān)制度,全面認(rèn)真抓好落實(shí)。同時(shí)要重視智能化相關(guān)設(shè)備及配件采購(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全和系統(tǒng)維護(hù)等環(huán)節(jié)的問題。
煤礦建設(shè)初期要重視數(shù)據(jù)治理,注重各子系統(tǒng)之間的兼容性,避免形成信息孤島。為打通煤礦智能化建設(shè)的數(shù)據(jù)通道,降低數(shù)據(jù)融合阻力,陜煤集團(tuán)神木紅柳林礦業(yè)有限公司對(duì)各業(yè)務(wù)應(yīng)用廠商提出的4點(diǎn)要求值得借鑒[5]。
(1)業(yè)務(wù)應(yīng)用廠商應(yīng)配合數(shù)據(jù)治理廠商提供數(shù)據(jù)接口,實(shí)現(xiàn)統(tǒng)建數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)資產(chǎn)沉淀。
(2)業(yè)務(wù)應(yīng)用廠商應(yīng)配合數(shù)據(jù)治理廠商,完成源系統(tǒng)基本信息的調(diào)研,包括但不限于相關(guān)數(shù)據(jù)表、字段、數(shù)據(jù)字典等信息,以及數(shù)據(jù)相關(guān)業(yè)務(wù)術(shù)語(yǔ)及業(yè)務(wù)規(guī)則等的梳理工作。
(3)業(yè)務(wù)應(yīng)用廠商提供的系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量要符合客戶相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。如暫時(shí)不能滿足,業(yè)務(wù)系統(tǒng)廠商應(yīng)配合修正。
(4)原則上各業(yè)務(wù)廠商應(yīng)提供公開標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。如果提供私有協(xié)議,需要進(jìn)行澄清說明。
進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)、高校、科研院校與相關(guān)裝備生產(chǎn)廠商的合作,加強(qiáng)信息共享,通過項(xiàng)目學(xué)科聯(lián)合建設(shè)、共建產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、共建人才培訓(xùn)基地等方式,加大人才培養(yǎng)、技術(shù)交流,打破技術(shù)與業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間的壁壘,共同推動(dòng)智能化人才培養(yǎng)。強(qiáng)化煤礦現(xiàn)有人才培養(yǎng)、培訓(xùn),由煤礦智能化建設(shè)牽頭部門組織制定統(tǒng)一培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行行業(yè)統(tǒng)一培訓(xùn),增強(qiáng)煤礦智能化建設(shè)專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)技能。
煤礦智能化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。相信有黨和政府對(duì)煤礦安全發(fā)展的高度重視,在國(guó)家能源局和國(guó)家礦山安全監(jiān)察局的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下,隨著廣大煤礦企業(yè)對(duì)智能化建設(shè)重要性認(rèn)識(shí)的逐步提高和正確的智能化建設(shè)方式方法的運(yùn)用,并在科研、軟件開發(fā)、設(shè)備生產(chǎn)制造等單位的共同努力協(xié)作下,一定能解決煤礦智能化建設(shè)中出現(xiàn)的各種突出問題,全國(guó)煤礦智能化建設(shè)一定會(huì)提升至新的更高水平。