鼎新革故“中国造”----2021年中国矿业盘点之三
装载量数百吨的矿卡，可远程控制的挖掘机，数字化、智能化的选矿厂……应运而生的矿山装备见证着矿业发展的步伐。2021年，是我国智能化矿山科技装备现代化建设进程中具有重要意义的一年，一批批先进设备的应用，不仅大大提高了工作效率，而且有效保障了安全生产。
2021年，不断增长的矿产品需求，加快了高端科技装备发展的步伐。同时，政策方面的利好，也带动了矿山装备的高端化、智能化。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提到，要推动制造业高端化智能化发展，改造提升传统产业，推动石化、钢铁、有色等原材料产业布局优化和结构调整。这意味着，未来几年，我国矿山装备朝着高端化、智能化发展的步伐将更加坚实。
矿山装备大型化、高端化
煤炭资源对于我国国民经济和社会发展具有重要支撑作用，煤炭工业装备的大型化智能化决定着我国矿山智能化的水平和进程，对于智能化发展具有重要意义。
2021年，中铁工业旗下中铁装备研发的“贵能二号”煤矿巷道TBM、SBM全断面竖井掘进机、煤矿巷道快速掘锚一体机，在贵州省六盘水市聚鑫煤矿运输巷项目成功应用，并取得了良好效果。据了解，“贵能二号”TBM开挖直径为6.03米，整机长度约78米，最小水平转弯半径仅为60米，进一步提升了设备掘进施工的安全性和高效性。
安徽阜阳口孜东矿140502智能开采工作面156台7米大采高液压支架2021年也全部安装完成。该工作面具有煤层埋深-1000米、工作面超长和顶底板岩性软的特点。这一成果全面提升了我国煤矿千米深井围岩控制及智能开采技术水平，实现了我国煤矿千米深井安全、高效、绿色、智能开采。
2021年9月，全球首台最大采高ZY29000/45/100D两柱掩护式液压支架样机在东华重工公司总装车间顺利完成装配。据了解，该支架最高支护10米、单机重量超120吨，支护高度以及单机重量均处于世界第一。
高端的设备不仅体现在千米以下深尺度的采掘面上，也有一些采掘辅助装备走在了行业前列。2021年2月份，晋能控股集团山西科学技术研究院有限公司双创中心成功研制出功能全面的大吨位高开口真三轴刚性试验机。该试验机开发的大开口和动载试验功能，可进行高吨位（2600吨）、大尺度液压支架（最大高度8.3米）的点载、偏载和冲击载荷主动加载检测试验，围压可实现1000吨的分缸控制，轴（围）压位移检测分辨率达到0.001毫米，利用超高压预紧缸抵消主缸拉力、变形，突破大型压机形变控制瓶颈，实现了高吨位压机达到9E10N/m国际刚度指标；可更真实地按照井下工作状态检验新设备性能，是目前国内首创功能最全的大吨位真三轴刚性试验机。
井下高效开采带动了井上运输装备的大型化，运输机械从额定载重数几十吨，发展到如今的数百吨，尤其是徐工集团DE400载重达到了400吨以上，体现了我国矿用卡车的高质量载重水平。
露天开采方面，2021年山河智能AT版105吨级宽体矿卡SWK105Z成功下线。SWK105Z是在SWK105基础上衍生的中高端产品。该产品除了在动力调节、制动、节约燃油方面有了不同程度的改观，最主要的是配备了基于云端的GPS终端监控系统，可远程监控诊断大部分故障，提高诊断维修的效率。
2021年10月份，临工重机发布ME105/ME130两大平台的矿用型挖掘机，这种型号挖掘机不仅载重大，在操控方面也有了很大提高，归纳起来体现在“四全一优”：“四全”，即全球开发资源、全球顶端配套、全电控技术、工况全覆盖；“一优”，即实现了宽体矿车与挖掘机的最优施工组合，使矿山开采省心、高效、经济。
临工重机演绎了“国之重器”的非凡实力，向世界发出了中国智造“最强音”。这两款产品具有全球同等吨位动力大、油耗低等特点，其中ME105具有全球同等吨位动力最大，ME130具有操控最轻便的优势。
同样是在2021年10月份，陕西同力重工股份有限公司发布了TLE90A、TLE90B、TLE1053三款新能源系列纯电动非公路宽体自卸车。这3种车型，采用了双电机驱动系统，使用磷酸铁锂电池，提高了整机续航能力。
据了解，TLE系列纯电动非公路宽体自卸车是同力股份为加快矿山转型升级，推动绿色矿山建设向安全、高效、低耗、减排的方向迈进，依托“同力工法”并结合电驱、动力电池等技术进步而成功开发的产品，下一步将不断用于露天开采运输行业。
中联重科也发布32款矿山机械成套产品，既包含绿色节能的新能源产品，又有升级的新一代产品。其中，载重75吨的ZT118HEV，是目前国内吨位最大的混动型矿用自卸车。该车采用增程式混动策略，配备有柴油发动机和动力电池组，综合工况下可节油20%~30%，在降低使用成本的同时也满足了“双碳”目标的要求。
智能化、自动化不断发力
自动化和智能化是未来矿山装备发展的大方向，经过近几年的发展，我国自动化和智能化装备得到了快速发展，自动巡检机器人、智能分捡手臂等一批新兴装备已于2021年应用在矿山中。
2021年12月3日上午，由中信重工机械股份有限公司为青海黄河矿业夏日哈木镍钴矿研制的大型矿用设备——直径9.75×4.88米半自磨机、直径7×11.5米球磨机，在河南洛阳总部顺利完成工厂试车并交付用户。
该装备实现了磨机入料矿石粒度、载荷冲击、衬板磨损、载荷充填率、磨机状态等在线监控，并实现磨机的智能化调控。据了解，该组磨机采用先进双驱变频同步电机驱动技术、大模数开式齿轮设计及制造等关键技术，打造了选矿装备在高寒、缺氧、海拔3400米的大漠戈壁地区的又一靓丽新名片。
2021年11月，晋能控股煤业集团同忻煤矿完成了井下原煤开采智能化操作系统的升级，引进应用了捡矸机器人、防爆巡检机器人、六臂掘锚一体机等智能设备，完成了矿山智能集中管控平台和综采、掘进、通风等14个综合自动化子系统的搭建，让矿工从艰苦的劳动岗位上解放出来。
该矿与科研院所共同开发研制的智能煤矸分选机器人，依托煤矸图像识别、智能控制等技术，可用仿生机械臂分拣抓取80毫米至400毫米的矸石，每小时运行频率1200次，能够代替捡矸工完成80%的重复性工作。
据该矿工人介绍，以前他们是每班12个捡矸工，现在只需要3个智能设备维护工就能完工，实现了自动化减人目标的80%。
无人化技术愈发成熟
技术的广泛应用让无人驾驶和远程控制成为了现实，矿工坐在宽敞明亮的办公室里就可以远程控制井下开采装备，无人驾驶矿卡实现了自动到达指定装卸点、自动避障，智能化程度已达到国际先进水平。
2021年9月，世界首个极寒环境矿山无人驾驶卡车编组项目在内蒙古自治区呼伦贝尔市通过评审验收，项目研究成果填补了极寒地区矿山设备无人化技术领域的多项空白。截至目前，该示范项目累计编组运行5万余公里，土方运输量60余万立方米，最高运行时速达到每小时40公里，超过有人驾驶规定的30公里/小时，无人驾驶系统可动率大于96.7%，无人驾驶运输综合效率不低于有人驾驶，并且大大提高了运输效率。
据了解，宝日希勒能源联合航天重型工程装备有限公司等于2020年5月启动该项目。该公司采用移动通信技术，完成矿区5G SA独立组网、仿真测试、设备静态改造、封闭场地动态调试、极寒气候五车编组连续运行、全天候不间断作业、车内无安全员作业等建设环节。
项目投产实现了“五项第一”：世界首个极寒环境无人矿卡编组运行示范项目，世界首个5G SA独立组网露天煤矿无人驾驶项目，国内首个200吨级以上矿用卡车无人化改造项目，国内首个实现全天候三班无人化编组运行项目，国内首个实现矿用卡车无安全员编组运行项目。
项目在试运行期间，针对极寒气候，采用业内最高配置的耐低温传感器和航空级别零部件和接口，确保在矿区极寒、颠簸环境下运行的可靠性，历经矿区极寒型（零下42℃）复杂气候等工况环境的严格考验，完成了无人驾驶卡车自主编组运行、有人无人矿卡混编运行、多种设备协同作业等测试，项目安全、可靠，系统稳定，建成了一套无人驾驶卡车与挖掘机、遥控推土机、平路机等辅助作业车辆完整的露天煤矿无人运输作业系统。
矿山企业智能化发展，带来了矿用装备研发市场的繁荣，一些国内较为知名的研发机构，针对矿山企业现状开发出了智能化的新产品，如由海克斯康研发的车辆防碰撞系统(CAS)、疲劳预警系统(OAS)、人员防碰撞系统(PA)、主动介入式车辆安全系统(VIS)和跟踪雷达等系统，通过无线通信技术消除了视觉盲点，让车辆拥有了灵敏的眼睛，在任何速度和能见度的情况下，为车辆提供360度感知。
湖南创远运用智能化凿岩、无人驾驶、高精度定位、裸眼3D等先进技术，为客户提供采矿装备与采矿工艺最佳匹配、智能系统与采矿装备高度融合，目前已覆盖矿山穿孔、爆破、运输的全栈式智慧矿山解决方案。为了使地下中小型矿山跟上智能化发展的节奏，还研发了凿岩机器人、装药机器人、撬毛机器人、充填机器人，覆盖了地下矿山全流程。
为矿山插上腾飞的翅膀
“5G+工业互联网”为矿山插上了腾飞的翅膀，矿山企业利用5G工业互联网高速率、低延时的特性，打通了人、机之间的“任督二脉”，实现了物-物、物-人、人-人的全面信息集成和响应能力。
2021年10月19日,全国煤炭行业首个科研创新人工智能计算中心在山西晋城举行发布仪式,该智能矿山创新实验室是由晋能控股集团与华为公司共建，打造矿山“超级大脑”,其核心服务器可提供20P的超快算力，相当于两万台电脑的计算能力，进而推动视频图像增强、设备预测性维护等新功能的上线。
一些科研技术先进企业正利用人工智能、大数据和云计算技术，创新矿山智能操控、决策系统，争取实现生产作业、经营管理全流程智能管控。
在锡铁山铅锌矿，去年实现了有轨设备无人驾驶、远程装矿、采矿数据集成、智能通风、智能排水等功能，机车驾驶员减员80%，矿工和井下值守岗位减员100%，降低了工人劳动强度，提升了采矿效率。据了解，如今该矿在岗职工人数由2015年底的898人，缩减至如今的350人，人工成本累计节约近5000万元。
平朔集团去年启动了东露天矿智能化示范煤矿建设工作，采用国内领先的2.6千兆赫兹和700兆赫频段融合技术，兼顾了传输速度和覆盖广度，支撑了更加丰富的业务场景和应用，促进矿山的数字化、网络化、智能化融合，建设全面感知、实时互联、协同控制的智能化矿山。该矿的5G网络覆盖了东露天矿南帮1260平盘至西向东的爆破、采装、运输、排土等作业区域，为东露天矿无人驾驶卡车和无人值守钻机提供了5G网络服务，不仅满足了其各工业终端设备的传感器信息采集、视频监控、远程控制等场景的网络需求，还用以上传监控图像、传感器信息等数据下发控制指令信息，实现生产作业过程的无人化和智能化。
在海拔3400-4500米的普朗铜矿，我国首个高海拔5G智能矿山投入使用，同时该矿山也成为我国首个实现5G工业应用的有色金属地下矿山。普朗铜矿所有设备都实现了5G智能控制，加速了每步工艺的无缝衔接，整体工作效率提升了64%。矿山员工由传统矿山的3000人规模锐减到700人左右，实现了“少人、无人”生产。
中国矿山装备企业不仅满足国内矿山生产需要，还积极冲出国门，走向世界。中信重工围绕客户需求持续创新，实现高端矿物磨机批量化出口智利、巴基斯坦、俄罗斯等国家。徐工集团不断探索全球工程机械可持续发展，2021年实现了超大吨位400吨液压铲、260吨矿用车首次批量出口高端矿业市场南美洲，再次证明中国制造已经被国际高端市场认可和信任。
尽管近年来中国矿山机械产品的整体制造水平以及国际竞争力在不断提升，部分细分产品已经处于全球领先水平，但是中国矿山机械距离世界最先进水平还有差距。相信随着矿山行业对绿色化、智能化、大型化、成套化需求的不断提高，以及矿山机械产业格局新一轮调整，中国矿山装备产业一定能够不断发力，在矿山领域持续追赶并引领世界发展潮流。
来源：中国矿业报网
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