给煤炭企业带三利好 万亿煤矿智能化新基建如何看?

 新闻资讯     |      2020-04-06 10:54

近日,国家八部委出台了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,各界广泛关注。我们信达煤炭研究团队相继组织多次会议,围绕煤矿智能化市场空间、技术路径、相关投资、应用效果与前景等开展研讨。总体上看,煤矿智能化是煤炭行业现阶段的一个现实需求,是煤炭行业发展的必然趋势,前景广阔,同时也是国家新基建领域的重要环节,其在减人提效、安全环保等方面呢具有突出优势,企业积极性普遍较高,加之政府相关政策推动,即将迎来一个快速增长期。

国家八部委出台的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,明确了煤矿智能化发展的目标、主要任务和保障措施,对采煤、掘进、运输、通风、供电、选煤等环节的智能化发展具有重要的指导意义。

目前,最核心也最难以实现自动化和智能化的环节有两个,一是采煤,二是掘进。这两个环节面对的地质条件和作业环境很复杂,牵扯的技术难题多,危险系数高。

尽管智能化开采难度很大、应用环境非常恶劣,但我认为,整个智慧矿山在未来的5年到10年会有上万亿元的市场空间。

单矿建成智慧矿山的投入,与产多少煤、有多少综采设备、每一套综采设备的规模有关。建设一个智慧化矿山,大概要5亿元到10亿元的投资,仅仅智慧化这一块,每个综采工作面要投资2000万元左右。按照2021年基本实现少人化和无人化这个目标测算,将大体产生400多亿元的市场空间。

近年来,智慧矿山市场的机会和潜力也在逐渐显现,不少企业开始参与到煤矿智能化中来。一些民营企业,如百度公司等,也在向煤矿智能化和智慧矿山方向投资和攻关。这对煤炭行业来说,尤其是对技术进步而言,是个好事情,但煤炭行业实现智能化开采尚存障碍。

在技术方面,很多智慧矿山的建设项目还在筹划阶段。在最好的条件下,国内已有企业可以实现阶段性采煤工作面无人,但是长期连续的无人化工作面,现在还有很多技术问题需要解决。以2014年成功研发我国第一套智能化综采工作面控制系统的中国煤炭科工集团天玛公司为例,目前,该公司基本能满足少人化,但完全的无人化还没有达到常态化应用的程度。实现真正的采煤无人化基本上有两个方向,一是基于远程视频干预式的无人化,二是基于GIS系统、通过透明工作面实现智能化。实现采煤无人化的两条路子,目前都有机构在研发,但仍需比较深入的攻关和研究。

在设备方面,技术升级必然会让一些老的设备进行更新。智能开采最关键的就是对设备进行自动控制。传统的采煤用支架加采煤机来进行,是用人工操作的。现在要用智能控制系统来进行控制和操作,这些控制系统相关的设备跟技术,包括软件、传感器技术都要进行升级。智慧矿山要针对整个煤矿生产运营全环节在原有设备基础上进行数字化、智能化改造。简单估测,全国综采设备大概有3000套,按照5年的生命周期计算,大概每年有600套设备需更新升级。

要实现自动化开采,设备之间的协调也相当重要。例如采煤机和支架、溜子之间的相互配合,以前人工操作时,设备之间互不干涉、互不影响。实现自动化以后,配合关系就非常突出。因此,智能化以后大的方向是以智能化控制系统为控制中心,把整个设备成套来给用户提供,这是最好的解决方案。

另外,《指导意见》明确在2021年基本实现少人化和无人化,而当前全国智能工作面供应商的产能距这一要求尚存距离。对于煤炭企业而言,不是说上了智能化系统,就一定能实现智能化开采。智能化系统需要技术支撑,需要设备的可靠性保障,还需要管理者的管理水平,还有操作使用人员的技术维护。上了智能化系统,能不能用好?这是个问题。

因此,对于煤炭行业而言,需要积极参与市场竞争,加快研发的进度。对于煤炭企业而言,不仅要用好技术,还要加强组织管理和系统运用,真正发挥系统效能。

随着人员结构的变化和社会的发展,煤炭行业正在发生巨大的变化。在过去20年的时间里,煤炭行业完成了从人工作业向机械化作业的转变,目前正在从机械化向智能化方向转变。《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的出台,符合当前煤炭行业转型发展需要。

智能化改造不仅是煤炭行业发展方向,还将让老旧矿井重新焕发生机,给仍有生产潜力的老旧矿井带来“第二春”。

兖矿集团鲍店煤矿是上世纪80年代建成的相对比较老旧的矿井,采用机械化采煤,正常年产量在600万吨左右,核定产能650万吨/年。

2019年,兖矿集团对其在山东省内的7个矿井进行了智能化改造,单纯采掘智能化方面的投入就将近10亿元,其中包括鲍店煤矿。

一个老旧矿井的生产规模在500万吨/年至800万吨/年的水平,投资额应该是在8000万元到1亿元,当然也要看设备总体状态和以前的基础条件。

鲍店煤矿参与智能化改造的工作面是G302综采工作面。兖矿集团对其进行了液压支架的改造,包括电液控制系统,惯导系统等,还有电气设备的升级,总投资近5000万元(仅为改造费用,不含基础设备投资)。兖矿集团对该矿的主干网络、巡检岗位监测的投资在2000万元至3000万元之间。

投资带来的效益是可观的。在进行自动化改造之前,鲍店煤矿采煤工作面每班一般控制在20人至25人。目前,鲍店煤矿每班在班人数控制在7人至10人,减人效果显著。同时,职工劳动强度降低40%至50%,改造效果显著。长期来看,自然减员基本上能够补偿投资的额度,这其中有一个长期效益和短期效益的关系。

从社会整体经济社会发展水平来看,传统的煤炭企业依靠人力传统作业方式难以为继。一方面,老旧矿井招收年轻职工有困难,年轻人从事体力劳动的意愿大大下降;另一方面,年轻职工对于智能化和信息化的手段接受程度,远比二三十年前的职工要好得多。而对老旧矿井进行智能化改造,正是解决这个问题的根本手段。

从企业自身需求的角度来讲,自动化升级改造是必然趋势,是社会发展的需要。作为煤炭企业,是有足够的内生动力去推动智能化升级和改造工作的。兖矿集团从2017年开始着手这方面的工作,2019年下了大力气,取得了较好的成效。

兖矿集团和过去一年用于智能化改造的费用有10多亿元,主要是对山东本部矿井做一些智能化的升级和改造。未来,一些智能化方面的控制设备和控制技术,比如智能刮板机的智能控制系统、液压支架的电源控制系统、远程智能化系统等,都是智能化升级改造过程中的重要投资方向。

《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的印发,为煤炭企业智能化发展增加了信心。

不少企业在刚接触智能化时,止步于高投入和高门槛,望而生畏。煤矿智能化到底是干什么的?煤炭企业应该怎么干?

其实理解起来很简单,要搞煤矿智能化,就是要建一个网,做一张图。所谓的建一个网,就是在井下要建万兆网络,原来我们网络一般都是千兆网,要升级成万兆网,还要建5G的无线网。所谓的一张图,就是井下采、掘、机、运、通所有的系统在一张数字化图纸中。这就需要煤炭企业有一个集成平台。

目前,平煤集团集成了六大平台。一是综采工作面和综掘工作面平台,以平煤集团十矿为例,该矿综采工作面24130工作面,从转载机、刮板机、皮带机和集中控制系统全部更新。二是井下所有可视化项目平台,实现整个矿井可视。三是所有自动化系统平台。四是集成全六大系统平台,比如瓦斯监测、人员定位等。五是集成大数据分析系统平台,为集团决策提供数据支撑。六是移动信息平台,让决策者通过手机、平板电脑随时掌控整个矿井。

煤炭企业可以先从示范矿井入手,分门别类推进。2019年,平煤集团搞了3个智能化示范矿,分别是中煤层煤矿、薄煤层煤矿、厚煤层煤矿。

在投资方面,十矿为全投资,2019年投资了2亿元。下一步,平煤集团计划2019年至2021年让15个矿井全部实现智能化,总预算大概为25亿元。

关于设备的投资,在整个投资中的比例分为三部分:基础设施占10%,集成平台占10%,滑板机、运输等设备类投资占80%。关于供应商的选择问题,主要是两类,一类是设备供应商,另一类是集成商。

在收益方面,从目前来看,智能化不会特别明显地增加企业短期成本,长期来看成本是下降的。首先说减人,十矿24130工作面上了智能化工作面以后,现在是每班9人,原来每班需要25人至30人。综采队由原来的160人减到现在的59人,减少的101人被安排到平煤集团其他产业。通过智能化改造,首先做到“两个取消”,一是取消夜班,原来三班倒,现在晚上的班不用上;二是周六、周日上班。

另外,智能化直接带来了生产效率的提高。目前,十矿每个月新增产量3万吨,一年可增加30多万吨,吨煤成本显著降低。平煤神马集团人员成本占吨煤成本的一半左右,人员的减少对成本增加有正向作用。更重要的是,井下的人少了就安全了,安全是更大的事,这是最好的社会效益。

我建议煤炭企业一定要有一个自己的智能化运维团队,实现统一运维。让专业人员满足智能化改造进化升级的需求不是一蹴而就的,需要煤炭企业在项目的建设中锻炼团队,在学习中掌握这些技术,这是一个过程。

《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的发布,与煤炭市场对先进装备、技术及成套解决方案的需求相契合,与国家、行业对安全、高效、绿色、智能的高质量发展要求相契合。

对于煤炭企业而言,有三方面利好:一是市场利好。煤矿智能化全面加速发展为煤机装备带来新的、更大的需求。二是技术利好。一些煤炭企业近年来在智能化技术开发方面做了大量工作,智能化的市场需求有利于技术成果市场转化。三是政策利好。各级政府和行业会随着指导意见的发布出台一系列引导实施政策,将在资金、项目上给予更大更多支持。

新形势、新要求以及新的发展机遇下,煤炭企业向智能化转型升级的同时,也促进自身转型升级发展。

《指导意见》对智能化矿山投资水平及未来投资趋势的影响主要表现在以下几个方面。

从煤炭行业层面来看,《指导意见》的覆盖面非常广。既要加快现有煤矿的智能化改造,又要提升新建煤矿智能化水平,以“2035年实现所有各类煤矿实现智能化”为最终目标,涉及所有生产矿井和新建矿井。

具体到煤矿层面来看,《指导意见》提出要实现煤矿开拓、采掘、运输、通风、洗选以及安全保障、经营管理等过程的智能化运行。从煤矿垂直角度分析,煤矿智能化既需要覆盖现有矿井及新建矿井,又要覆盖煤矿的各个环节。从设备角度分析,宁夏天地奔牛公司的刮板输送机只是井下工作面生产系统中的一种装备,还需要其他的设备、系统在智能化方面得以提升改进,如液压支架、采煤机、皮带机、安全系统等,智能化还将从智能工作面到矿井,从矿井扩展到智慧矿山的建设。

从煤矿智能化发展层面来说,一是需要智能系统基站、远端控制平台等基础建设;二是需要煤机等装备智能化改造或购置;三是需要交互式信息平台、数据分析系统平台等软硬件建设;四是需要各子(分)控制系统和控制技术的相互衔接与融合,如综采的子系统、综掘的子系统、安全的子系统、提升的子系统等融合形成整个矿山的智能化成套控制系统。

关于煤矿智能化建设,煤炭企业的内生动力主要体现在四方面:一是智能化可促进煤矿安全保障能力不断提高;二是智能化建设可使设备故障停机率降低,如采煤高度自动化、自主化以及超前预知的主动性故障诊断等能力,可大幅提升设备可靠性和故障维护便利性;三是可通过机械化、电气化和信息化等手段提高人均工效;四是可提高回采率和资源利用率。基于煤层赋存条件的自适应感知控制等智能化技术将使煤炭开采更精准,资源浪费更少。

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