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1　礦井建設(shè)基本情況

伊犁一礦位于美麗的“塞外江南”新疆伊犁哈薩克自治州察布查爾錫伯自治縣瓊博拉鎮(zhèn)，距離哈薩克斯坦50km。礦區(qū)北距縣城34km，距離全國(guó)最大的國(guó)際陸路口岸—霍爾果斯口岸150km，交通便利，位置優(yōu)越，是國(guó)家發(fā)改委核準(zhǔn)的新疆第一座千萬噸特大型現(xiàn)代化井工礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1000萬t/a，服務(wù)年限為142a，概算總投資51億元。礦井分南、北兩個(gè)工業(yè)場(chǎng)地，采用斜立混合開拓方式，分別如圖1和圖2所示。投產(chǎn)時(shí)，共布置5條井筒，分別為北工業(yè)廣場(chǎng)的進(jìn)風(fēng)立井，南工業(yè)廣場(chǎng)的材料斜井、回風(fēng)立井、主斜井和緩坡副斜井。

圖1 北工業(yè)廣場(chǎng)鳥瞰圖

圖2 南工業(yè)廣場(chǎng)鳥瞰圖

礦井為I類易自燃煤層，自然發(fā)火期為32天，屬低瓦斯礦井，水文地質(zhì)類型為中等，非沖擊地壓礦井。回采工作面采用走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化放頂煤工藝，全部垮落法管理頂板；掘進(jìn)工作面采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝。目前共有1個(gè)采煤工作面、2個(gè)掘進(jìn)工作面，分別為1503E綜放工作面、1504E上順槽、1507W下順槽綜掘工作面。

2　案例介紹

伊犁一礦作為山東能源在新疆地區(qū)的唯一的智能化引領(lǐng)型示范礦井，按照“高起點(diǎn)、高裝備、高智能、高效率、高收益”的建礦要求，堅(jiān)持走礦井“重裝大型、智能高端”的云之路，秉承集聚高端裝備、集成先進(jìn)技術(shù)、集匯顛覆創(chuàng)新、集結(jié)前沿管理的理念，緊緊圍繞“安全高效綠色少人智能”的建設(shè)思想，弘揚(yáng)“建百人工程、創(chuàng)百年礦井”的“雙百工程”奮斗目標(biāo)，努力打造煤炭行業(yè)“安全開采、高產(chǎn)高效、綠色和諧、智能管理”的無人化生產(chǎn)新模式，探索出一條以大數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)，智能化工作面為特色，智慧機(jī)電運(yùn)輸系統(tǒng)為支撐的“極簡(jiǎn)礦井”發(fā)展之路。全力打造出了彰顯伊犁一礦IMCC（Intelligent Mine Command Center）特色的智慧礦山指揮中心。

2.1　搭建模塊化數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)云端化運(yùn)行轉(zhuǎn)變

搭建新疆煤炭行業(yè)第一座現(xiàn)代化微模塊數(shù)據(jù)機(jī)房，建設(shè)了華為超融合云平臺(tái)，利用虛擬主機(jī)，實(shí)現(xiàn)各自動(dòng)化子系統(tǒng)在云服務(wù)器中運(yùn)行，解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)機(jī)房多服務(wù)器羅列的空間浪費(fèi)問題。通過構(gòu)建數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、建立標(biāo)準(zhǔn)體系、打通信息交互鏈條，實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)的“人力密集型、重復(fù)操作型、海量數(shù)據(jù)型”生產(chǎn)場(chǎng)景向云用戶感知、運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)一點(diǎn)可視的轉(zhuǎn)變。運(yùn)行中的微模塊數(shù)據(jù)中心如圖3所示。

圖3 運(yùn)行中的微模塊數(shù)據(jù)中心

新建成的機(jī)房將全礦辦公網(wǎng)絡(luò)核心、萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)核心、調(diào)度交換核心、大數(shù)據(jù)超融合核心集成到一體化機(jī)房進(jìn)行統(tǒng)一管理，配置獨(dú)立環(huán)境監(jiān)測(cè)、配電、制冷、新風(fēng)、照明、安防、消防等系統(tǒng)，通過10寸觸摸屏+后臺(tái)web界面，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、快速故障定位和問題處理，縮短管理需求響應(yīng)時(shí)間，提升數(shù)據(jù)中心的防護(hù)能力，保障安全運(yùn)行。數(shù)據(jù)機(jī)房按照國(guó)標(biāo)規(guī)范進(jìn)行綜合布線，提高數(shù)據(jù)中心的整體運(yùn)營(yíng)效率，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、信息核心設(shè)備快速部署、彈性擴(kuò)展和綠色節(jié)能功能，為智慧礦山建設(shè)提供了可靠的硬件和鏈路基礎(chǔ)。微模塊數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 微模塊數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)

2.2　架構(gòu)安全生產(chǎn)綜合管控平臺(tái)，為礦井生產(chǎn)保駕護(hù)航

運(yùn)用3D虛擬仿真和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，架構(gòu)安全生產(chǎn)綜合管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦區(qū)、建筑和各種設(shè)備的三維模型展示和遠(yuǎn)程監(jiān)視。基于數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦井主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如主煤流、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)等系統(tǒng)的集中控制，保證全礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及統(tǒng)一展示，達(dá)到無人值守、少人巡檢的目的，有效提高了礦井生產(chǎn)效率，主通風(fēng)機(jī)房三維自動(dòng)化控制系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 主通風(fēng)機(jī)房三維自動(dòng)化控制系統(tǒng)

礦井各自動(dòng)化系統(tǒng)在異構(gòu)條件下達(dá)到信息聯(lián)通、共享和聯(lián)動(dòng)的目的，保證了生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、科學(xué)化，為礦井安全生產(chǎn)、有效預(yù)防和及時(shí)處理各種突發(fā)事故和自然災(zāi)害，提供有效手段，為礦井信息化的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)，安全生產(chǎn)綜合管控平臺(tái)如圖6所示。

圖6 安全生產(chǎn)綜合管控平臺(tái)

2.3　建成“智慧管控+數(shù)據(jù)共享”型智慧礦山指揮中心

在“一調(diào)度+兩中心”高度集控生產(chǎn)新模式的基礎(chǔ)上，全力打造了“伊犁一礦智慧礦山指揮中心（IMCC）”，裝備“智慧指揮官”操控系統(tǒng)及全光纖架構(gòu)的可視化座席協(xié)作管理平臺(tái)，服務(wù)器與交換機(jī)均布置在數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)分離，既節(jié)約了工作區(qū)空間，降低環(huán)境熱量，又提高了服務(wù)器數(shù)據(jù)的安全級(jí)別。該系統(tǒng)以光纖KVM技術(shù)為核心，借助一組鍵盤、鼠標(biāo)和顯示器完成多臺(tái)服務(wù)器之間的切換，鼠標(biāo)滑屏操作零延時(shí)、超流暢，簡(jiǎn)化桌面環(huán)境，改變了傳統(tǒng)的一對(duì)一的控制方式，座席人員操作本地顯示屏數(shù)據(jù)的同時(shí)，其數(shù)據(jù)也可以在大屏或其他座席顯示終端互動(dòng)顯示，使得管理更為簡(jiǎn)易方便，鐵力山“智慧指揮官”MT-1-C1操作臺(tái)如圖7所示。

圖7 鐵力山“智慧指揮官”MT-1-C1操作臺(tái)

智慧礦山指揮中心集“智能顯示+智慧互動(dòng)+可視化顯控+分布式控制”于一體，通過智慧硬件與座席系統(tǒng)的深度融合，全面整合、管理集控中心各子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了超高清畫面?zhèn)鬏敗⒊蛡鬏斞訒r(shí)及無損壓縮的功能，有效解決了人機(jī)一體化交互困難、多系統(tǒng)互動(dòng)操作復(fù)雜的難題，鐵力山云桌面操作系統(tǒng)如圖8所示。

圖8 鐵力山云桌面操作系統(tǒng)

操作人員坐在獨(dú)立的操作臺(tái)就可以完成礦井采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、煤銷、發(fā)運(yùn)、安全監(jiān)測(cè)等調(diào)度指揮工作。該模式作為智慧礦山的大腦中樞，摒棄了原有煤礦管理經(jīng)驗(yàn)的束縛，擺脫傳統(tǒng)意義上的運(yùn)行方式，將管理重心由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變。集“聲、光、電、感、控”為一體的五維空間，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)調(diào)度、決策指揮的信息化和科學(xué)化，完成所有信息的實(shí)時(shí)自動(dòng)化采集、高速網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、三維可視化仿真、自動(dòng)化運(yùn)行和智能化決策，使整個(gè)礦山具有自我分析和判斷能力，“人、機(jī)、物、環(huán)、管”處在高度協(xié)調(diào)的統(tǒng)一體中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)管理過程的可視化、自動(dòng)化、智能化直至少人化。在“人機(jī)一體、高度集成、全面智能、立體控制”的云端體驗(yàn)中輕輕松松完成體面生產(chǎn)工作，運(yùn)行中的智慧礦山指揮中心如圖9所示。

圖9 運(yùn)行中的智慧礦山指揮中心

3　智能化建設(shè)成效

伊犁一礦智慧礦山指揮中心通過高度集成的安全生產(chǎn)綜合管控平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用模塊化數(shù)據(jù)機(jī)房歸納分析，借助高規(guī)格的集控中心下發(fā)決策指令，形成了一套規(guī)范性、借鑒性較強(qiáng)的智慧化礦井信息基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了安全高效、減人提效、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)環(huán)境的目標(biāo)，讓職工“體面勞動(dòng)、尊嚴(yán)生活”，為相似礦井智慧化建設(shè)提供了借鑒。

作為新疆地區(qū)首座千萬噸井工礦井，伊犁一礦的智慧礦山建設(shè)在煤炭行業(yè)中的創(chuàng)新發(fā)展與實(shí)踐，必將成為煤礦開采史上的一個(gè)劃時(shí)代的里程碑，讓廣大干部職工享受智慧化帶來的福利，顛覆行業(yè)、翻新歷史，造福煤礦，惠及邊疆。

轉(zhuǎn)載自《全國(guó)煤礦智能化建設(shè)典型案例匯編（2023年）》

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年11月刊