机械化换人自动化减人科技强安专项行动试点示范实施方案模板.docx
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机械化换人自动化减人科技强安专项行动试点示范实施方案模板.docx
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机械化换人自动化减人科技强安专项行动试点示范实施方案模板
“机械化换人、自动化减人”科技强安专项行动
试点示范
实施方案
枣庄矿业集团高庄煤业有限公司
二零一五年七月
一、基本信息
试点示范名称
矿井采掘装备、自动化控制升级改造
项
目
牵
头
单
位
信
息
单位名称
(盖章)
枣庄矿业集团高庄煤业有限公司
邮政编码
********
通讯地址
山东省微山县付村街道办事处高庄煤业有限公司
负责人
姓名
孙国光
职务/职称
经理/高级工程师
联系人
姓名
刘小平
职务/职称
副经理/高级工程师
办公电话
移动电话
电子邮箱
传真
项目执行时间
2015年7月14日至2016年8月30日
总经费
13240万元
申报级别
□国家安全监管总局试点示范□省级试点示范
所属领域
煤矿□金属非金属□危险化学品□烟花爆竹
创新类型
自主创新集成创新引进消化□国外进口
参
与
单
位
三一重工股份有限公司
山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司、久益集团鸡西煤矿机械有限公司
北京广大泰祥自动化技术有限公司、徐州上若科技有限公司、唐山开诚电控设备集团有限公司
徐州大恒科技有限公司、徐州兆恒科技有限公司、枣庄新远大装备制造有限公司
一、试点示范概况
1.企业基本情况。
高庄煤业有限公司隶属于枣庄矿业(集团)有限责任公司,省属国有重点煤炭企业,主要从事煤炭开采、洗选、销售,生产能力核定为320万吨/年,2014年生产原煤304.09万吨,营业收入********万元。
2.试点示范环节基本情况。
(1)综采工作面
目前布置两个工作面,采煤工艺分别为综采放顶煤工艺和一次采全高综采工艺。
工作面端头及两巷超前采用单体液压支柱配合铰接顶梁支护方式。
工作面撤除使用绞车牵引、运输支架,撤架三角区顶板使用单体维护。
(2)掘进工作面
①煤巷工作面:
采用160型综掘机施工,130型锚杆机打眼,后路运输采用多部80型胶带机转载运输。
②岩巷工作面:
采用钻爆法施工,YT-27型风钻打眼支护,耙装机配合矿车提升运输。
(3)机电运输系统
①供电系统
地面设置35/6kV变电所1座,井下设置1个中央变电所、6个采区变电所、14个配电点。
②排水系统
矿井分东西两翼排水。
东翼采区设置-370泵房、-530泵房,西翼采区设置-430泵房、-600泵房,共计4个排水泵房。
16台主排水泵,最大排水能力3780m3/h。
③提升系统
共有6部提升机。
主井提升机型号2JK-3.5×1.7,配套电机功率1000kW,配套ASCS-3型直流电控调速系统;副井提升机型号JKMD-3.25×4(I)E,配套电机功率630kW,配套JTDK-ZN系列6kV变频电控调速系统,井下4部提升机均采用防爆变频调速单绳缠绕式绞车。
④压风系统
配置SM-5185W-30.4型空压机5台,其中井上2台、井下3台,矿井主压风管路采用φ159无缝钢管。
⑤主通风机
配置2台FBCDZNo29/2×500型对旋主通风机,最大供风量15300m3/min,电控系统配置HIVERT-Y06/154型变频器。
⑥主运输系统
装配DTⅡ-100/100-2500s型胶带输送机7部,控制系统初步形成地面远程集中控制。
⑦辅助运输系统
采用30kg/m轨道运输,大巷使用防爆型8吨蓄电池电机车牵引1吨矿车或专用平板车运送物料,采煤工作面两巷使用无极绳绞车连续牵引运输。
井下主运输斜巷采用变频防爆单绳缠绕提升机提升运输,人员运送使用PRC12-6.3型平巷人行车和固定抱索器式架空乘人装置。
3.示范条件落实情况。
综采、掘进工作面、机电运输机械化作业,均由相关责任科室负责管理,配备相应的管理、操作人员。
在资金上采取申请上级优惠政策与公司自筹资金相结合的方式,确保资金落实到位。
目前高煤地质条件能够实现综采、掘进、机电运输的机械化作业。
二、建设目标与考核指标
1.示范效果。
(1)综采工作面
①装备升级,实现工作面高效开采。
通过在工作面装备大功率、高工作阻力配套设备,每个工作面减少支护工30人、刮板输送机司机8人、转载机司机6人,减员36%,工效提高35%。
②装备研发,实现工作面高效安撤。
通过研发、使用轻型撤除专用掩护支架、起吊支架和液压抽架平台,改进安撤工艺,每个工作面减少安撤职工30人,减员25%,安撤效率提高30%。
(2)掘进工作面
①煤巷掘进机械自动化。
改造前,巷道断面14.5m2,需用胶带机司机4人,迎头支护工7人,掘进进尺每月在240m左右。
改造后,巷道断面18.5m2,需用胶带机司机2人,迎头支护工4人,掘进进尺每月在400m左右。
通过对比,减少作业人员5人,减少幅度45%,进尺提高160m,提高幅度40%。
②岩巷掘进机械自动化。
改造前,炮掘巷道断面11.2m2,需用后路运输工6人,迎头工7人,掘进进尺每月在100m左右。
改造后,巷道断面14.3m2,需用胶带机司机2人,迎头支护工4人,掘进进尺每月在160m左右。
通过对比,减少作业人员7人,减少幅度54%,进尺提高60m,提高幅度60%。
(3)机电运输系统
①供电系统
使用智能识别煤矿电网管理系统,在地面设供电集控中心,实时监控井上下22个变配电所(点),远程集中控制,井下中央变电所和配电点全部完成无人值守改造,中央变电所安装门禁开关锁,地面集控室控制开关门并记录人员出入登记。
实现供电自动化监控系统后可减少岗位司机18名,减人率60%。
②排水系统
建设多水平阶梯式联合排水智能监控系统,地面控制中心操作人员根据监测到的现场水位和矿井电力负荷情况,以水位优先的原则控制水泵开停和泵房防水密闭门远程开关,可实现远程自动化开停水泵,减少岗位司机16人,减人率40%。
③提升系统
主提升机自动化运行后,具备自动开停车功能、各项保护齐全可靠、实现运行数据远程上传,故障远程分析诊断,现场司机由2人减少为1人,减少岗位司机50%。
④压风系统
压风系统自动运行后,根据采掘工作面用风量和风压大小实现自动开停机,各项运行参数上传集控室可实现远程操作,改造后减少岗位司机8人,减人率60%。
⑤主通风机
建立主通风机智能控制系统,实现远程监控、远程倒机,各项保护功能完整完善,具备无人值守条件。
自动化改造后减少岗位司机4人,减人率67%。
⑥大型设备状态监测与故障智能诊断系统
主副井绞车安装大型设备故障诊断监测系统,各项功能完整完善,测试结果准确可靠,检测性能稳定,抗干扰能力强,能准确的显示副井绞车载荷、钢丝绳张力差,主井绞车机械振动、油压参数值等,该系统的应用可以及时发现设备的异常,进行早期的诊断,排除钢丝绳和机械系统零部件的故障,避免提升机重大事故的发生。
⑦主运输系统
主运输皮带巷建设远程集控系统,实现远程开停车、各项运行参数上传集控室,7部主运输皮带机每班需要人员32人,自动化改造后每班人员可减至14人,减少操作人员56%。
⑧辅助运输系统
a、无极绳绞车推广应用:
解决了小绞车运距短、连续运输人员多及运输过程中的安全隐患,同时结合无极绳绞车运行工况增设了无线视频监控系统,可视化监控运输过程,提高了安全系数,减少小绞车操作人员60%以上。
b、采掘皮带集控应用:
执行“掘进工作面3条以上皮带实现区域集中控制”规定,掘进工作面3条以上皮带实现区域集中控制。
通过应用运输系统智能集控系统,代替固定人员值守,实现皮带运输系统的智能监测监控、光纤视频监控和人员巡检,减少人员60%以上。
c、井下斜巷平车场机械化推车装置:
改造前上车场设有3名岗位工,改造后减少至2人,减人率达到33%。
改造项目中包含自动拾绳装置和机械推车装置,避免了人工拾绳和人力推车,降低了职工的劳动强度,消除了部分人力环节中的安全隐患。
d、架空乘人装置:
改造后缆车实现全自动化运行,可以撤除在岗的缆车司机,减人率达到60%。
2.预期形成企业标准、规范的数量。
(1)综采工作面形成企业规范3项:
轻型撤除掩护架、QD7000/23/52型起吊支架和液压抽架平台。
(2)掘进工作面形成企业规范3项,煤巷掘进自动化、岩巷掘进自动化、掘进辅助运输。
(3)机电运输系统形成企业标准3项,主通风机无人值守、压风机无人值守、井下变电所配电点无人值守。
3.形成可推广、可复制的先进技术、工艺、方法等方面的数量。
(1)综采工作面推广的先进技术、工艺2项:
综采机械化作业方式、安撤系列工艺。
(2)掘进工作面形成推广的先进技术、工艺2项:
掘进运输作业方式、辅助运输工艺。
(3)机电运输系统推广先进技术、工艺2项:
大型设备远程诊断技术、轨道上车场自动拾绳工艺。
三、主要任务
1.建设方案。
(1)综采工作面
目前已实现综合机械化作业,使用ZF7000/23/47型液压支架、MG400/930-WD型采煤机、SGZ-800/830型刮板输送机、SZZ-1000/400型桥式转载机、PLM-3000型破碎机以及SSJ-1200/2*280型胶带运输机。
①与建设目标存在的差距
a、工作面自动化生产方面,建设目标为工作面配置ZY12000/28/62型中部支架、ZTZ24000/26/43型端头支架、ZTC27000/26/43型超前支架、MG900/2310-WD型交流电牵引采煤机、SGZ1000/1710型刮板输送机、SZZ-1200/700型桥式转载机、PLM-3500型轮式破碎机,需对液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机等设备进行升级。
b、工作面高效安撤方面,撤架三角区顶板维护问题尚未解决,液压支架抽架平台尚无成品,建设目标是形成一套对抽架后无架区的快速有效支护方式,需要设计、制造三角区轻型掩护支架及液压支架抽架平台。
②采取的技术路线和技术先进性
a、技术路线
结合工作面煤层赋存情况,收集相关地质资料数据以及矿压数据,本着安全、高效的原则,对设备进行配套选型,明确所需设备的性能、参数,确定设备型号,投入现场试用。
结合工作面撤除工艺,对相关区域的应力分布、作业工序等进行数据收集,建立数学模型,并对轻型撤除掩护架、QD7000/23/52型起吊支架和液压抽架平台等进行设计,加工制造出样品,应用于现场,根据现场试用情况进行改进优化,最终定型。
b、技术先进性
升级后的综采工作面机械化水平处于国内综采工作面领先水平。
轻型撤除掩护架、QD7000/23/52型起吊支架和液压抽架平台技术水平均达到国内领先。
轻型撤除掩护架的设计、制造以“支撑有力、安全防护、高效快捷、操作简便”为原则,支架拉移步距达到1.5m,可实现对抽架后无架区的快速有效支护,消除以往人工支护环节,切实保障作业环境安全可靠。
QD7000/23/52型起吊支架作为液压支架专用拆装平台,取消加工起吊梁、补打锚索及起吊锚杆等作业环节,实现对井下拆装硐室顶板的有效支护和支架拆装的精准操作,可提升支架拆装效率1/4左右,达到液压支架井下拆装的安全高效。
液压抽架平台可实现支架的快速抽出、转弯和牵移,较传统撤架方式效率提高一倍以上,并且可消除作业人员在钢丝绳三角区施工的安全隐患。
(2)掘进工作面
目前煤巷综掘采用160、200型综掘机、130锚杆机打眼、后路采用80皮带运输,岩巷炮掘采用P30、P60耙装机,YT-24型风钻打眼,后路配合矿车提升运输。
①与建设目标存在的差距
建设目标:
综掘煤巷采用230综掘机,后路采用80皮带机及拐弯皮带,需对综掘机、皮带进行升级改造;炮掘采用大功率岩巷掘进机及冲击式锚杆钻机,需对耙装机及钻具进行升级改造。
②采取的技术路线及技术先进性
a、技术路线
结合工作面地质条件,收集相关地质资料数据,本着安全高效的原则,与大专院校与设备厂家合作,对设备进行配套选型,明确所需设备的性能、参数,确定设备型号,逐步投入现场进行试用。
b、技术先进性
升级后的综掘及岩巷炮掘处于国内掘进工作面先进水平,升级后的煤巷综掘机截割功率增大,加快截割、支护速度及适应复杂地质条件的综合施工能力,提高安全生产水平;升级后的岩巷综掘机提高掘进速度,减少炮掘因爆破引发的各种安全事故,消除安全隐患。
(3)机电运输系统
目前矿井初步形成供电自动化系统、主通风自动化系统、压风机集控系统、主运输皮带机集控系统,以上系统均实现设备运行参数的上传、保护功能齐全可靠、具备远程开停机功能。
井下主要轨道上车场已经安装自动推车机,实现了机械化推车,取代了人力推车,提高了运行效率和安全可靠性。
①与建设目标存在差距:
a、供电系统采掘配电点低压开关未全部实现远程计量功能,低压开关内部综合保护器计量功能不准确。
b、排水系统自动化初期由两个厂家建设,而且-430、-600、-370泵房建设较早,已投入使用6年,控制系统老化、通讯系统元器件已停产,故障率较高。
c、主运输皮带自动化系统视频监控系统老化,视频画面模糊故障率高。
②采取的技术路线和技术先进性
a、技术路线:
对供电系统工艺落后、性能差的智能保护器进行更新,使其达到接入自动化系统要求。
对矿井排水系统自动化系统进行综合改造,更新控制和通讯系统,配套新型传感器,形成排水系统建设成多水平阶梯式联合排水智能监控系统。
主运输皮带视频监控系统选用大品牌新型防爆网络监控镜头,确保视频监控系统性能可靠。
b、技术先进性
系统升级后,达到国内领先水平。
2.机械化自动化改造主要内容。
(1)综采工作面
升级、使用大采高一次采全高装备;优化升级工作面撤除工艺设备,设计研发并使用轻型撤除掩护架、QD7000/23/52型起吊支架和液压抽架平台,实现工作面安撤系列化。
(2)掘进工作面
煤巷掘进采用机械化快速掘进法,通过升级掘锚护一体机、皮带集控装置、可拐弯胶带机、迈步式自移机尾等装备,实现综掘工作面掘进、支护、运输的连续作业,提高安全管理水平。
岩巷掘进采用260型综掘机掘进、大功率冲击式锚杆钻机支护,并配合胶带机连续运矸,代替传统的钻爆法掘进及矿车提升运输系统,实现掘进、支护、运输的机械化作业。
(3)机电运输系统
①供电系统
建设智能识别煤矿电网管理系统,在地面设供电集控中心,实时监控井上下22个变配电所,远程集中控制,井下中央变电所和配电点全部实现无人值守。
②排水系统
构建矿井井下多水平排水自动控制与管理系统,系统在地面35/6kv变电所建立集中控制中心,将-370、-430、-600、-215、-530泵房排水自动控制系统整合,从而实现无人值守。
③提升系统
目前副井绞车、西一绞车、西五绞车、西七绞车、西十一绞车操作方式为手动操作,进行自动化改造需升级plc程序,实现运行参数和各项安全保护开关量状态的上传,具备远程监控功能和故障诊断功能。
④主运输系统
现主运输皮带巷监视系统摄像头采用点对点上传,占用光纤较多、故障率高,需对监视系统进行升级改造更换为网络级联摄像仪。
⑤辅助运输系统
架空乘人装置,需增设自动开停车装置、人员计数系统、打点信号控制系统以及液压站的油温、油位和压力监测保护装置,更换为KXJ127型可编程控制箱操作台,视频监控系统升级和数据传输系统升级,实现自动开停车和无人值守功能。
四、进度计划安排
1、综采工作面
(1)2015年8月—10月,对工作面综合机械化设备升级情况进行技术资料收集,掌握工作面地质条件情况以及矿压数据,完成撤除工艺改进的原始数据收集。
(2)2015年11月—2016年2月,对相关设备配套选型、招标。
完成轻型撤除掩护架、QD7000/23/52型起吊支架和液压抽架平台的设计。
(3)2016年1月—3月,加工制造撤除工艺系列实验设备。
(4)2016年4月—6月,现场安装使用撤除工艺设备,并对存在的问题进行分析。
(5)2016年6月—8月,针对实验设备存在的问题,进行改进、完善,并最终定型。
(6)2016年8月底,完成工作面机械化设备的升级工作,预计投资费用11650万元。
2、掘进工作面
(1)掘锚护一体机:
2015年9月—12月进行设备调研,2016年1月进行试运行,2月正式投入使用。
皮带集控装置2015年12月底进行安装应用。
可弯曲胶带机和迈步式自移机尾等装备2016年2月底正式使用。
预计投资费用万元。
(2)岩巷260型综掘机2015年底应用。
大功率冲击式锚杆钻机2015年10月进行应用。
预计投资费用1400万元。
3、机电运输系统
(1)供电系统:
2015年12月底,完成智能识别煤矿电网管理系统。
(2)排水系统:
2016年7月底,多水平阶梯式联合排水智能监控系统建设,在地面35/6kv变电所建立集中控制中心,将-370、-430、-530、-600泵房排水自动控制系统进行整合,形成中央集控平台,从而实现泵房的无人值守,预计投资费用120万元。
(3)提升系统:
2016年10月,完成提升机建设远程监控系统,预计投资费用30万元。
(4)主运输系统:
2016年3月,完成视频监控改造,预计投资费用40万元。
(5)辅助运输系统
①无极绳绞车推广应用无线视频监控系统,通过沿途安装无线基站,增设沿线急停报警综合装置,2015年8月完成1109运输巷无线视频安装。
②采掘皮带集控应用。
现有采掘工作面已经实现3部以上皮带集中控制,新采掘工作面继续实施,于2015年9月完成,其它采掘工作面使用皮带达到3部及以上时,实现集中控制。
五、保障措施
1、组织保障。
成立由公司主要领导为组长的领导小组,下设办公室,由各分管领导负责落实,各责任科室分工负责,加强与相关单位的沟通协调,确保按照计划完成各系统的升级改造。
2、制度保障。
完善相关管理制度、技术制度及操作规程,做好系统升级改造的可行性论证工作和设备安装调试、运行的全过程监管工作。
3、资金保障。
采取积极争取上级有关优惠政策和企业多方自筹资金相结合的方式,确保专项资金落实到位。
4、实行定期向集团公司汇报制度,加强与集团公司业务处室的联系和指导,确保工作有序开展。
5、根据装备升级计划,确保安排专人负责,靠上紧盯,相关专业、责任科室明确专人负责,并形成月度调度制度,确保按照计划进行。
6、加强人员的培训工作,提高施工人员和维修人员的业务技能,提升维修人员的系统维护、维修能力,确保有能够满足系统升级改造的维修力量。
7、加强施工现场的管理,分工明确,责任到人,确保设备的有效运行。
六、建设前后对比分析
1.示范前景分析
(1)综采工作面
综采工作面机械化设备升级后,所有工作面全部实现一次采全高作业,资源回收率提高15%,综合作业成本降低20%,工效提高35%;端头单体支护作业方式得到改进,提高作业安全系数。
轻型撤除掩护架、液压抽架平台及起吊支架的投入使用,可大幅度提高采煤工作面液压支架拆装效率,节约安撤职工30人,减员25%,安撤效率提高30%。
①起吊支架:
单架支架拆解、装车时间由原来的2个小时缩短为1.5个小时左右,效率提高1/4,每日可拆装支架10架以上。
②液压抽架平台:
该平台与轻型掩护架配套使用,可实现撤架迎头的快速抽架、快速支护顶板、快速迁架的功能,减少迎头施工人员(相较于传统抽架、顶板支护工艺控员3人以上),达到控员提效的目的。
③轻型撤除掩护架:
可减少撤架迎头单体支柱、大板料等支护材料的使用量,并避免撤架迎头因顶板、老塘串矸对支架回撤的影响。
(2)掘进工作面
通过掘进机械自动化改造,从根本上提高了安全保障能力,实现了快速高效掘进,提高了经济效益和社会效益,为煤矿的安全可持续发展奠定了基础。
成本效益分析:
煤(岩)巷掘进机械自动化改造,一个掘进头面每年可减少3人,减少人工工资费用60万元,按照4个掘进头面计算,每年可减少人工工资费用240万元;通过岩巷快速掘进改造,一个掘进头面每年可减少4人,减少人工工资费用80万元,按照2个掘进头面计算,每年可减少人工工资费用160万元;
生产效率对比分析:
煤(岩)巷掘进机械自动化改造,一个掘进头面每年可提高掘进进尺1920m,按照4个掘进头面计算,每年可提高掘进进尺7680m;通过岩巷快速掘进改造,一个掘进头面每年可提高掘进进尺720m,按照2个掘进头面计算,每年可提高掘进进尺1440m。
(3)机电运输系统
①供电系统
矿山供电自动化监控系统涵盖井上下22变电所及配电点全部实现无人值守,共减少18人。
系统实时监测功能可对设备的各种故障现象进行预警,对设备运行故障及时进行报警,可提前进行预防性检修,降低设备故障率。
按照年平均工资6万元/人计算,每年可节省人工工资费用108万元。
②排水系统
通过安装排水自动化系统,地面控制中心操作人员,可根据监测到的现场水位高低和电力负荷情况,以水位优先的原则控制水泵开停,实现泵房的无人值守。
成本效益分析:
自动化系统形成后减少操作人员16人,按照年平均工资6万元/人计算,每年可节省人工工资费用96万元。
③提升、通风、压风系统
大型设备未自动化改造前岗位工共需83人;自动化改造后减少岗位工29人,按照年平均工资6万元/人计算,每年可节省人工工资费用174万元。
④辅助运输系统
a、无极绳绞车推广应用
无极绳绞车运输距离长,适合坡度12°以下的起伏巷道运输,转运环节少,可代替多部调度绞车,减少了操作人员的数量和运输环节,能够实现大型设备的直接运输,提高了运输效率,采面一个顺槽(1500m)一般可减少小绞车3-5部,减少扒勾和绞车司机9-15人,按照年平均工资6万元/人计算,每年可节省人工工资费用约80万元。
b、采掘皮带集控应用
以西十三回风巷掘进为例说明改造后的工效,工作面共5条皮带,其中3条转载皮带,未实现集中控制,需人员配置:
皮带司机3人/班,共9人/天,改为集中控制后,每班只需1人操作主控台启停皮带,配备2名维修工进行巡检,共3人/班,可减少操作人员6人,每年节约人工工资费用36万元。
c、井下斜巷平车场机械化推车装置
斜巷推车机的使用降低了信号把勾工的劳动强度,节约了劳动力。
提高了斜巷走勾的安全性能,提高了矿井自动化水平。
通过机械化推车斜巷上车场由原每班3人减少至2人,每年节约人工工资费用18万元。
d、架空乘人装置
架空乘装置的全自动化改造能够有效达到减员撤人的目的,可以减少人力资源的投入,降低企业的用人成本。
同时,系统运行效率的提升,减少了空载电力的消耗,节约生产成本。
预计四部架空乘装置全部完成改造后,可以撤除司机12人,每年节省人工工资费用72万元。
2.示范企业建设完成后与国内同等条件下普遍用工情况的对比分析。
(1)采煤工作面
对综采工作面机械化设备升级后,工作面全部实现一次采全高作业,资源回收率提高15%,综合作业成本降低20%,工效提高35%,消除了端头单体支护作业,提高了作业安全系数。
轻型撤除掩护架、液压抽架平台以及起吊支架的投入使用,可大幅度提高采煤工作面液压支架拆装效率,可节约安撤职工30人,减员25%,安撤效率提高30%。
机械化和自动化改造后,与国内同等条件相比,达到行业先进水平。
(2)掘进工作面
对掘进机械自动化改造后,煤巷掘进头面可减少3人,岩巷掘进头面可减少4人。
煤巷掘进每年可提高掘进进尺1920m,岩巷掘进每年可提高掘进进尺720m。
机械化和自动化改造后,与国内同等条件相比,具有独创性,领先性,达到行业先进水平。
(3)机电运输系统
①供电系统:
矿山供电自动化监控系统涵盖井上下22变电所及配电点全部实现无人值守,可减少18人。
②排水系统:
减少操作人员16人。
③提升、通风、压风系统:
减少岗位工29人。
④辅助运输系统
a、无极绳绞车推广应用:
采面一个顺槽(1500m)可
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