华能伊敏露天矿矿长张波：科技赋能打造煤炭板块科技创新排头兵——伊敏露天矿智能矿山建设经验

华能伊敏煤电有限责任公司鸟瞰

伊敏露天矿是全国第一家大型煤电联营企业——华能伊敏煤电有限责任公司所属的煤炭生产单位，采区面积42.35 km²，可采范围内剩余保有煤炭资源量为19.85亿t，目前核定生产能力为2 700万t/a。露天煤矿的生产主要包括采掘、运输、排土、疏干排水、供配电及推平碾压辅助等环节。伊敏露天矿曾14次获得全国特级安全高效露天矿称号，连续2年被评为煤炭工业先进煤矿，3次被评为“双十佳煤矿”，2017年，成为首家通过国家一级安全生产标准化定级考核的露天煤矿。

自2016年开始，伊敏露天矿逐步开启了智能化矿山的建设工作，经过多年的科技创新、自主攻关，积淀了深厚的智能化矿山建设基础经验。2020年，伊敏露天矿被列为国家首批智能化示范建设煤矿；2021年，伊敏露天矿被列为内蒙古自治区第一批智能化建设煤矿。为全面建成符合国家、自治区要求的高级智能化矿山，伊敏露天矿已立项中国华能集团有限公司（以下简称华能集团）“十四五”十大科技示范项目之一“智能化示范露天矿关键技术研究”，计划投资2.1亿元，完成5G应用、无人驾驶常规运营、无驾驶室的无人电动卡车、自动化作业电铲等关键技术研究，建立设备故障诊断、经营决策大数据模型，最终实现生产、检修、安全、经营等管理环节的科学、高效智能化决策。

来源：《智能矿山》2022年第5期“智能示范矿井”专栏

作者：张波，高级工程师，硕士，现任华能伊敏煤电有限责任公司伊敏露天矿矿长、党委副书记

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以“六位一体”为指引 筑牢科技创新基础

伊敏露天矿始终坚决贯彻落实习近平总书记关于加强科技创新工作的重要指示精神，始终将科技创新作为企业发展的第一动力，以技术创新为基础，通过不断采用新的科学技术方法，并将其转化为实际生产力，使企业在市场竞争中处于优势地位。经过多年的探索与实践，逐步形成了“人才为主体、问题为导向、创新工作室和技术攻关小组为平台、群众性创新活动为基础、科技创新四步提升为抓手、以激励机制为动力”的六要素相结合，具有伊敏露天矿特色的“六位一体”科技创新管理机制。

2021年，伊敏露天矿共申报专利150项，获得“矿用自卸卡车远程管理系统”“一种矿用自卸卡车的数据采集装置”等授权专利92项，占华能集团授权专利总数的66.2%。共立项由华能伊敏煤电有限责任公司主导的《煤炭工业露天矿信息模型设计技术规范》《煤炭工业露天矿三维地质建模技术要求》《煤炭工业露天矿三维采矿设计技术条件》等团体标准13项。伊敏露天矿非常注重技术成果转化，“基于电铲数据分析的电铲生产管控方法及系统”项目获得全国能源化学地质系统优秀职工技术创新成果二等奖，“草原地区露天煤矿涌水软岩边坡失稳治理” 项目获得华能集团科学技术进步二等奖，“基于重型卡车数据分析的电铲生产管控方法及系统” 获得华能集团2020年度职工技术创新一等奖，“智能充换一体纯电动重卡伊敏露天矿的应用”等3项成果入选2021年华能集团先进技术推广应用推荐/建议类目录；以技术服务输出方式承接的华能集团西安热工研究院“露天煤矿间断工艺数字化开发”项目，收益46万元，实现了对外技术成果转化新突破。此外，伊敏露天矿通过自主攻关实现了自卸车数据的自主采集，并以此为基础延伸建设了生产实时监管系统，实现了对所有矿山设备的运行数据采集、分析与故障自诊断。

探索智能化关键技术 赋能露天矿高质量发展

伊敏露天矿秉承“能源革命、国内示范、行业引领”的发展理念，力争打造成为全国露天煤矿行业智能化建设先行先试的“优质试验田”。

（1）建立综合业务管控平台。伊敏露天矿搭建了一个虚拟化数据中心，研制了华能集团首个基于云原生的综合业务管控平台（图1），该管控平台将矿山原有种类繁多、技术年代跨度很大的信息系统充分融合，实现了单点登录、权限统一管理、服务总线数据共享。目前，综合业务管控平台完成了方案设计及大数据平台、容器平台等基础框架的搭建，实现了卡调、边坡、水位、人员、防疲劳等分散系统的数据集成；完成了矿山一张图、大数据分析等管理功能的开发及应用。综合业务管控平台中的矿山“一张图”系统构建了一个多维时空数字矿山，将矿山卡车调度系统、人员定位系统、地质管理系统、边坡监测系统和地下水位监测系统融合进一张数字地图上进行展示，解决了现有安全监控系统存在的信息孤岛问题，以及现场数据滞后和不直观导致数据利用率低的问题，为矿山管理人员提供了有效的矿山生产安全监控手段，并实现采矿、地质、测量等专业协同工作，各专业预计每月可提前2天完成相关工作。

图1 基于云原生的综合业务管控平台

通过对矿山生产经营数据的分析利用，建立的信息互联互通、数据共享交换、功能协同联动的综合业务管控平台，面向不同业务部门可实现按需服务，实现生产管理、设备维修、安全监管等全过程的智能化管控，全面提升生产经营管理水平。

（2）构建国内首个露天矿无人化工作面。伊敏露天矿通过科技创新构建了国内首个露天矿无人化示范工作面，实现国内首批172 t自卸卡车、电动宽体卡车无人驾驶编组作业，联合国内首台20立电铲实现了远程遥控作业。截至2021年12月，无人驾驶自卸卡车及电动宽体卡车均进入最终验收阶段，作业效率达到人工效率的80%以上，作业成功率达到98.6%。2021年1月，172 t无人驾驶车辆正式进入三班连续作业阶段，充分验证了其24 h连续作业的能力，成为国内首家完成矿用自卸卡车无人驾驶连续作业测试的露天矿。目前，自卸卡车作业效率达到人工效率的80.03%，总运输3 642车、总装载55万t；电动宽体车作业效率达到人工效率的87.63%，总运输4 692车，总装载8.9万t，已实现从技术研发向生产力的转化。在技术转化和实践测试期间，构建了高精度电子地图及自动驾驶调度平台，实现了矿山复杂工况下的车路协同及生产任务云端下发功能。图2、图3分别为伊敏露天矿电铲远程操控、无人驾驶车辆运行场景。

图2 伊敏露天矿电铲远程操控

图3 伊敏露天矿无人驾驶车辆运行

（3）建设辅助设备远程遥控。伊敏露天矿自主完成了无人值守加压泵站（图4）、疏干排水集控系统（图5）的设计及调试，已建成完整的水资源集中监控中心，实现了水资源统一调度及管理；建成了疏干-供电集控中心，在工业场地实现对供电、疏干排水集控系统的集中管理，取消疏干加压泵站值守岗位7人；供配电监控系统（图6）实现了35 kV变电站的远程遥信、遥测、遥控；半连续工艺系统完成了振动、温度等传感器测点的安装及调试工作，通过自建采集网络实现了振动数据回传，半连续系统的实际生产能力得以稳固提升。