引言

貴州煤炭資源非常豐富,相當(dāng)于我國南方l2個省的總和,在全國排名第五。貴州省的煤炭不僅要滿足本省的煤炭需求,還負(fù)責(zé)向重慶、四川和廣西等地供應(yīng)。

自20l6年2月實施煤炭減產(chǎn)政策以來,貴州省一直響應(yīng)政策大力度去產(chǎn)能。20l7年去產(chǎn)能l749萬t,2018年去產(chǎn)能1038萬t,位居全國前列。雖然貴州各級政府相繼出臺了多項政策措施,但貴州煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍受資源條件、安全等多方面的因素影響。

當(dāng)前貴州煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀如下:

(1)開采條件差,產(chǎn)能難以完全釋放。

貴州是典型的喀斯特洞穴區(qū),其喀斯特地貌在世界上分布最廣,這一地貌也導(dǎo)致了煤層條件復(fù)雜,以及煤與瓦斯突出和透水等嚴(yán)重災(zāi)害。

貴州的采礦條件比北方煤炭省更為復(fù)雜,同時也很難建設(shè)比較大型的煤礦。2016年初,貴州省實施了一批新產(chǎn)能的技術(shù)改造項目,更容易釋放新產(chǎn)能,縮短礦山建設(shè)周期。

(2)采掘智能機械化率相對較低。

貴州煤層賦存以薄及中厚煤層為主,且地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜,受資源稟賦和地質(zhì)條件影響,貴州以中小型煤礦為主,中小型煤礦是貴州省煤炭產(chǎn)量的主力。

據(jù)統(tǒng)計,貴州超過一半的煤炭企業(yè)都是民營企業(yè),這些客觀條件限制了煤炭工業(yè)的規(guī)?；图s化發(fā)展,這也是造成國內(nèi)外部分成熟的、先進的智能機械化設(shè)備在貴州無用武之地的重要原因。進一步加快"產(chǎn)、學(xué)、研、教、用"深度融合,一方面要加強新技術(shù)、新工藝的推廣,另一方面,研究適合貴州煤礦條件的智能機械化采礦技術(shù)和設(shè)備對于提高貴州工業(yè)的整體效率具有重要意義。

(3)信息化管理水平低,缺乏復(fù)合型專業(yè)技術(shù)人員。

在煤炭生產(chǎn)企業(yè)中,沒有單獨的信息管理組織,多數(shù)計算機房掛在企業(yè)管理或技術(shù)部門下面。

大多數(shù)企業(yè)都有通信計算中心,其主要職責(zé)是承擔(dān)整個企業(yè)的有線通信的維護和相關(guān)技術(shù)工作,而不是行使信息管理職能。計算機專業(yè)人員很少,信息管理專業(yè)人員更加稀缺。

(4)中小型煤礦資金短缺,復(fù)工復(fù)產(chǎn)緩慢。

由于2016年前煤炭市場不景氣,價格持續(xù)低迷,融資困難,煤炭企業(yè)沒有資金投入,許多煤炭開采投入不足,導(dǎo)致了嚴(yán)重的礦業(yè)失衡。

其后煤炭企業(yè)想復(fù)工需要時間,且存在資金不足的困難,這就導(dǎo)致大量煤礦在市場復(fù)蘇后恢復(fù)生產(chǎn)緩慢。

1貴州煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級存在的問題

去產(chǎn)能仍然是當(dāng)前煤炭行業(yè)的首要任務(wù)。目前,煤炭價格處于合理范圍甚至超出了綠色范圍,煤炭企業(yè)的盈利能力正在逐步提高。

然而,雖然煤炭行業(yè)暫時擺脫了危機,但這并不意味著煤炭行業(yè)固有的結(jié)構(gòu)性矛盾已經(jīng)從根本上得到解決[2],繼續(xù)轉(zhuǎn)型升級、減產(chǎn)仍是貴州省煤炭工業(yè)發(fā)展的雙重任務(wù)。

通過上述分析可知,貴州煤礦智能化水平普遍偏低,煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級涉及點多面廣,消除過時的生產(chǎn)能力和實施煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級存在以下問題:

(1)轉(zhuǎn)型升級資金投入大,煤炭企業(yè)融資困難。

貴州煤礦轉(zhuǎn)型升級涉及的煤炭企業(yè)眾多,機械化、智能化改造又以民營企業(yè)為主,其機械化、智能化水平普遍較低,完成轉(zhuǎn)型升級還涉及許多項目,一次性投資金額很大。

前幾年煤炭市場萎靡時,部分礦井投入不足,導(dǎo)致在市場回暖時礦井采掘嚴(yán)重失調(diào),而且部分礦井在資本市場出現(xiàn)了信用危機,造成信用不良或融資困難。

(2)信息標(biāo)準(zhǔn)化不規(guī)范,信息資源共享和集成水平低。

在各煤炭企業(yè)的信息化建設(shè)中,缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,導(dǎo)致集團公司層面沒有統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。各礦山信息化程度的差異加大,使得集團公司及其下屬礦山無法及時、完整、準(zhǔn)確地實現(xiàn)信息交互,會出現(xiàn)信息孤島不通融等問題。另外,在現(xiàn)有系統(tǒng)中,各部門選擇的系統(tǒng)適用于部門業(yè)務(wù),但很少考慮與其他系統(tǒng)共享信息資源。

因此,各系統(tǒng)之間的信息交換不暢通,集成困難,缺乏統(tǒng)一的信息集成平臺,部門之間的業(yè)務(wù)整合無法實現(xiàn),信息利用率低,信息價值無法反映,"信息孤島"和"信息煙囪"現(xiàn)象嚴(yán)重。信息共享平臺不能滿足各部門之間的職能分工,信息統(tǒng)計扭曲,信息質(zhì)量降低,同時造成了人力、物力和財力資源的浪費,導(dǎo)致工作效率低下,無法在信息共享的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘和群體決策,減弱了對市場的反應(yīng),即信息反饋滯后。

(3)當(dāng)?shù)赜泻芏嘧詣踊椖?缺乏總體規(guī)劃。

煤炭生產(chǎn)自動化主要包括生產(chǎn)、采礦、運輸、通風(fēng)、給排水、供電、清潔和裝車外運等環(huán)節(jié)。

本地實施的自動化項目很多,如運輸系統(tǒng)監(jiān)控、安全系統(tǒng)監(jiān)控、洗煤控制和主要設(shè)備的自動化,但大多數(shù)煤炭公司缺乏計劃生產(chǎn)過程的整體自動化,這也是導(dǎo)致煤炭企業(yè)信息化與自動化脫鉤的主要原因之一。煤炭企業(yè)也還遠(yuǎn)未實現(xiàn)設(shè)備的在線管理,不能及時指導(dǎo)生產(chǎn),協(xié)助決策。

(4)智能信息系統(tǒng)監(jiān)測較多,控制較少,可靠性低。

由于煤炭行業(yè)的特殊性,國家對煤炭企業(yè)的安全監(jiān)管有嚴(yán)格的規(guī)定,幾乎所有煤礦都有安全監(jiān)控系統(tǒng)。然而,由于礦山生產(chǎn)環(huán)境和采礦設(shè)備的復(fù)雜性,實現(xiàn)礦山生產(chǎn)過程信息化、智能化對技術(shù)研發(fā)能力要求很高,許多企業(yè)在生產(chǎn)過程中仍處于安全監(jiān)測階段。

與此同時,煤炭行業(yè)是一個事故多發(fā)的高風(fēng)險行業(yè),必須確保每個系統(tǒng)都高度可靠,才能保障礦井的安全生產(chǎn)。此外,煤礦實現(xiàn)智能化生產(chǎn)的難點在于移動設(shè)備眾多,在采掘、運輸、監(jiān)測監(jiān)控等環(huán)節(jié)設(shè)備都不是固定不動的。生產(chǎn)過程中設(shè)備處于移動的狀態(tài),對應(yīng)的控制設(shè)備也在移動,這就對智能控制系統(tǒng)的設(shè)計和可靠性提出了更高的要求。

(5)資源和環(huán)境約束繼續(xù)加強,煤炭企業(yè)存在潛在風(fēng)險。

從國際環(huán)境的角度出發(fā),加快能源和技術(shù)創(chuàng)新,促進新能源和可再生能源的發(fā)展,鼓勵煤炭的清潔利用,增加能源利用,加大節(jié)能減排力度,構(gòu)筑清潔高效、綠色低碳的多元能源保障體系是國際能源發(fā)展戰(zhàn)略:從國內(nèi)環(huán)境來看,中國煤炭工業(yè)已進入新的發(fā)展階段,國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展已進入新常態(tài),資源環(huán)境約束不斷強化,持續(xù)去產(chǎn)能政策將給部分?jǐn)M改擴建礦井帶來潛在風(fēng)險。

(6)安全、穩(wěn)定壓力不斷加大。

貴州煤礦煤層和地質(zhì)條件十分復(fù)雜,煤礦災(zāi)害嚴(yán)重。隨著礦山開采深度的不斷增加,一些非突煤層已經(jīng)升級為突出煤層,防治各種自然災(zāi)害的難度也在增加。同時,部分國有企業(yè)存在人員老齡化、內(nèi)退人員安置等問題,有些缺乏政策依據(jù),不穩(wěn)定因素極易擴散蔓延,出現(xiàn)非正常上訪、纏訪等問題。不過,隨著煤炭市場供求關(guān)系的改善,目前工業(yè)經(jīng)濟形勢趨于改善。

隨著政策不斷改革,煤炭市場供求關(guān)系有所緩解,煤炭工業(yè)形式也趨于穩(wěn)定。

(7)煤炭企業(yè)人才流動性強,缺乏專業(yè)技術(shù)人才。

煤炭企業(yè)既具有一般企業(yè)的特點,同時由于受"煤炭"這一環(huán)境因素的影響又具有不同于其他行業(yè)的獨有的特點,這就使得人才流失成為煤炭企業(yè)的普遍現(xiàn)象,導(dǎo)致煤礦一線工人知識水平普遍較低。

"引不來、留不住"一直是困擾煤炭企業(yè)人才發(fā)展的難題,也成為了煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的瓶頸。

2貴州煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的路徑

2.1總體思路

從應(yīng)對氣候變化,節(jié)約能源,保護生態(tài)環(huán)境出發(fā),全省將全面實施生產(chǎn)煤礦的綜合機械化改造和智能化升級。在參考國內(nèi)外先進煤礦智能機械化技術(shù)和全省智能機械化礦井試驗煤礦的基礎(chǔ)上,開展了關(guān)鍵工藝參數(shù)技術(shù)研究。

加快煤礦機械化與智能化相結(jié)合,構(gòu)建適合貴州實際情況的智能型煤炭工業(yè)發(fā)展道路,做到"機械化減人,自動化換人",大大提高煤炭工業(yè)的安全性和生產(chǎn)效率。將煤礦機械化、智能化信息實時上傳至煤礦信息采集平臺,實現(xiàn)煤礦智能化設(shè)備遠(yuǎn)程診斷及遠(yuǎn)程服務(wù),加強政府監(jiān)管能力,全面推進煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

2.2發(fā)展目標(biāo)

重點推進并購,保持煤礦機械化改造和智能化升級勢頭。實施煤礦生產(chǎn)機械化改造、礦山綜合治理和智能控制,實現(xiàn)智能煤礦一體化、地下礦山機械化:實施政府監(jiān)督與生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)字化整合,智能化管理,固定站點自動控制,地下固定裝置和運輸系統(tǒng)實現(xiàn)無人或少人操作:討論適合貴州煤礦地質(zhì)構(gòu)造條件和煤層條件的無人或少人采煤工作面技術(shù)支持系統(tǒng)。

2.3技術(shù)路徑

根據(jù)煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的總體思路和發(fā)展目標(biāo),現(xiàn)階段實現(xiàn)礦井轉(zhuǎn)型升級的主要途徑分為機械化改造、智能化改造和信息化改造三個方面。

2.3.1機械化改造技術(shù)路徑

煤礦的機械化改造包括采煤機械化、挖掘機械化和運輸機械化。

煤礦機械化是指在采煤工作面采用滾筒式采煤機或刨煤機:挖掘機械化意味著掘進面由挖掘設(shè)備操作:運輸機械化是指在該區(qū)內(nèi)或整個礦山中連續(xù)運輸煤炭。

要求實現(xiàn)煤礦機械化升級工作"減頭、減面、減人、提效",不斷推進煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化,提高生產(chǎn)效率和安全性。煤礦的機械化改造主要從以下方向進行:

(1)采煤機械化。

鼓勵礦山采用綜采工藝,但礦山現(xiàn)有儲量必須與機械改造后礦山的生產(chǎn)能力相適應(yīng)。根據(jù)現(xiàn)有成熟的技術(shù)條件,適宜的煤層厚度不小于0.6m,煤層傾角不大于55o(特殊情況除外)。煤層傾角大于55o,受現(xiàn)有設(shè)備和管理水平的限制,不能采用機械化采礦,可以采用柔性掩護支架采煤法,但采礦高度不應(yīng)小于1m。煤與瓦斯突出煤層的機械化開采應(yīng)確保提取合格并防止瓦斯突出。根據(jù)礦山的地質(zhì)條件,應(yīng)在安全保障、技術(shù)可行性和經(jīng)濟合理性方面充分論證采用刨煤機開采工藝的機械化。

煤礦機械化包括采煤機、轉(zhuǎn)移機、破碎機、液壓支架、破碎機、刮板輸送機、乳化泵站系統(tǒng)、噴淋泵站系統(tǒng)、換流器開關(guān)、控制系統(tǒng)等成套設(shè)備,用于實現(xiàn)煤礦綜合機械化開采。

(2)掘進機械化。

根據(jù)煤巖性條件,巖石普氏系數(shù)和煤礦巖層穩(wěn)定煤礦應(yīng)實現(xiàn)機械化采掘工藝,鼓勵企業(yè)采用綜采工藝。不能實現(xiàn)機械化掘進的礦井應(yīng)采用機械裝載(自溜和特殊規(guī)定除外)。

掘進機械化包括綜合開挖機械、機載錨桿鉆機、連續(xù)傳送帶式輸送機等成套設(shè)備,用于提高煤巷和半煤巖巷道的開采效率。例如通過使用鑿巖機、鑿巖鉆機和連續(xù)運輸機等設(shè)備,實現(xiàn)機械化開采。

(3)運輸機械化。

利用機械化采煤技術(shù)實現(xiàn)礦區(qū)連續(xù)采煤,鼓勵、支持有條件的礦山實現(xiàn)連續(xù)的運煤和運研系統(tǒng)。

運輸機械化需連續(xù)不斷地將煤從工作面輸送到地面,可以使用鐵路運輸設(shè)備和高架客運設(shè)備等來提高煤礦運輸機械化水平。

2.3.2智能化改造技術(shù)路徑

(1)建設(shè)煤礦和企業(yè)集團之間的管控平臺。

由工業(yè)以太網(wǎng)配置的工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、固定位置無人值守系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和工作臺設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)人員定位系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)、地面生產(chǎn)系統(tǒng)、緊急訓(xùn)練鉆井系統(tǒng)、緊急救援指揮系統(tǒng)、緊急呼叫系統(tǒng)、地面生產(chǎn)系統(tǒng)等子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)矫旱V信息管理控制平臺。

要實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的集中控制、統(tǒng)一運行、集中調(diào)度,并根據(jù)煤炭企業(yè)管理規(guī)章制度,按時準(zhǔn)確地傳輸有效數(shù)據(jù)[6]。利用移動終端平臺加強信息管理和控制。

(2)構(gòu)建貴州"能源云"數(shù)據(jù)資源中心和統(tǒng)一集成地服務(wù)平臺。

以實施省"大數(shù)據(jù)"戰(zhàn)略決策為契機,使用云計算和大數(shù)據(jù)管理等新技術(shù),在"云上貴州"建立貴州"能源云"數(shù)據(jù)資源中心和煤炭統(tǒng)一綜合服務(wù)平臺。

電力、新能源、石油、天然氣等能源項目及其生產(chǎn)經(jīng)營是貴州能源產(chǎn)業(yè)的主要線路,省、市(州)、縣(市、區(qū)、特區(qū))和企業(yè)要建立四級信息"能源云"平臺(包括移動終端),構(gòu)建統(tǒng)一的集成服務(wù)平臺和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)遠(yuǎn)程服務(wù),打造貴州煤炭行業(yè)的"互聯(lián)網(wǎng)＋"智能化大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。

(3)建立運輸系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

煤礦運輸系統(tǒng)主要是通過自動控制、集中控制、視頻監(jiān)控和智能化保護來實現(xiàn)無人值守:應(yīng)用遠(yuǎn)程集中控制,通過視頻監(jiān)控、順序控制,減少設(shè)備閑置情況。

(8)建立井下設(shè)備運行狀態(tài)控制和故障預(yù)警系統(tǒng)。

通過煤礦智能化監(jiān)控、視頻傳輸監(jiān)控、煤礦信息管理控制平臺和自動控制系統(tǒng),可實現(xiàn)煤礦壓力風(fēng)機房、絞車房、通風(fēng)機房、加油站、變電站[11]、泵房的集中控制。

主要運輸系統(tǒng)和高架客運設(shè)備等場所要實現(xiàn)無人值守和集中操控。

(5)建立礦區(qū)工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

綜采工作面智能控制技術(shù)與可視化遠(yuǎn)程干預(yù)控制技術(shù)相匹配,適用于采煤工作面。

合理應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng),智能集成供液系統(tǒng),圖像和視頻遠(yuǎn)程跟蹤系統(tǒng),采煤機、刮板輸送機和液壓支架協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),遙控平臺等智能化采礦設(shè)備,實現(xiàn)智能化升級。

2.3.3信息化改造技術(shù)路徑

煤礦信息系統(tǒng)的建立主要包括以下內(nèi)容:三個層次,即企業(yè)信息門戶和決策支持層,企業(yè)管理,生產(chǎn)現(xiàn)場管理:三個應(yīng)用子系統(tǒng),即企業(yè)信息門戶和決策支持系統(tǒng),企業(yè)管理信息子系統(tǒng),生產(chǎn)管理子系統(tǒng):兩個支持環(huán)境,即計算機網(wǎng)絡(luò)支持環(huán)境和數(shù)據(jù)庫管理環(huán)境。

(1)自動化整個生產(chǎn)過程。

礦山生產(chǎn)的整個過程完全自動化,即實現(xiàn)煤炭開采、掘進、運輸、通風(fēng)、給排水、供電、清潔和裝車外運+個生產(chǎn)流程的全面自動化。

其中,煤礦開采環(huán)節(jié)實現(xiàn)工作面的自動生產(chǎn)控制和地面集中監(jiān)控,運輸、原煤加工及裝車外運環(huán)節(jié)實現(xiàn)地面集中控制,三遙控制在通風(fēng)、給排水、供電環(huán)節(jié)實現(xiàn)。

(2)實現(xiàn)管理信息化和辦公自動化。

利用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建敏感、準(zhǔn)確的信息系統(tǒng),在網(wǎng)絡(luò)層面整合企業(yè)生產(chǎn)并實現(xiàn)集成管理。

在企業(yè)的規(guī)劃、生產(chǎn)、調(diào)度、安全監(jiān)督、設(shè)備、財務(wù)、材料、運輸和銷售、基礎(chǔ)設(shè)施、人力資源、黨組織、檔案等方面實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和信息管理,在業(yè)務(wù)中,利用信息技術(shù)實現(xiàn)信息的自動收集、處理和管理。

(3)建設(shè)"能源云",實現(xiàn)管理與控制一體化。

對生產(chǎn)信息系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)進行管理和控制集成,提高管理信息系統(tǒng)中與生產(chǎn)和設(shè)備操作相關(guān)的原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性,全面提高政府和企業(yè)協(xié)作決策的能力。

3結(jié)論

(1)貴州省煤炭工業(yè)轉(zhuǎn)型升級主要存在投入大、企業(yè)融資困難、信息化不規(guī)范、自動化缺乏總體規(guī)劃、監(jiān)控系統(tǒng)可靠性低、專業(yè)技術(shù)人員匱乏等問題和困難。

(2)根據(jù)貴州煤炭工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,主要通過煤礦的機械化和智能化實現(xiàn)升級改造,提出了建設(shè)智能化管控平臺、構(gòu)建數(shù)據(jù)資源中心、建立遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等主要技術(shù)路徑和方法。

(3)通過貴州省煤礦基本信息采集平臺實時信息(設(shè)備運行數(shù)據(jù))采集渠道,使智能化信息實時上傳至"云上貴州",為實現(xiàn)煤礦設(shè)備遠(yuǎn)程診斷及數(shù)據(jù)分析提供必要的數(shù)據(jù)支撐,為推動貴州煤炭工業(yè)升級改造提供了必要的條件。