智能矿山实施计划方案

国家能源集团智能矿山建设实施方案(征求意见稿)2019年9月 2 2 4 8第二章总体规划 9 9 第五章保障措施 第一章概述第一节背景和意义一直以来，党和国家高度重视网络安全和信息化工作，大力推进信息化与工业化深度融合，促进传统产业转型升级。近三年党中央、国务院和国家相关部委出台了大量政策，如《国家信息推动数字化转型。十九大报告明确提出加快建设创新型国家，以创新为根本动力，不断提高技术水平、科研水平和信息化水平，人工智能和实体经济深度融合，在创新引领、绿色低碳、智能制造等领域培育新增长点、形成新动能。二、能源结构转型推动煤炭产业绿色智能化发展2014年6月，总书记提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略，为我国能源行业的转型发展指明了方向。《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)X发改能源[2016]513号)明确提出了煤炭行业重点主攻方向，要求开发智能化工作面等技术，重点煤矿区基本实现工作面无人化。近年来，随着国家环境保护力度的加大和能源消费结构的转型，倒逼煤炭产业必须走绿三、集团明确提出加快智慧企业建设的总体要求在2019年集团年中工作会上，王祥喜董事长提出了实现“三型五化、七个一流”,加快建设具有全球竞争力的世界一流四、新技术发展为煤矿智能化提供动力第二节国外现状分析美国和澳大利亚煤炭企业在矿山智能化建设方面走在了前(一)井工矿早在2001年，澳大利亚联邦科学与工业研究组织首次提出了长壁自动化控制(LASC)技术其后综采长壁工作面自动控制委员会(LongwallAutomationSteeringCommittee,LASC)开展国际主要煤机生产厂商美国久益公司(JOY,现属小松公司)和卡特彼勒公司(Caterpillar)融合先进技术，利用电液控制系统和工作面控制系统，实现了简单地质条件工作面的自动化开采。小松公司提出了“520”演进思路(即综采工作面5人采煤—>2人采煤—>无人化采煤),利用成套装备高可靠性和单机设备高度自动化的优势，可做到工作面“设备自动运行、两人跟机干预”,工作面单班人员减少到3~5人。小松公司推出的智能开采服务中心(IntelligentMiningServiceCenter,IMSC)可实时监控煤矿设备运行，提交运行分析报告，指导矿井提高运行管理水平，合理安排设备检修。澳大利亚Anglo矿业公司采用IMSC系统，在布里斯班总部设置总调度室，对所管辖矿井进行实时监控，利用数据监测与分析系统分析生产过程设备运行参数，对矿井生产给予指导，取得了提高产能、减人提效的经济效益。总体而言，国外先进矿山企业和主要设备制造厂商在共同推动矿山智能化开采，目前尚没有井工煤矿采煤工作面无人操作的自动化采煤应用案例，对于复杂地质条件下的井下智能开采技术，仍需进一步研究。(二)露天矿由设备生产厂商主导，露天矿卡车无人驾驶技术和系统已经澳大利亚所罗门(Solomon)露天铁矿利用卡特矿山之星 (MineStar)系统，实现了卡车无人驾驶和矿山车辆管理、生产现场管理、安全避让、设备诊断、调度协同指挥等功能，大幅减少了现场人员，实现了安全高效生产。小松公司与力拓公司紧密协作，研发了自动运输系统皮尔巴拉(Pilbara)地区的矿山。系统将自动化卡车与推土机、我国煤炭以井工开采为主，近10年来，通过智能化开采技大采高智能化综采以及特厚煤层综放开采智能化技术与装备方作面无人操作"、"无人跟机作业，有人安全值守”等开采理念，IT和互联网技术公司正在开展无人驾驶技术与系统的研究,并已可控的无人驾驶解决方案，实现露天煤矿的安全高效生产。目前中煤、陕煤、同煤、兖矿、平煤、能源、冀中能源等煤炭生产企业都在积极探索智能矿山建设，建成了一批高水平的智能化矿井。如陕煤黄陵矿业，实现"顺槽监控中心2人可视化远程干预控制，工作面1人巡视”的常态化生产，工作面生产作业人员由11人递减至3人，生产效率提高25%。2016年9月，能源集团枣矿集团在滨湖煤矿16108工作面成功运行首套国产化薄煤层智能化采煤机组，对采高1.3米左右实现了“采高就是煤厚”,避免了割顶破底，混煤热值提高400大卡/千克以上，实现了远程控制、液压支架自动跟机移架、自动补液、采煤机记忆伴随技术的进步和发展，国家能源集团一直在加速推进煤矿的自动化、信息化、数字化和智能化建设。2013年底，锦界煤矿建成了国首个智能矿山示工程，实现了对煤炭生产"人、机、环、管”的全面监控，为煤矿安全生产及管理决策提供了强大的自动化、信息化基础保障，项目成果荣获2016年度国家科技进步二等奖。2019年2月，神东上湾煤矿建成世界首个8.8米智能超大采高综采工作面，并创造了单个工作面最高日产5.84万吨、最高月产146万吨的世界新纪录。2016年10月，准能智能矿山(露天)示工程正式启动，工程以降本增效为核心，立足充分挖掘部生产和管理潜力，打造具有示效应的安全、高效、绿第三节总体建设目标到2021年末，建成4个智能矿山示工程、新建20个一流煤矿智能化工作面、研发5类智能掘进成套技术装备、研发与推广10类矿用机器人、建设30个智能选煤厂、研发2类国产智能矿用卡车、自主研发与升级5大智能矿山应用平台、建设智能第二章总体规划第一节集团网信规划要求按照“坚持创新驱动，建设智慧企业，打造具有全球竞争力的世界一流能源集团”的工作要求，集团于2018年完成网络安全与信息化十三五规划修编工作，发布了《关于加强网络安全和信息化工作指导意见》,以推动国家能源集团数字化、智慧化转型，打造核心竞争力，全面提升集团科学决策和经营管理水平。一、网络安全与信息化建设原则集团信息化建设遵循“六统一、大集中”原则。六统一是：统一规划、统一标准、统一投资、统设、统一管理、统一运维。大集中是：统建系统集中部署于集团数据中心网络安全和信息化集中管控的具体要求体现于各项集团信息部颁发的各项管理制度中。二、总体架构规划集团总体架构包括业务架构、应用架构、数据架构、技术架构以及一体化安全管理架构。详细容参见《国家能源集团网络安全与信息化规划纲要》。总体应用架构如下图所示：法法A27范理系统信采生/南控类系统投行类保险类银行类集团总体规划板块规划设备馆科环金融02七业分行体系生产制适类色人业务应用焊炭3图1集团总体应用架构(一)网络安全与信息化组织结构集团网络安全和信息化组织包括网络安全与信息化领导小组、集团信息部、总部职能部门、产业运营管理中心/服务支持(二)项目实施分类1、一类系统是指应用于集团战略决策、经营管理、共享服务及产业板块生产管理的应用系统和基础设施，由集团按照"六统一、大集中”管控原则进行管理。2、二类系统是指集团公司管理子分公司自主建设类项目，支撑板块业务共性，但不适合集中部署，由子分公司根据集团公司架构与标准，上报集团公司立项审批后自主建设。3、三类系统是指上述规定以外的系统，属于子分公司自主建设类系统，支撑子分公司个性化业务，在集团公司架构与标准围之外，由子分公司上报集团立项审批后自主建设。根据集团网信规划两级规划(集团总体规划和板块规划)的总体要求，在集团网信总体规划和智慧企业顶层设计指导下，开展智能矿山规划。规划由煤炭产业中心、信息部牵头，涉煤子分公司参与，信息公司承担具体实施工作，计划于2019年12月规划要立足于集团数字矿山建设现状，结合云计算、大数据、物联网、移动互联、人工智能、工业互联网、自动驾驶等新技术应用以及集团外部先进实践经验，科学设定智能矿山建设目标，系统设计智能矿山架构蓝图，明确煤矿智能开采的总体要求，合理设计实施路径，有效指导集团智能矿山建设和矿井智能开采实施推进。二、工作容(一)现状调研与分析展战略和智慧企业建设要求基础上，对标分析国外矿山先进实(二)总体蓝图规划能矿山建设总体目标，构建智能矿山总体架构蓝图(包括业务架构、应用架构、数据架构和技术架构等)。探索各类新技术在井(三)标准体系架构设计考国际、国及相关行业标准，编制集团智能矿山标准体系框架，(四)实施方案编制基于智能矿山总体蓝图和当前应用现状，确定未来3-5年集投资估算。编制智能矿山建设保障方案，明确建设组织和各参与方职责，规项目投资、建设和系统运行维护过程，确保智能矿山各项既定目标的实现。第三章标准体系建设标准化是增强企业软实力、实现管理能力提升的有效方法。在深入开展智能矿山建设的同时，要坚持不懈抓好标准化建设工作，以彻底改变目前集团各单位建设水平参差不齐、信息孤岛严重、数据整合难度大等问题，通过标准的制定和执行加快推进智能矿山建设进程，提升整体建设成效。本批按照急用先行的原则，编制如下标准：序号完成时间1智能矿山标准体系2019年12月2智能工作面建设标准2019年12月3智能选煤厂建设标准2019年12月智能矿山标准体系编制完成后，根据标准体系框架制定下一二、建设目标建立集团智能矿山标准体系，通过标准制定、发布和执行规智能矿山建设和运营过程，有效加快建设推进速度和质量，降低总体投资成本和实施风险，弥补行业标准缺失，推动和引领煤炭行业标准化建设。二、工作要求(一)智能矿山标准体系设计(二)智能矿山标准制定的建设。具体规和要求。智能选煤厂建设标准应明确智能选煤系统框架规，以自动规各单位的智能矿山建设与管理，缩小建设差距，推进集团智能矿山整体水平的快速提升。(三)标准化组织建设与管理由煤炭产业中心和信息部牵头，各煤炭子分公司和信息公司参与，成立智能矿山标准化工作组织，建立工作机制和流程，持续推动标准化建设和管理。第四章建设项目第一节智能矿山示工程建设综合考虑集团各煤矿现实情况，选取地质赋存、装备条件、自动化基础较好的煤矿，以智能矿山总体设计为先导，开展智能矿山示工程建设，实现价值创造和示导向作用，切实提高煤矿安全生产保障能力，提升生产效率，减少现场作业人员，降低生产成本，提升安全生产管理水平。示工程应于2019年12月完成总体方案设计，2021年底前建成并投入运行。一、示矿井本批智能矿山示工程如下表所示。序号类别完成时间上湾煤矿井工神东煤炭2021年12月锦界煤矿井工神东煤炭2021年12月金凤煤矿井工煤业2021年12月西湾煤矿露天神延煤炭2021年12月二、建设目标打造世界领先的智能矿山，为集团和整个煤炭行业的产业升井工示煤矿所有采煤工作面全部实现智能化开采，主运输、无人、少人化生产。总体要：上湾煤矿单班人数少于100人，锦界煤矿单班人数少于200人，金凤煤矿单班人数少于100人。(一)示煤矿总体设计场应用的可行性,提出技术改造思路和建议,设计工艺装备改造、(二)示工程实施(三)工程验收与总结推广智能化采煤工作面。此项工作由煤炭产业中心和信息部统一协能矿山集成技术支持，2021年底完成20个一流煤矿智能化工有条件的其他煤矿多建设智能工作面，力争2021年底，50%的井工煤矿实现智能开采，2025年全部实现。一、试点单位本批智能采煤工作面建设单位及工作面清单如下表所示。序号子分公司煤矿工作面1神东煤炭大柳塔煤矿大井52604、43101工作面活井22313、22209工作面2上湾煤矿12307工作面3补连塔煤矿12上504工作面4榆家梁煤矿52309工作面锦界煤矿31408、31114工作面6哈拉沟煤矿22411、31107工作面7布尔台煤矿22207工作面石圪台煤矿22上303工作面煤业红柳煤矿I010403工作面枣泉煤矿220704工作面羊场湾煤矿Ⅱ020613(I)、Ⅱ020606工作面任家庄煤矿110902工作面双马煤矿I0104106工作面能源家壕煤矿51108工作面万利一矿31307工作面国神集团三道沟煤矿45203、85207-2工作面国电电力察哈素煤矿3-1煤层、2-2煤层工作面序号子分公司煤矿工作面能源黄白茨煤矿021005工作榆神能源青龙寺煤矿工作面待二、建设目标以工作面无人化、少人化为目标，割煤自动化率达到85%以上，设备开机率达到85%以上，采煤机、支架实行远程干预并常态化运行，每班作业人员不超过10人。每个煤矿至少有一2021年底，集团50%的井工煤矿实现智能开采，2025年全部实现各建设单位要在充分调研当前智能工作面研究成果基础上，智能工作面相关技术和管理标准，指导集团部后续推广实施工第三节智能掘进成套装备技术研究作面的自动化、智能化水平。2020年底前完成装备研究和现场验证工作，2021年实现全集团推广。本批智能掘进成套装备技术研发项目清单如下表所示。序号科研项目名称实施单位总体目标完成时间1掘锚一体机快速掘进成套装备技术研究神东煤炭单进1500m减人效果明显2020年6月2TBM(盾构机)煤巷快速掘进成套装备技术研究神东煤炭单进2000m减人效果明显月3综掘机一体化半煤岩巷快速掘进成套装备技术研究煤业单进300m减人效果明显月4TBM(盾构机)硬岩快速掘进成套装备技术研究煤业单进600m减人效果明显月5综掘机一体化煤巷快速掘进成套装备技术研究煤业单进600m减人效果明显月二、建设目标实现掘进工艺装备的远程智能化控制，有效减少现场作业人员，降低生产劳动强度，提高单进水平，努力实现连掘、掘锚、综掘三种工艺月单进水平分别突破2000米、1000米和500米。自动化、无人化面临的难点问题，将技术和工艺创新有机结合，第四节矿用机器人研发与推广安全监察局非常重视此项工作，于2019年1月发布了《煤矿机器人重点研发目录》,包括掘进类、采煤类、运输类、安控类、救援类共5类38种机器人。国家能源集团作为全球最大的煤炭炭工业高质量安全发展。本次选择10类矿用机器人分别由神东煤炭、煤业、准能集团负责立项和研发，于2020年12月底前一、研发目录序号研发机器人类型实施单位完成时间1钻锚机器人神东煤炭2020年12月2喷浆机器人神东煤炭、煤业2020年12月3水仓清理机器人神东煤炭2020年12月4主运巡检机器人神东煤炭、煤业2020年12月选矸机器人神东煤炭2020年12月巷道巡检机器人神东煤炭2020年12月7变电所巡检机器人神东煤炭、煤业2020年12月供排水巡检机器人神东煤炭2020年12月露天矿电铲智能远程控制自动装载系统准能公司2020年12月储煤筒仓堵塞智能检测清洗系统准能公司2020年12月从煤矿的安全生产实际和技术应用条件出发，因地制宜地开展煤矿智能机器人研发与应用，通过机器换人精简现场作业人员，实现无人、少人生产。三、工作要求项目申报各单位要加强与科研院所、机器人制造企业的合作力度，结合现场应用场景制定切实可行的科技研发方案，按计划要将机器人研发与生产系统的智能化改造有机结合起来，形成一体化协同工作机制，实现机器人与相关系统的信息实时共享和智能联动控制，以充分发挥各自系统的作用和价值，全面提升生产系统的安全生产效率。要加强成果的知识产权申报和保护工作，对现场应用效果好的智能机器人，由煤炭产业中心和信息部牵头协调组织，加快集第五节智能选煤厂建设目前选煤厂的自动化技术应用已得到普及，需要进一步加大智能化建设力度，通过装备智能化改造和精准感知、机器人、大数据、人工智能等新技术应用，全面提高选煤效率，降低劳动强度，推动选煤厂组织优化和管理模式转型升级，促进行业高质量发展。本期计划于2020年底前建成30个智能选煤厂，并在此基础上总结技术成果和建设经验，实现全集团推广。本批智能选煤厂建设试点单位如下表所示。序号子分公司完成时间1神东煤炭大柳塔选煤厂2020年12月2上湾选煤厂2020年12月序号子分公司完成时间补连塔选煤厂2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月煤业红柳选煤厂2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月2020年12月准能集团准能选煤厂2020年12月2020年12月能源家壕选煤厂2020年12月2020年12月序号子分公司完成时间国电电力察哈素选煤厂2020年12月国神集团黄玉川选煤厂2020年12月上榆泉选煤厂2020年12月能源乌东选煤厂2020年12月能源黄白茨选煤厂2020年12月五虎山选煤厂2020年12月神宝能源筛选厂2020年12月北电胜利筛选厂2020年12月平庄煤业筛选厂2020年12月榆神能源郭家湾选煤厂2020年12月神延煤业筛选厂2020年12月二、建设目标优化完善现有选煤生产系统，全面提高选煤过程智能化水成效显著。集向系统自动采集转变、由设备运行依靠经验分析向大数据分析转变，全面提升选煤厂智能决策、精准分选和高效管理能力和水三、工作要求(一)智能选煤厂总体设计梳理选煤厂现有安全高效生产痛点、难点和智能化应用需求，根据选煤工艺流程的现状和特点，探索当前各类先进智能技术在现场应用的可行性，研究选煤先进实践案例，明确关键技术攻关课题，提出技术改造思路和建议，设计工艺装备改造、生产智能化和管理信息化应用方案和工程建设推进方案，为智能选煤厂立项申报提供全面支持。(二)智能选煤厂改造工程实施根据集团批复的工程立项容，由子分公司和选煤厂合理组织资源成立工程领导小组和专项实施队伍，积极与科研院所、高效及社会专业企业合作，开展选煤厂智能化关键技术开发与应用。建设单位结合自身项目特点制定实施策略、项目计划，按照工程总体进度要求有序推进项目实施。要加强研发选煤生产智能决策关键技术与应用。通过研究选开发选煤智能决策系统,辅助选煤生产决策，以最佳的生产方式、最合理的生产成本,生产出满足市场需求、创造最大效益的产品。要加强选煤生产过程控制关键技术研发与应用，通过高精度在线测灰仪等在线精准感知技术为依托，根据在线监测数据，实现分选过程参数在线智能设定与优化以及高精度自动控制，实现产品质量稳定、智能调控、精准分选、提高精煤产率、降低介质消耗。要加强煤泥水处理智能控制技术开发与应用。通过在线精准由后台给出控制策略，实现煤泥水处理环节的智能精准控制，减少药剂消耗，提高煤泥水处理效率。要加强选煤设备智能诊断与管理技术开发与应用。依托先进的智能控制、计算机网络技术，通过对生产设备的加装在线温度实现生产过程在线监测、无人值守及设备智能在线点检与远程控制，设备健康智能诊断，运行状态自动分析与推送，保障设备的稳定运行，提高设备可靠性、效能与生产效率。要加强煤流超粒度识别、智能捡矸、胶带机金属检测、自动化装车、智能配电、人员定位等智能化应用的研究与应用，提升作业效率，消除人工作业误差，规避人工作业安全隐患，减轻劳动强度。选煤厂智能化技术改造完成后，要加大体制机制和管理创新力度，建立适应智能化生产的管理和保障机制，优化生产组织、压减现场作业岗位及人员，改善作业环境、减轻劳动强度。第六节国产智能矿用卡车研发重型矿用卡车是露天煤矿的主力运输设备，目前集团在用100吨以上重型自卸矿用卡车共约280余台，其部分由卡特彼用卡车整车及关键部件的研制能力，为此集团已批准科技立项，由准能集团承担220吨级矿用卡车整车国产化研发、露天煤矿进300吨级矿用卡车整车国产化研发。产品先进技术水平，使用性能完全满足露天矿山现场生产需要，相比下降30%及以上。整机作业可靠性指标≥5000h、首次无故障工作时间≥800h、平均无故障工作时间≥800h,主要结构件国产化率达到90%。针对露天煤矿生产应用场景，研发卡车无人驾驶系统，验证和推进卡车无人驾驶技术应用，实现矿用自卸卡车“装、运和卸”典型作业过程的完全无人自主运行，全面提升现有装备工作效率和煤矿安全生产智能化管理水平，减员增效成效显著。二、工作要求在对国主要主机及核心零部件厂家充分调研基础上，形成重型矿用卡车指标体系和性能考核指标，指导后续国产化研制工作。做好卡车系统技术方案设计和项目协同管理工作，联合制造厂家加大交流变频牵引技术、矿山路面整车行驶控制策略、矿山重载工况下大型行星齿轮轮边减速器设计技术、基于变形吸能技术的轻量化货厢技术、整车低频NVH技术和核心部件国产化要加大卡车的智能化应用研究力度，研究卡车电控系统与无人驾驶技术的高效集成，实现对车辆的远程摇控和无人驾驶。(二)矿用自卸车无人驾驶系统研发充分调研国外无人驾驶技术现状和技术发展趋势，结合露天煤矿应用场景，做好整体方案设计和技术验证工作。矿用自卸车无人驾驶系统主要由地面控制系统、车地无线通信系统和车载系统三部分组成，涉及技术种类多，需要充分考虑技术选型的先进性和数据接口的开放性，形成具有自主知识产权推广实施。面部署实施。第七节智能矿山应用平台自主研发体时间要求，于2020年底完成全部系统研发工作，2021年投序号平台/系统名称建设类型煤炭安全生产大数据平台新建智能一体化生产执行系统升级智能一体化生产控制系统升级智能一体化安全监控系统升级智能运输安全生产管控系统开发中和煤炭生产大数据应用系统，形成具有自主知识产权的软件产信息公司要在现有一体化生产监控平台和生产执行平台基系统平台、集团统建各类经营管理系统的数据和业务集成关系，息枢纽作用，实现全生产业务链的闭环管理。深化三维展示等技术应用，完善系统用户体验，增强对业务变革和创新的支持力度，实现业务流程的快速灵活配置，为生产计划制定、生产作业执行、班组日常管理、安全风险管控、应急响应与指挥提供及时、直观、全面的信息支持，大幅提升煤矿安全生产管理效率。第五章保障措施第一节组织机构一、成立集团智能矿山建设领导小组组长：王祥喜副组长：东、高嵩主要职责：(一)负责审批智能矿山建设项目的总体工程计划和项目投资计划；(二)负责智能矿山建设项目实施过程中的重大资源协调和重大问题决策；(三)负责定期听取工作组工作汇报并做出工作部署。二、成立集团智能矿山建设工作组组长：东副组长：吉平丁涛、徐会军、永峰主要职责：(一)负责统筹研究、安排部署项目总体实施计划；(二)负责对项目实施过程中的关键问题进行研究决策；(三)负责定期听取各项目组的工作汇报，对项目统一组织协调；(四)负责向领导小组汇报项目进展情况。集团智能矿山建设工作组下设管理办公室：主任：吉平副主任：丁涛、徐会军、永峰员主要职责：(一)落实集团智能矿山建设要求，制定项目建设总体推进计划，全面组织推进项目开展；(二)负责对各项目的围、成本、进度、质量、风险和资源等进行整体管控，以及问题跟踪、督办和技术支持等工作；(三)及时向集团智能矿山建设领导小组和工作组汇报重大事项和问题。(一)煤炭子分公司成立由主要领导任组长的智能矿山