抚顺东露天矿智能化矿山建设展望
时间：2022-12-09 19:25:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张宝成
（抚顺矿业集团有限责任公司，辽宁 抚顺 113001）
在国家全面推进智能化矿山建设进程中，在机械化、自动化、信息化、智能化等新设备、新技术不断推广应用情况下，推动传统露天矿“两化”高层次深度融合[1]，推进无人化采矿技术、革新矿山开采模式，提高生产作业效率，减少作业人员，是大势所趋。抚顺东露天矿独特地理环境和电气化铁路运输方式，为电铲装载、电机车运输作业为中心，以矿用自卸车“装载、运输和卸载”为辅助方式，与钻机、电铲、电机车等露天矿作业关键设备配合工作[2－3]，通过引进无人驾驶技术和创建智能化生产指挥中心，把人、设备、环境、信息在时间空间联系到一起[4]，实现露天矿钻机、电铲生产作业远程操控、电机车运输自主运行，不仅有利于减人提效，更能体现国家倡导“少人则安，无人则安”目标。
抚顺东露天矿位于抚顺煤田东部，东西长约6 km，南北宽约2 km，煤田面积约9 km2。煤田地势南高北低。地层是由太古界鞍山群、中生界白垩系、新生界第三系、第四系组成。矿区呈东西走向，为由南向北的向斜褶皱，向斜走向长6 km，宽3 km。向斜南翼倾角30°～40°，表土层主要是第四系冲击层覆盖物、绿色泥岩，下有油页岩矿层和本层煤田，煤层底板由底板页岩、泥页岩、凝灰岩、砂岩等矿物构成。东露天矿可采煤炭地质储量约为7 000 万t，油页岩可采储量约为1 亿t。油页岩富矿设计开采年限至2056 年，煤炭设计开采年限至2065 年。
1）煤矿供电。东露天矿生产用电主要由供电部新屯变、杨柏变、南大变、集军变、北虎变、郎士变等6 个变电所。另外该矿还配有5 台直流移动变电站。
2）采面布置。东露天矿现布置－5 站、11 站、32 站、48 站、68 站5 个采区工作面。其中：－5 站安排煤5＃线、603＃线、015＃线、202＃/210＃线4 条采线；
11 站安排108＃线、109＃线、110＃线、201＃线、205＃/459＃线5 条采线；
32 站安排208＃线、211＃线2 条采线；
48 站安排209＃线、203＃线2 条采线；
68 站安排001＃线、003＃线、107＃线3 条采线。
3）排土场布置。东舍场布置195＃线、212＃线、220＃线、226＃线、227＃线、228＃线等6 条排土线；
西露天坑内排土场布置281＃线、282＃线、283＃线、285＃线、381＃线、382＃线、383＃线、385＃线等8 条排土线。
4）运输路径。东线剥离列车经23 站～－5 站～11站～32 站～68 站～新材站～东岗站～东总站～油厂站～180 站～东舍场排土线；
西线剥离列车经23 站～－5站～11 站～48 站～隧道～43 站（～4 段东～28 站281＃线、282＃线、283＃线、285＃线）～西露天＋20 站～西露天正负0 站～西露天38 站～西露天矿内排土场（381＃线、382＃线、383＃线、385＃线）。
推进“四化”建设是建设智慧化矿山的基础。抚顺东露天矿推进机械化、自动化建设已经取得阶段成果，信息化建设也初具雏形，智能化建设正在起步之中，智慧化矿山前景可观。
2.1 机械化建设
抚顺东露天矿现有钻机10 台。其中：φ150 mm钻机7 台，φ100 mm 钻机3 台；
电铲36 台，东坑采区24 台，西坑内排12 台；
电机车57 台，100 t 机车6台，150 t 机车51 台；
剥离列车编组40 列；
各类工程卡车56 辆。已经实现采掘、运输机械一体化。
2.2 自动化建设
在自动化建设上，实现排水远程自动控制、供电远程监控操作，并对运输汽车安装自动防撞装置，自动化设备得到了广泛应用。
1）排水远程控制。抚顺东露天矿现有西南泵站、西北泵站、东部（月牙湾）泵站、万新泵站、隧道泵站等5 座泵站已于2009—2018 年对泵站进行远程自动控制改造。通过技术改造，泵站实现远程自动控制功能。各泵站与矿防排水段调度室及矿生产指挥中心通过光缆连接，调度员可直接在电脑上控制水泵的启动停止、阀门开闭、加热器开闭、照明开闭等功能。当超声波液位计测定的水位值达到设定警戒值时，信号传到可编程逻辑控制器（PLC）上，由PLC 控制水泵自动开启。当超声波液位计测定水位降到设定值时，PLC 发出信号自动关闭水泵。自动化远程控制不仅节省人力资源，还提高提高生产效率。同时，还提升防排水系统的安全性、可靠性。
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2）供电远程控制。抚顺东露天矿现有交流入坑支线15 条，已于2021 年实现了断路器远程控制。原有各输配电线路断路器只具备就地现场分合控制功能，由于输配电线路分布分散，维修、维护操作不安全、不方便。对所有交流入坑支线断路器进行远程控制改造，在断路器上加装远程控制系统，通过通讯网络计算机在线监控随时掌握断路器电流、电压、功率和负荷变化，及断路器远程合闸、分断操作。实现数据自动采集分析、保护报警、远程自动操作，或就地操作等功能。实现对现场设备的遥控，现场数据的调度室屏幕实时显示等。改造后，停送电操作不仅方便、省事，而且提高供电及停送电操作的安全性和可靠性。供电系统远程控制系统的人机界面简洁、清晰、实用。
3）卡车防撞系统。抚顺东露天矿现有50 辆矿用卡车和2 辆通勤车。2021 年对汽车安装防碰撞系统，当行驶的卡车前面和两侧安装的雷达装置侦测到障碍物时，驾驶室内的警报器发出警报，自动提示司机及时调整车辆行驶状态，确保车辆安全运行。
2.3 信息化建设
信息化建设是自动化迈向智能化桥梁。目前，光缆通信、无线通讯、5G 技术、高清视频、卫星导航定位等技术已广泛应用。
1）定位监控系统。2021 年抚顺东露天矿在矿用卡车、通勤车、推土机和内燃挖掘机上安装定位监控装置，驾驶室内定位监控装置通过无线网络上传生产指挥中心，实时监控车辆运行状态和采掘设备的作业情况，为调度科学指挥生产奠定基础。
2）视频监控系统。抚顺东露天矿在矿坑东西两侧安装了长焦距全景高清摄像头，通过生产指挥中心远程控制，实时监视矿坑全局场景及设备、人员作业情况。在水泵房、站点等主要生产场所，以及办公、生活场所均安装了高清摄像头，实现统一平台、集中管控。同时，视频信息上传至集团公司调度指挥中心，便于集团公司实时监控东露天矿现场作业情况。下一步将继续推进信息化建设，充分利用5G 网络建设推进万兆环网，实现矿山通讯信息全覆盖。
2.4 智能化建设
智能化建设是智能化矿山建设中最为重要一环。经核定，抚顺东露天矿设备能力、设备运力均满足设计和生产要求。
铁路运输系统中，11 站、48 站、43 站、东岗站是咽喉区域，通过能力决定运输效率[5]。11 站是－5 站连接32 站和48 站枢纽站，设计通过能力156 对/d。48站是11 站和隧道连接站，设计通过能力192 对/d；
32 站是连接正20 站和4 段东枢纽站，设计通过能力132 对/d；
东岗站是新材站引出的重车出坑线和空车入坑线分别与本站南区及北咽喉区连接，设计通过能力为112 对/d。经能力核定通货能力均满足生产需要。
2021 年剥离运输总量1 972 万m3。其中电铁剥离运输1 835 万m3，富矿运输578 万m3。东露天矿铁路运输系统最高通货量210 对/d。夏季通货量190～200 对/d，冬季通货量160～170 对/d。铁路运输量不均衡，运输量忽高忽低，固然有冬夏作业电铲作业、机车运行不畅等不利因素影响，更多则是生产作业计划人工下达配车指令等指挥方式，使其运输效能尚未充分发挥出来。
建设智能化生产指挥中心是发挥生产指挥系统效能的有效途径之一，更是建成智能化矿山的核心要件。
1）基础网络建设。建设工业以太网、5G 网络、卡调系统主城网络系统，推进采区通讯信号全覆盖，实现高速、快捷通讯。
2）卫星导航系统建设。运用GPS（或北斗）卫星定位系统将钻机、电铲、电机车、采矿卡车等位置、速度、动态视频监控系统采集各类信息，通过GSM 数字移动通信技术上传至生产指挥中心。
3）智能化生产指挥中心建设。在生产指挥中心建立1 个大数据中心。大数据中心把卫星定位系统采集传输过来的数据显示大屏上全程跟踪监控钻机、电铲、电机车、卡车等设备位置、作业状态、运行参数等实时信息，为调度指挥协调指挥生产提供依据。同时，大数据中心通过软件对各种数据进行分析判断，自动报警提示调度和作业人员调整设备运行参数，并优化出最佳生产、运输方案，实时传输至作业设备终端，自动指挥生产、自动配车，实现管控一体化[6]。这些数据的统计与信息交互都离不开设备信息管理系统[7]。
4）推进无人驾驶技术应用。目前，钻机远程操作、汽车无人驾驶技术[8]在国内一些露天矿已经开始应用，不仅大幅度提高生产效率，还为生产提供重要保障[9]。电铲无人驾驶技术应用更是指日可待。东露天矿电机车是国内煤矿应用不多电气化铁路运输方式，在当前国家强力推进绿色、环保、低碳的“双碳”战略形势下，推进无人驾驶技术有着得天独厚发展优势。
随着四化建设的不断推进，通过从设备、网络、平台以及上层应用等全方位智能化改造，不断改善工人作业环境，提升生产效率，实现监控、生产、维护、安全等环节的少人化或无人化管理，从而全面提升抚顺东露天矿安全生产管理水平，呈现出朝气蓬勃现代化智慧矿山企业。
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