无人开采，美梦成真

5月8日，陕西煤业化工集团黄陵矿业有限公司一号煤矿（简称黄陵一矿）1001工作面，成功通过顺槽控制中心远程干预的方式首次实现了无人化开采，创造了连续3个工作循环采场无人的纪录，生产过程中，采煤工作面支架支护区域没有一个人。

一个煤炭行业的老教授，到黄陵一矿参观后，非常激动地说：“我一直梦想，有一天煤矿工人可以在地面上很体面地采煤，穿着白衬衫。没想到真的实现了！”

借鉴无人飞机的发展经验，无人化开采项目的开发方北京天地玛珂电液控制系统有限公司（简称天玛公司）董事长张良将实现井下“无人开采梦”分成两步走，第一步是实现遥控式无人开采，操作人员在顺槽监控中心远程干预遥控设备运行，工作面落煤区域无人操作；第二步是实现智能化无人开采，采煤机、液压支架等设备自动化智能运行，就像飞机进入自动驾驶状态一样。

在张良看来，黄陵一矿1001工作面的成功实践，是煤矿开采从综合机械化开采到无人化开采的转折点，迈出了“无人开采梦”的第一步，经过多年的努力，迎来了无人化开采的曙光。

天玛公司的“无人化采煤梦”

让黄陵一矿在无人开采领域有此突破的是一个名为“较薄煤层国产装备采场无人化技术研究与应用”的项目。5月25日，中国煤炭工业协会对该项目进行了科技成果鉴定，认为其整体技术已达到国际领先水平。

在该项目开发方天玛公司看来，取得这样的成绩并不是偶然。该公司于2001年成立之初，就把无人开采作为公司的战略目标。在此期间，该公司先是自主研发了液压支架电液控制系统，实现了对进口的替代，为无人开采奠定了一定的基础，后又专门成立了无人化项目部，研发无人开采的全套控制技术和控制设备。

目前，全国井下从业人员约304万人，按采煤工人大约占30%的比率推算，从事一线直接采煤工作的人大约有90万。

“无人开采就是要把这90万人逐步解放出来。刚开始或许只能解放出20%至30%，然后再一步一步推进。”张良认为，这是天玛公司作为一个煤矿装备、服务提供企业对于整个煤炭行业的责任。

“国内外的一些研究机构也在探索智能化无人开采，但都没有商业推广应用。我们公司提出了两步走的战略，将遥控式无人开采作为过渡阶段，同时对智能化无人开采进行同步研究。”天玛公司无人化项目部经理黄曾华说，“方向明确了之后，我们就想方设法技术攻关。”

据了解，2013年在神华宁煤集团梅花井煤矿的一个项目中，天玛公司做了大量前期探索，实现了远程干预割煤，其系统已经具备了遥控式无人开采的功能。

黄陵矿业公司一直积极探索应用先进的开采技术，对无人化开采如饥似渴，经过与天玛公司的合作、交流，达成共识，双方共同攻关进行以前不敢想的无人开采尝试。

黄陵矿业的无人化开采之路

2014年元宵节过后，天玛公司的一个项目组便常驻黄陵一矿，与矿方深入探讨、逐项攻关，陆续解决了工作面视频监控全覆盖、三角煤自动化开采、转载机和液压支架联动、采煤机电缆防脱槽、工作面远程配液、采煤机和液压支架遥控等十几个技术难题。

又经过了大概一个月的磨合，于4月2日，黄陵一矿1001工作面创造了连续生产9个工作循环工作面采场内无人操作、仅有一人巡视的良好应用效果。

“我们鼓励矿方试着再往前走一步，半个月内快速给他们提供了2套地面监控系统，地面一键启停取得了成功。”黄曾华说。

5月8日，黄陵一矿1001工作面又创造了连续3个工作循环工作面采场内无人的最高纪录。在此过程中，1001工作面采场没有一个人。

“这是多少煤炭人的梦想，在地面，穿着白衬衫，就把煤采出来了。”黄曾华说，中国煤炭工业协会组织11名专家对该项目进行技术鉴定时，专家们都感到很震撼，不仅因为该项目实现了“无人开采”，还真正实现了“无人开采”常态化。

当时专家的鉴定意见是：该项目首次实现了地面调度指挥中心远程操控，整套生产系统运行实现了常态无人化，稳定可靠，实现减人提效，整体技术达到国际领先水平。

“常态化的井下无人开采，即使美国、澳大利亚都没有做到。”张良说，他曾多次去国外考察无人开采，在美国，看到的最先进水平是液压支架自动跟机，但采煤机司机需要在现场操作；在德国，刨煤机工作面实现了无人开采，但无人开采的采煤机工作面还没有。

目前，黄陵矿业公司的2个矿都准备全面推广无人开采工作面。同时，其他四五个煤矿用户正在与天玛公司接洽应用该项技术。

可推广的遥控式无人开采

5月23日至24日，全国煤炭行业两化深度融合型智能矿山现场会在陕西省神木县召开。天玛公司将远在500多公里以外的黄陵一矿1001工作面井下的实时生产画面接到了会场外的监控中心和大屏幕上。

会议期间，尽管淅淅沥沥地下起了雨，但是很多参会代表都围在露天的监控视频前向技术人员咨询。除了对先进技术本身的好奇，咨询内容重点围绕该技术能否复制推广及它所带来的经济效益。

黄陵一矿1001工作面煤层地质条件较好，煤层薄、倾角小。这是大家都不否认的一个优势。

“现在还是示范，接下来要解决的就是大多数地质条件下都能推广应用的问题。这是一个逐渐的过程，需要技术上不断地突破。”张良说，现在天玛公司不仅有专门的无人化项目部，还有为无人化项目部提供电气类产品和技术配套的电气自动化部等技术部门。在推广应用过程中，遇到任何阻碍无人开采实现的问题，就及时攻关解决。

“无人开采工作面对矿方的管理水平和操作人员素质是有要求的。”张良说，例如，设备的维护需做好，其中某个设备出问题，会影响其他设备。

此外，操作人员最好文化水平高一点，这样对整个系统能理解更充分。“当然对操作人员来说，认真、负责是第一位的，知识不够的可以通过培训来提高，目前煤矿上的人员素质一般能够满足无人开采的要求。”张良说。

再接下来是经济效益的考量。

黄陵一矿1001工作面生产班操作人员由11人减少至3人，整个综采队减员16人。据估算，一年约能增加产值1.4亿元。

据张良介绍，将一个综合机械化开采工作面升级成无人开采工作面，如果是较薄煤层工作面，所需综采自动化控制系统的费用约为采面设备总费用的10%至15%；如果是较厚煤层工作面，大概需要采面设备总费用的5%至10%。当然他所指的是国产综采自动化控制系统，如果是进口产品，价格会高很多，而且用户有可能被附加要求使用一些进口装备，那样设备总成本就会更高。

最终目标是智能化无人开采

天玛公司在进一步完善其遥控式无人开采的软件和系统。“我们今年的目标是实现连续5个工作循环工作面内无人。”黄曾华说，之所以定在5个工作循环，是因为这是一个小班的工作量，如果能够实现，就意味着工作面可以整个生产班内都没有人。

因无人开采领域的初步成功，天玛公司有了向国外推广的设想。“我们以前专门生产液压支架电液控制系统，对美国、澳大利亚的市场没有兴趣，因为美国一共只有50多个长壁开采工作面，澳大利亚只有40多个。而现在，我们可以跟国内的煤机设备整体打包，向他们出口无人开采成套综采设备了，他们一向对于‘无人’的要求更迫切。”张良说。

然而对天玛公司而言，遥控式无人开采只是一个过渡阶段，他们最终的目标是智能化无人开采，就像无人飞机进入自动飞行模式后一样，设备智能地自动运行，人只需要监视就行。

“智能化无人开采的研究，与遥控式无人开采是同步走的，我们一直都在做。”黄曾华说。

要实现智能化无人开采，目前还有一些国际上公认的技术难题需要解决，如煤岩识别、采煤机自主定位以及工作面自动找直等。

由于各个煤矿煤岩特性不一，很难找到一种统一的方法来解决机器的煤岩识别问题。“这个难题已经存在半个世纪了，目前国际上还没有一家公司敢肯定地说自己已经解决了。”黄曾华说。

在工作面自动找直问题上，目前黄陵一矿1001工作面没有出现严重的状况，工作面的推进比人工控制得还要直。但专家认为这是因为该矿地质条件较好，如果碰到倾角较大的工作面，想要让运输机、支架自主排列整齐，不出现弯曲度过大导致的设备损坏，可能就有相当的难度。

天玛公司无人化项目部已经将这些问题立项，作为下一步攻关的重点。“如果进展较快的话，应该3年至5年内，智能化无人开采的工作面就能实现。”张良说这番话的时候语气中充满坚定。