山西煤机“煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用”项目通过科技成果鉴定

　　近日，一项国际领先的科技成果鉴定从这里向世人发出：国家“十二五”智能制造装备发展专项“煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用”项目，6月26日在太原通过了科技成果鉴定。

　　这是一项了不起的成果。历时三年，是多方共同发力、协同攻关的结果，是煤机企业与煤炭企业自主创新、集成创新、协同创新和“两化”深度融合的典范。它标志着在迈向“中国制造2025”进程中，山西煤机制造业已率先取得阶段性成果。

　　
我国首套千万吨级智能综采装备地面联动试车现场

　　载入史册的一次创举

　　国家“十二五”智能制造装备发展专项“煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用”项目，由太原重型机械集团煤机公司与山西焦煤西山煤电（集团）公司共同承担，并联合平阳重工、山西煤机、山西科达、罗克佳华、向明机械、汾西重工、中国矿大等单位，历时三年共同完成。整套设备总重量达1万吨，研发投入达3.79亿元。

　　为了完成好该项目15个关键核心智能装置的研发任务，太重煤机与西山煤电自承担该科研项目以来，充分发挥各自优势，积极组织平阳重工、山西煤机、山西科达、罗克佳华、向明机械、汾西重工等单位共同参与，并联合中国矿大、太原理工大、太原科大以及国内外知名企业协同攻关，于2013年6月13日在太重煤机工业园区成功进行“三机一架”地面联合试车。2013年9月，在西山煤电晋兴能源公司斜沟煤矿18201工作面投入示范应用。2014年9月14日，顺利通过国家发改委、财政厅、工信部等三部委的项目技术验收。2014年12月，荣获国家工信部颁发的“智能制造装备应用优秀示范项目奖”。

　　2015年6月26日，在科技成果鉴定会上，鉴定委员会给予了极高评价：该项目建立了采区截割煤层地质构造的GIS数字平台，可实现截割轨迹的规划和导航；开发了采煤机姿态实时控制系统，可实现采煤机截割动态轨迹调控；实现了采煤机截割过程的智能控制；建立了综采机组优化协调控制新方法，开发了相关软件，实现了采煤机、支架及运输系统的协调控制与安全高效运行；建立了综采机组运行状态在线监测系统，具备了自诊断、自纠偏、自预警的智能监控功能，实现了综采装备本地和远程监测、控制和故障预警；开发了超大功率采煤机自动调高控制技术、超大功率刮板运输机高压变频软启动控制技术，有效地提高了综采机组运行可靠性。该套装备在山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿18201综采工作面进行示范应用，工作面最高日产达到3.2万吨，最高月产85万吨，具有广阔的推广应用前景。

　　这是太重煤机与西山煤电第二次合作承担的国家科研项目。在这之前，双方就承担并完成了国家“十一五”科技支撑项目“年产千万吨综采成套设备”的研制任务。

　　此次再次合作成功，更增添了双方下一步合作的信心。

　　“互联网+智能综采”的结合

　　实现少人、无人的自动化采矿是当前国际采矿界研究的热点。在这方面，美国和澳大利亚的煤炭企业走在了前面。

　　为追赶世界先进水平，国内科研单位与企业相继开展了采矿机器人（MR）、矿山地理信息系统（MGIS）、三维地学模拟（3DGM）、矿山虚拟现实（MVR）、矿山人员定位等方面的技术开发与应用研究，在煤矿中的应用取得了一定成效。2000年9月，北京开采所与北京煤机厂、德国DBT公司等厂家合作，为铁法煤业集团小青煤矿装备了国内第一个薄煤层自动化无人工作面。2004年7月，山东新汶矿业集团公司从国外引进螺旋钻机采煤新工艺，工人在工作面以外的地点操作机电设备，可完成破煤、装煤、运煤等各工序流程，实现了综采工作面无人化。2005年5月，大同煤矿集团从德国DBT公司引进了一套自动化刨煤机，实现了国内首个薄煤层刨煤机综采工作面无人化。

　　2007年10月，太重煤机有限公司研制成功我国第一台930千瓦智能化电牵引采煤机。中国首个具有自主知识产权的自动化、信息化采煤工作面在潞安环能股份公司漳村煤矿正式投产。

　　然而，这些智能化综采设备功率较小，产量低，成套智能化程度不高，难以满足煤炭行业高产高效的需求。因此，尽快研发超大功率、千万吨智能综采智能成套装备显得尤为重要，这对于地质条件复杂、事故频发的中国煤矿更是具有现实意义。

　　国家战略助力“大国重器”

　　为了贯彻落实国家“十二五”发展规划，国家发改委、财政部、工信部决定联合组织实施智能制造装备发展专项。建立以用户为龙头、以装备制造单位为主体，结合产学研用创新平台，共同开展重大智能制造装备和关键智能部件的联合研发创新。

　　项目依据国家发改委、财政部、工信部“关于智能制造装备发展专项项目（第一批）实施方案”文件精神，于2011年10月，经三部委共同批复，由太原重型机械集团煤机有限公司和西山煤电（集团）有限责任公司，共同组织实施“煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用”项目。

　　项目总投资预算37436.16万元，其中，国家给予1亿元支持。项目以建设煤炭综采成套装备智能系统（包含采煤机智能控制系统、支架围岩智能耦合电液控制系统、刮板运输机智能控制系统、综采工作面集中控制系统等），建成智能型千万吨级安全高效工作面，实现采煤机、液压支架和运输系统智能化控制，工作面自动化生产。

　　该项目历时三年，经各方大力协同攻关，终于研发出井下顺槽控制中心和综采工作面的通讯网络系统、工作面视频图像监控系统、采煤机状态监测系统、故障诊断系统、预警系统、滚筒高度智能调节系统、牵引速度智能调节系统、采煤机仿形切割系统、变频牵引驱动系统、基于GIS系统的煤岩识别系统等十五个关键核心智能装置；研制了MG1100（1000）/2860（2660）-WD智能型电牵引采煤机、ZY12000/28/64D型智能耦合型液压支架、SGZ1250/2×1200智能型刮板输送机、SZZ1350/525智能型顺槽用桥式转载机、PLM4000智能型锤式破碎机、16PZY智能型带式输送机自移机尾、DSJ160/350/4×500智能型可伸缩带式输送机、综采工作面集中控制系统、综采设备智能化管理系统、矿用防爆型智能负荷控制中心等煤炭综采成套智能装备。

　　可以说，这套千万吨智能综采成套装备的研发成功，是中国煤机制造业由“大”变“强”的一个重要里程碑。

　　历时三年“站上”国际领先

　　这套智能综采设备最大的亮点是，成套设备大型化，总重量达1万吨，智能化控制水平较高。其中，采煤机重165吨，装机功率2660千瓦，与之相配套的液压支架、刮板运输机等也都是以“大”为美。

　　该套智能综采设备于2013年9月，在山西焦煤西山煤电（集团）公司斜沟煤矿18201综采工作面进行示范应用。

　　一年多的工业试验表明，该智能综采成套装备在复杂地质条件下，运行正常，平稳可靠，各设备能自动协调运行，实现了采煤机、液压支架和运输系统的自动化控制，并且具有监测监控、自动诊断及故障预警能力，达到了千万吨级综采工作面产煤过程的智能化控制要求。其中，最高单日推进15.5 刀（12.98米），最高日单产3.2万吨；最高月推进410 刀（354.65米），最高月产85万吨，其智能化传输网络速度达100Mbps，单点故障时网络自愈时间小于20ms，网络传输延迟小于1ms，无线网络传输速率达54Mbps，达到了智能型千万吨综采成套装备的要求，建成了我国智能型千万吨级安全高效示范工作面。

　　这套综采设备采用了世界最先进技术与手段。以太重煤机研制的智能采煤机为例，它能自动完成采煤工艺所要求的各种采煤工序，实现与液压支架及刮板运输机协调控制，具备完善的自诊断、故障预警及通讯功能。通过这些智能化模块，能有效地实现煤岩识别、滚筒高度自动调节、牵引速度自动调节，并具有采煤机运行工作状态电流、电压、功率及截割部、牵引部关键部件的转矩、转速、振动、温度等信息进行在线监测、诊断、预警功能，反应速度能在0.001秒内作出。

　　成果鉴定会上，专家委员会主任宋振骐院士对该套设备的研制成功赞叹不已。他说，一是国家立项，意义重大。这么大的项目，国家支持1亿元，没有国家的扶持，没有太重煤机等企业的研发，没有西山煤电公司提供的示范应用，这么大的智能成套装备是不可能顺利研制成功的，更别说达到了世界先进水平。二是成果突出。智能化成套装备技术水平国际领先，智能化系统采用了国内外最先进的技术和手段，关键是多项创新技术填补了国内外空白，并拥有完全的自主知识产权专利51项。三是生产效益，国内外领先。在井下复杂条件下，最高日产原煤3.2万吨，最高月产原煤85万吨，达到了千万吨矿井智能化综采工作面的要求，为中国实现“无人采煤工作面”打下了坚实基础。

　　中国煤机工业协会会长张勇说，该项目最显著的标志是实现了三个“最大”：一是成套最大，总重量达1万吨，建成了智能型综采成套装备千万吨级安全高效工作面。国内已有千万吨级工作面，但智能型的还是首台套，且国内最大。二是功率最大。

　　按照国家发改委、财政部、工信部有关规定，2014年9月，由山西省发展和改革委员会组织并主持，邀请全国有关专家组成验收专家委员会，对“煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用”项目进行验收。验收专家委员会一致认为，该项目实现了最大项目国产化，并达到了国际领先技术水平。2015年6月，又顺利通过了科技成果鉴定。

　　助力山西转型意义重大

　　《煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用》项目的研发，代表着未来煤炭采掘业的发展方向。正因为起点高、难度大，在研发中，太重煤机联合平阳重工、山西煤机、山西科达、罗克佳华、汾西重工、向明机械、汾西重工、中国矿大等单位，协同攻关，终于成功研制出我国首套具有完全自主知识产权的智能煤炭综采千万吨成套装备，实现了煤炭综采成套装备智能系统的感知、决策和执行等智能功能；实现了各设备的相互协调运行；实现了十五个关键核心智能装置（其中关键核心智能装置总国产化率达89.27%）的设计、制造和应用；建成了智能型千万吨级安全高效工作面，形成了高产高效智能开采先进新工艺，安全生产效益和社会效益达到了国际领先水平，具有广阔的市场前景。

　　对于煤炭用户来说，该套装备价格比同类进口产品至少低30%，每套可为示范单位节省设备费用1亿元，配件产品价格与进口配件相比至少降低50%，大大减少了设备运行成本；每套设备年产原煤1000万吨，可新增产值约40亿元；工作面操作人员从12～16人减至4～6人，既节约了人力资源成本，又降低了煤炭生产安全隐患。

　　对于煤机企业来说，该智能成套综采装备的研制与示范应用，其智能化关键技术取得了重大突破，相关研制单位自主创新能力得到了很大提升。目前，该项目已形成了51项具有自主知识产权的专利技术（其中，发明专利23项），多项技术填补了国内外空白，每套设备为煤机制造方新增产值3.37亿元，具有较高的经济效益和社会效益。

　　此外，该智能成套综采装备的应用，还可直接带动常规产品向自动化、智能化方向发展，提高制造企业产品的市场竞争力，提升整个煤机行业的智能化水平，有利于促进国内智能综采成套工作面的国产化，对煤矿安全、高效开采起到重要技术支撑作用。

　　我国的煤机制造业与世界先进水平相比，仍有一定的差距。特别是在煤矿井下智能综采成套研制方面，由于起步晚、投资大、经验少等原因，无论是研发水平，还是实际运用，目前都属于起步阶段。正因如此，此次由太重煤机公司与西山煤电公司牵头完成的国家智能制造装备发展专项“煤炭综采成套装备智能系统开发与示范应用”项目，才显得意义非凡。