以智慧制造为矿山企业本质化安全赋能

胡意湘

党的二十大报告把安全生产纳入国家安全进行部署，对安全生产提出新的更高要求，明确提出以新安全格局保障新发展格局，为做好矿山安全生产工作提供了根本遵循和行动指南。富蕴蒙库铁矿有限责任公司（以下简称“蒙库矿”）深入贯彻党的二十大精神，按照习近平总书记“坚持人民至上、生命至上”“安全第一”“統筹发展和安全”“始终保持如履薄冰的高度警觉”的要求，坚持“安全第一、预防为主、科技支撑、综合施策”方针，坚决打好安全生产主动仗，始终保持“时时放心不下”的责任感，统筹企业生产经营与安全的关系，以高水平安全为企业高质量发展保驾护航。

近年来，蒙库矿通过推动以“机械化换人、自动化减人、智能化无人”和智慧制造为重点的新一轮高水平安全生产，实现了智慧制造与安全生产深度融合，为企业安全生产提供了可靠的技术保障。通过推动采掘运输设备机械化智能化改造升级，实现井下采、掘、支、运及选矿等环节的智能化连续作业；推动固定设备设施自动化控制系统改造，实现井下固定设备、设施场所无人值守、地表远程集控；推动入井人员身份验证、井下人机定位、通信联络等信息化建设，实时管控井下流动作业人员及设备；推广大数据、工业互联网、5G、人工智能等技术设备，促进采掘运输装备智能化升级，减少了井下作业人员，提高了安全本质化水平。从2022年起，蒙库矿先后投资2.38亿元，对重点监管的19种工艺实行自动化改造；对16个工作单元操作实行机械化换人、自动化减人、智能化无人改造；对重大危险源实行远程智慧监控，重要设备设施机械化巡检率达到90%；实现地下矿山井下作业人员每年下降10%的目标。

以智慧制造和技术创新为牵引，为矿山企业全方位提升本质化安全水平提供新动能

智慧矿山建设是一项复杂的系统工程，也是一个积跬步至千里的过程。多年来，蒙库矿在自动化、信息化建设的基础上，按照“四个一律”（现场操控室一律集中、操作岗位一律采用机器人、运维监测一律远程、服务环节一律上线）的要求，聚焦企业生产关键环节及重点部位，紧扣“精品、智慧、安全”主题，建立和完善智慧制造工作机制，大力推进“少人化、无人化、智能化”生产管控模式，从安全、健康、环境、生产、效率效益等方面，全面推进智能装备、物联网、大数据、人工智能、5G、虚拟现实等前沿技术在冶金矿山生产现场的融合应用，构建包括采矿、选矿、生产辅助系统的自动化控制、在线监测、无人值守、控制指挥等全流程智能化基础系统，通过数据采集系统实现数据上传、数据共享，构建智能管控专家系统、智能管控平台、智能矿山管控系统（3D可视化系统、生产管控系统、CAD可视化系统），逐步实现现场安全状况、运维保障，工序远程操控、基地统一集控，进一步降低了劳动强度，改善了工作环境，提升了企业安全本质水平。2017年蒙库矿推进各工序机械化作业，截至2022年12月，先后投入凿岩台车、铲运机、撬毛台车、喷浆台车、破碎台车和锚杆台车机械化设备共计42台，投资总计1.03亿元，井下生产全流程机械化作业覆盖率达到93%。

为了消除3D岗位（脏、累、险岗位）安全隐患，蒙库矿投入皮带巡检机器人、品位在线检测机器人、粒度在线检测机器人、浓度检测机器人并运用智能凿岩台车、铲运机无人驾驶、电机车无人驾驶等技术，实现了人机分离、数字化监控。使3D岗位完成从“人工操作”向“机械化作业”再到“远程操控”最终达到 “远程智能化作业”的“蝶变”。职工坐在智能管控中心轻按按键，各系统就能“闻”令而动，各工作面井然有序。这一转变让矿山人憧憬已久的“智慧梦”变成了现实，也从根本上实现了安全本质化。

矿山巷道掘进工作以往采取人工掘进的方式。作业人员手持气腿式凿岩机，长时间处于作业面附近，顶板、边帮岩石易受凿岩机振动而共振脱离岩体，安全风险大。为了改变这一现状，蒙库矿从2020年开始，采用台车掘进技术，工人在液压凿岩台车操作台中作业，噪声较低，效率高，工人远离作业面。目前蒙库矿井下配备了14台凿岩台车，实现了井下开拓、采准施工全覆盖，工作效率提升近一倍，每个作业面减少两名作业人员，精减掘进人员55%，提升了人员配置效率。

人工支护是井下最危险的作业环节之一，人工支护穿孔过程中产生的震动，会加剧周边岩体的二次破坏，极易诱发冒顶片帮事故。为解决这一问题，蒙库矿于2021年引入锚杆台车进行支护作业，实现了锚杆和网片同时施工。减少作业人员两人，操作平台使作业工人远离危险源（有线远程控制），有效提高了支护过程的安全性，达到自动化减员的效果。

针对人工施工切割天井作业中作业人员手持气动凿岩机，在高空作业与有限空间作业，安全风险大，作业环境差、效率低的问题。蒙库矿采用一次成井替代人工施工切割天井技术，形成了一条完整的机械化作业线。与普通作业比较，不仅改善了作业条件，还减轻了劳动强度和降低了安全风险，缩短工期67%，提高工效60%以上，减少作业人员3名。

聚焦关键工序智能化升级，踔力打造基于大数据智能决策于一体的本质安全型矿山

蒙库矿牢固树立“以人民为中心”发展思想，坚持“安全第一、预防为主、科技支撑、综合施策”方针，大力推动本质安全、资源集约、绿色高效的智能矿山建设，聚焦企业生产关键环节及重点部位，实施机械化作业替换人工作业、自动化生产减少作业人员、智能化管控实现无人伤亡的战略，提升本质安全水平，为确保职工群众生命健康和企业财产安全提供强大科技支撑。

蒙库矿依托工业互联网技术，聚焦关键工序智能化升级重点攻坚，通过蒙库矿智能管控中心、数据中心机房和企业内部网络、工业控制网络、井下5G专网、信息化网络、视频监控网络七大系统，实现了矿山资源数字化、采选生产过程智能化、安全管理集成化和矿山全流程少人无人化生产，采用智能管控系统、中深孔作业智能控制、有轨运输系统无人驾驶和地质资源的数字化管理，面向业务驱动实现智能化生产管控。改善了作业环境和降低了职工劳动强度，使作业人员远离工作面，降低了安全风险，提高了安全生产科技保障能力和水平，有效防范和遏制了安全事故的发生。

在采矿区域，蒙库矿引进世界领先的安柏拓中深孔智能凿岩台车，这一智能凿岩设备，具备穿孔作业全流程无人化控制、作业流程数字化管理、自主行走等功能，可实现1名操作人员控制4台凿岩台车。该设备的投入使用，将井下作业直接提升至地面远程操控，使作业人员远离地下，极大改善了操作人員的劳动作业环境，降低了安全风险，提高了安全生产技术水平。2022年6月，蒙库矿与中冶武勘共同研发铲运机智能管理系统，克服井下复杂场所中爆破回采工艺环节下定位和通信问题。采用国内先进技术装备，融合SLAM（同步定位与地图构建）技术、自主导航技术，首次实现复杂采矿环境下铲运机半自主无人驾驶（自主行走—自主卸矿—自主行走）与一控多模式，最终实现铲装作业可视化管控、作业流程定位追踪和全流程无人化控制，有效减少人机接触，防止因人的不安全行为和物的不安全状态所引发的安全事故。

在选矿区域，蒙库矿以“智慧制造、效能提升、本质化安全”为核心，全力推进“黑灯工厂”模式，不断提升设备智能操控水平，实现集中与远程操控。完善升级设备在线监控装置，搭建立体式监控平台，提升设备在线检测、状态判断和预测预控能力，提高设备检修计划实施准确率，降低检修频次和作业风险。通过智慧专家系统和5G信息化网络在选矿区域的应用，从全流程综合优化的角度，根据操作参数与工艺指标之间的相互关系，对不同工段的多个操作参数进行在线协同优化，最终实现磨选一体智能化控制，不仅有利于稳定生产过程，保证产品质量，提高金属回收率，而且实现了对作业路线、点位、时长等指标的实时监控，形成智能化安全屏障。

打造智慧矿山管控平台，加强信息化标准建设，推进安全生产治理再上新水平

建设智慧矿山是实现矿山安全生产、保障企业可持续发展、提高市场竞争力的重要手段，也是国内外矿山发展的趋势。从2017年国家出台《安全生产“十三五”规划》强调“机械化换人、自动化减人”，再到2022年8月科技部发布《关于支持建设新一代人工智能示范应用场景的通知》，智慧化在百年矿山掀起了一场全方位、系统性变革，也为蒙库矿智慧矿山建设按下了“快进键”。

蒙库矿立足自身实际，制定了智慧化、本质安全型矿山战略实施方案，方案明确了将工业互联网、大数据、数字孪生、5G通信、无人驾驶等先进技术与“开采工艺提升、采掘效率提高、少人化无人化、保障本质化安全”理念融合，设定了全流程、全方位、全周期、全系统的智慧化、本质安全型矿山建设实施路径。针对各生产单元和产线进行智能化升级改造建成的26个子系统之间数据相对独立，缺乏覆盖全矿山的集控系统这一问题，蒙库矿根据自身实际需求，投资1.35亿元，建成了蒙库矿智慧制造“最强大脑”——智慧管控平台及基地资源数据库。其中，智能生产管理及安全管控平台是结合蒙库矿生产和安全现状的实际需求量身定制的，以“工业互联网平台+工业APP”为框架，采用“云、网、边、端”协同的设计思想，包含地测采执行系统、生产管控系统、采矿生产协同APP和三维可视化管控系统。通过整合、优化以“矿石流”为主线的全产业链全生命周期的管理流程再造，打破了各单项独立环节的“小闭环孤岛”，形成包括安全生产在内的，面向生产全流程、管理全方位、产品全生命周期的智慧制造模式，让数据“破圈”，让业务“跨界”，赋能企业转型升级，大幅提升矿山数据共享、专业协同和安全智能管控能力。

2022年建设的三维可视化管控系统，以井下矿生产的三维、全景、可视化管控为目标，实时展现井下生产状态，打造透明采场，解决在同一时空虚拟环境下生产与管理各子系统的仿真展示、可视化管理、辅助生产以及综合分析与决策等关键问题，动态展示井下各生产要素安全态势。

利用数字孪生技术，智慧矿山管控系统在三维仿真空间内1∶1还原了蒙库矿的生产全景、全流程、全信息要素。通过对所有生产数据、安全数据、设备数据的多角度、全方位的透明化、可视化管理，实现对整个矿山运行状态的有效监控和管理。同时从生产视角出发，结合采矿工艺流程特点，构建了调度、安全电子围栏、紧急疏散等管控功能，辅助提高现场的生产指挥能力。蒙库矿在三维可视化管控系统中还预留了强大的拓展功能，未来在本期项目基础上逐步融入线路导航、生产计划模拟、生产流程仿真、安全培训等功能。同期建成的采矿生产协同APP实现了基础业务的碎片化数据采集与管理，利用移动互联技术，实现矿山生产部分基础业务的移动化数据采集、查看，提高数据共享度，实现生产报表的移动管理、办公流程高协同、高运转及动态生产、安全监控。

除此之外，2022年，蒙库矿围绕安全、绿色、智慧、高效、可持续五个维度，打造“五星矿山”，深度推进“三跨融合”智慧制造2.0建设和智慧本质安全型矿山建设，通过信息化系统（蒙库矿生产智能管控系统、安全环保管控系统）的上线，实现了蒙库矿信息化、智能化和安全管理水平的跃升，为实现西北矿山智慧制造引领者的目标奠定了坚实基础。

“志行万里者，不中道而辍足”。蒙库矿作为宝武资源旗下的国资央企，面对新要求、新使命，公司坚决贯彻党的二十大精神和习近平总书记重要指示批示精神，坚持安全和发展双轮驱动，将“智慧+安全”作为加快推动企业本质化安全的全新引擎，加快完成企业数字化转型，不断推进安全生产治理体系和治理能力现代化，以新安全格局保障新发展格局，以高水平安全助力高质量发展。