信息技术支撑起安全的露天矿
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2003年,伊敏露天矿提出并大力推进了数字化露天矿建设,建立完善了安全高效生产智能监控与管理决策系统,自2001年以来,伊敏露天矿杜绝了死亡事故、轻伤以上的人身伤害事故、一般设备事故和恶性电气误操作事故,连续9年被评为全国煤炭工业特级安全高效露天矿。
在东北辽阔的呼伦贝尔草原上,有一个高度现代化的数字露天矿,它就是国务院批准的国内第一家煤电联营工程主体配套项目——华能伊敏煤电有限责任公司伊敏露天矿。
近年来,伊敏露天矿不仅形成了与坑口电厂煤、水、土、灰、电紧密联系的典型循环经济和节能环保发展模式,而且大力实施了数字露天矿建设,建立了安全高效生产智能监控与管理决策系统,保障了企业的连续安全高效生产。
2010年6月25日,《伊敏露天矿安全高效生产智能监控与管理决策系统》项目,还荣获了中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖。
用信息技术提升矿业生产
伊敏露天矿矿长高登来介绍说:＂伊敏露天矿建设现代化数字矿山企业的梦想,萌发于2002年、2003年的相关产业政策。＂
当时,国际上一些大型露天矿山,已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划,并与采场设备相联系,形成安全动态管理与遥控指挥系统。而国内一些露天矿,虽然生产规模也比较大,工艺也比较先进,设备大型化和自动化程度也比较高,多数矿山企业还建设了以光缆为基础的高速企业网,但由于长期以来一直处于劳动密集型的机械化初级水平,管理比较粗放,效率比较低下,尤其是生产事故多发频发。
从2003年年初开始,伊敏露天矿便与煤炭科学研究总院沈阳研究院等科研单位展开了技术合作。高登来介绍说,＂当时的总体思路就是利用数字地球技术,将采矿技术与数字地球技术相结合,形成一个以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础的能对对生产环境进行多分辨率、多尺度、多时空、多种类三维描述的矿山模型,用以改进生产工作。＂
通俗地说,就是用数字的方法,将伊敏露天矿的有关生产活动及相关环境时空变化装入电脑中,形成一个模拟查询系统,并实现在网络上的流通,使之最大限度地为伊敏露天矿的日常生产和现场管理服务。
建设数字化露天矿管理平台
数字化露天矿建设是一项庞大的系统工程,其建设过程是企业流程再造和资源整合的过程。在具体建设过程中,工程技术人员首先整合了原有的信息系统。
从1997年开始,伊敏露天矿便先后建立了卡车自动化调度系统、管理信息系统(MIS)、疏干集控系统、破碎-皮带集控系统等,建设了以光纤为基础的高速企业网。这些系统的应用,为伊敏露天矿生产、经营、安全管理提供了先进的技术手段,并取得了良好的经济效益和社会效益,但这些系统基本处于独立运行阶段,只是在一定程度上实现了数据共享,系统综合性能未能充分发挥出来。此外,还有部分业务没有实现信息化管理,某些系统还需要进一步完善。
为了解决这些问题,2003年-2008年,伊敏露天矿与煤炭科学研究总院沈阳研究院合作,探索、建立了露天矿安全高效生产智能监控与管理决策系统。
该系统整合了伊敏露天矿已有的或正在实施的13个信息系统(包括:矿床地质模型系统、采矿计划系统、测量验收系统、采矿模拟系统、边坡管理系统、地理信息系统、GPS卡车调度系统、疏干排水集控系统、供水监控系统、供电监控系统、电铲运行参数监控系统、管理信息系统、决策分析系统),这些系统涵盖了伊敏露天矿的生产、维修、调度、经营、管理等各个方面。不仅有效地处理和解决了这些系统在应用过程中存在的问题,而且由此形成了以＂2大平台、6大层次、4大结构＂为核心的数字化露天矿总体架构和管理平台(2大平台:统一的传输网络平台、统一的数据仓库平台;6大层次:基础数据层、模型表述层、设计模拟层、执行控制层、管理层、决策层;4大结构:技术应用、过程控制、信息管理、决策分析)。
在该平台上,伊敏露天矿实现了资源与开采环境的数字可视化、技术装备智能化与生产过程控制自动化、管理与决策科学化、矿山开采的安全化和环保化、信息传输网络化与资源高度共享化,从而可以更深入、更有效地为露天矿生产、经营和管理服务,为矿山持续、高效、科学的发展提供重要保障。也就是说,伊敏露天矿管理人员也可在办公室里生成矿床模型、矿山采掘计划,并与采场设备相联系,实现安全动态管理,进行遥控指挥。
保证生产安全全面监控
数字化露天矿管理平台的形成和应用,保证了安全高效生产智能监控系统对生产过程的全面监控。高登来介绍说,该系统集生产过程控制、信息集成共享、安全高效智能监控、生产模拟与决策分析于一体,将伊敏露天矿的生产经营与安全管理有机的结合起来,成功实现了＂科技兴安、科技助安＂等发展模式,为伊敏露天矿的安全生产带来了巨大的变化。
以露天矿中高边坡等安全生产难点来说,伊敏露天矿南帮存在变形区,威胁到煤炭的安全开采。为此,矿里建设完善了边坡监控系统,购置了GPS边坡监测设备,并建立了GPS连续运行基准站和边坡监测数据分析系统,能不间断地开展GPS边坡测量,实现对边坡稳定情况的全天候的安全监控。
边坡监测系统运行中,测量人员对变形区位移情况进行连续跟踪测量,并及时将数据发布到共享平台上,专业技术人员通过对数据的分析,掌握了边坡的变形情况,提出了＂控制开采、内排压脚＂的技术处理方案,成功的保持了东南帮边坡的稳定,保护了南帮地表建筑物和地下管网设施的安全。
在南帮煤炭的开采过程中,该系统又提供了大量的边坡变形及分析数据,专业技术人员根据数据,及时调整采掘进度,在历时8年的开采过程中,保证了南帮滑坡区域和淤泥区的开采安全。＂8年来,南帮安全地多采出煤炭188万t,创造了巨大的经济效益,边坡监测系统为此提供了重要保证＂ ,高登来介绍说。
再以露天矿坑底积水等安全防范重点来说,该矿的疏干集控系统,能对水泵电机的运行数据、工作状态、运行故障等实行实时监控,能保证疏干排水系统始终处于稳定运行状态。矿里的供电系统,也能在发生故障时自动报警,远程控制闸刀开闭,同时提供故障点区间,为工作人员查找、排除系统故障提供准确信息,缩短维护、维修时间,保证疏干水泵等电气的正常运行。
此外,像卡车自动化调度监控系统、电铲监控系统、供水监控系统等,都发挥出了各自的作用,高登来介绍说。卡车自动化调度监控系统一方面提供了安全监控手段,另一方面提高了司机工作的自觉性,减少了司机超速等违章现象,尤其是系统具有的运行回放功能,对追查异常事件、采取防范措施具有重要意义。而电铲监控系统,能在线监测电铲的提升、推压及回转电流与电压参数,使技术人员及时掌握设备的运行状态,为电铲设备检修、故障分析排除提供了有效的技术数据支持。各个系统的形成和应用,充分发挥出了安全高效生产智能监控功能。
促进了现场安全管理
数字化露天矿管理平台的形成和应用,还充分发挥出了安全高效生产管理决策系统的作用,取得了显著的管理效益和社会经济效益。
以管理信息系统来说,该系统为信息共享搭建了先进的管理平台,提高了管理人员的工作效率。全矿现有员工1053人,生产规模1500万t,但全矿管理人员不足60人,体现了精干高效的现代化企业管理模式。管理人员的日常工作不仅实现了计算机化,而且还可通过MIS系统的数据共享,减少不必要的重复工作。
目前,管理信息系统涵盖了伊敏露天矿生产经营管理中的各种数据信息,包括人员信息,生产数据以及各种综合信息,通过对这些信息的整理、分析,能为公司管理层提供辅助决策的第一手资料。比方说,管理层通过卡车调度系统和信息管理系统,就可以了解和掌握生产状况、设备运行情况、备品配件储存情况、电量燃油消耗情况等。
再以地理信息系统来说,该系统实现了空间数据从图形、图像单独管理,到面向GIS图形、图像、属性信息一体化管理的飞跃,使露天矿关于空间基础信息的获取、使用、管理产生了质的变化,在GIS统一的平台上实现了地理空间数据的共享,为矿区生产、建设、规划、决策等工作,提供了翔实的地理空间信息和可视化手段,对施工中如何保障供水、供电、供暖、通讯等线路安全,提供了有力的技术支持。＂比方说水淹分析功能,就可有效保证雨季生产安全和设备安全＂。
数字化露天矿管理平台的应用,还促进了伊敏露天矿生产能力和原煤工效的提高。全矿减少作业人员185人,提高生产效率约8%;降低卡车间断工艺系统运距约0.3km,从而节省了大量的油料消耗。目前,全矿全员生产工效已由2003年的42.25t/工提高到2009年的84.21t/工,步入全国先进水平行列。
数字化露天矿建设,提高了伊敏露天矿的安全管理水平,为整个露天矿的安全生产奠定了基础,自2001年以来,伊敏露天矿杜绝了死亡事故、轻伤以上的人身伤害事故、一般设备事故和恶性电气误操作事故,连续9年被评为全国煤炭工业特级安全高效露天矿。(本文图片由李继提供)
编辑 余茂君