国家电投集团内蒙古能源有限公司（以下简称内蒙古公司）在内蒙古通辽市、锡林郭勒盟拥有5座千万吨级现代化露天煤矿，年产能8100万t，是东北地区重点煤炭生产单位及重要能源保供企业。先后获国家“质量标准化特优级矿井”“现代化露天煤矿”“高产高效煤矿”“全国五一劳动奖章”等荣誉称号。
依托煤炭资源优势，内蒙古公司按照“用煤发电，用电炼铝，以铝带电，以电促煤”的发展思路，在霍林河地区形成了包括年消耗1000万t劣质煤的180万kW自备火电装机、40万kW自备风电装机、86万t电解铝产能以及配套自备电网、监控指挥中心的煤电铝循环经济产业集群，构建了全国首个高载能产业清洁化发展示范区。在2014年利马联合国气候大会“中国角”边会上获得了由联合国气候变化框架公约组织、中国低碳联盟、美国环保协会、中国低碳减排专委会联合颁发的“今日变革进步奖”。
围绕矿山智能监控、智能生产等方面，加快智能矿山建设，全力实现生产管理可视化、检修服务智能化、管理运营信息化、安全环保智能化、产业生态绿色化转型升级的建设目标，以智能之力打造业务管理闭环，实现“智能矿山”高质量绿色发展，让煤炭这一传统行业焕发出勃勃生机。
新技术降本增安——智能化发展取得丰硕成果
近年来，内蒙古公司5个露天煤矿坚持创新引领，以自身发展实际为根本，在露天矿智能化方面进行了积极有益的实践，围绕“智慧、无人、绿色、零碳”矿山3年建设规划，推进自卸车无人驾驶、换电矿用卡车、电铲远程操控等各项煤矿智能化建设。自2018年至今，共实施涉及智能低碳矿山建设的科技和技改项目376项，投入资金14.78亿元， 取得了阶段性的先进创新成果和丰富的实践经验。
专注目标 坚定做好智慧矿山的实践者
内蒙古公司深入践行“四个革命一个合作”的能源安全新战略，积极落实国家“双碳”政策、内蒙古自治区能耗双控以及国家电投集团“五新”工作要求，确立了“绿色效益再翻番,低碳智慧创双一”转型战略，不断探索能源智能和创新发展之路，持续加大科技创新投入力度，将主营业务收入的3.5%投入科技，2022年预计完成投入6.5亿元， 并与自然资源部国土整治中心签订战略合作协议， 锁定“绿色、低碳、智慧、无人”矿山目标，全力打造国家一流生态保护修复科技创新基地和矿山生态保护修复典型样板。
在智能矿山建设的推进中，内蒙古公司以“ 1255 ”（ 1 套数字化支撑体系， 2 项基础性工程，5种建设理念，5大创新突破）为建设路径，专注目标 坚定做好智慧矿山的实践者内蒙古公司以打造行业一流矿山“指挥中枢” 系统为引领，2022年，启动智慧矿山综合管控技术研究与示范应用项目，与国家电投集团中央研究院合作，围绕生产、管理和决策等方面需求，集成现有及新建系统数据和业务，构建一个技术支撑体系、五大业务中心、N 个智能应用的“1+5+N ”智慧矿山综合管控平台（图1），作为矿山的“智慧大脑”，与无人驾驶、电铲远程控制、地面系统无人值守等深度融合，实现在线监测预警、一体化系统控制、智慧化运维检修、全方位安全感知与智能分析决策。目前，已完成智慧矿山综合管控平台需求规格说明书编制及评审、概要设计及评审，正在进行主体功能研发，计划2022年底前完成测试。
图1 智慧矿山管控平台总体情况
紧盯节点 坚定做好无人矿山的探索者
内蒙古公司以安全稳定、可靠高效为原则，一体联动推进无人矿山建设进程，实现运输设备无人化集群作业，百吨级自卸车无人驾驶方面，以南露天煤矿和北露天煤矿为示范，对1个编组共计10台车辆进行无人化改造（图2），完成项目验证后计划再增加1个编组车辆改造。目前，完成了1台WK-12C 挖掘机远程控制设备技术升级，实现了挖掘机远程数据回传、远程控制挖掘机装车及自动回应、轴承温度监测、油气路温度监测等功能，与自卸车无人驾驶配合，打造智慧煤矿无人采掘运输工作面。
同时在无人值守方面，积极推进输煤、输岩带式输送机系统无人值守技术研究，通过巡检机器人、PHM预测性维护、AI机器视觉平台及三维数字矿山技术，实现了土岩破碎站无人操控和带式输送机的无人巡检，彻底改变了传统运维方式，替代人工对现场设备运行状态进行实时监测，形成了“动态管控+智能机器人+主控调度人员”3道安全防线。在工业机器人研发方面，投入煤仓智能清理机器人系统，以成体系的技术化手段安全有效地替代人工解决煤仓粘壁、蓬煤、冻煤等落煤不畅和阻塞的情况，解决了长期困扰煤矿的痛点；并通过装设机器人巡检、电子围栏、视频监控系统、智能安防、辅控系统，将运行数据上传至调度指挥中心，在调度端即可远程监控，达到智能化建设、无人值守的目的。变电站无人值守巡检机器人如图3所示。
图2 无人驾驶自卸车
图3 变电站无人值守巡检机器人
注重实效 坚定做好绿色矿山的建设者
2018年以来，内蒙古公司煤炭产业按照“打造我国高寒地区绿色矿山标杆”的工作目标，根据国家及内蒙古自治区各级政府生态修复指示精神，针对霍林河露天矿地处草原的情况，将霍林河草原矿山的生态环境恢复作为企业履行社会责任的重大政治任务和可持续发展的重大机遇，从排土场治理、厂区建设等方面，高标准开展生态修复工作。通过地形重塑、截排水工程、土壤改良和植被重建等生态修复措施，全面保证了治理成果，提升了治理效果，兑现了社会承诺，构建了生态优先，绿色发展的新格局。截至2021年底，内蒙古公司所属露天煤矿已累计投入资金15.1亿元，完成矿山生态修复6.2万亩。累计完成牧草播种7.7万亩，栽植乔木13 万棵、灌木1519万株；建设泵房24座、蓄水池25 座、排水沟158 km、供水管道163 km。2022年， 将投入资金2.6亿元，完成新增矿山生态修复面积1.5万亩。
在完成生态修复治理工作的基础上，5座煤矿有序推进生态修复提档升级工程，在排土场建设“花海景观”“雨水花园”“缀花草原”等精品区块，提高了生态修复质量和效果；建设生态修复试验中心，以引进适合本土生长的优势物种实验为基础，积极探索实现保护生态环境科学治理的追求目标，从绿色理念、绿色开采、绿色修复以及得天独厚的绿色煤炭4个方面践行“绿水青山就是金山银山”的理念，努力形成矿区生态恢复模式示范引领效应。目前，南露天煤矿到界排土场植被覆盖度达到90%以上，生态修复治理率达到100%。
内蒙古公司露天矿将绿色发展理念贯穿露天矿开采全过程，坚持矿山开发与保护并举，打造人与自然、发展与环境、经济与社会和谐共生、持续繁荣的绿色矿山，修复成果赢得了自治区各级政府及各类媒体的高度赞誉，成为露天矿生态修复治理的正面典型，并在中央电视台《焦点访谈》节目进行了专题报道。
心怀未来 坚定做好零碳矿山的先行者
内蒙古公司以建设低碳零碳的未来矿山为目标，大力推进矿山设备的持续改造和升级。打造世界首台120 t级纯电驱动矿用自卸车（图4），作为世界首创技术，采用磷酸铁锂动力电池替代柴油机作为原动力，开发应用新型交流传动系统和变频节能液压系统，充电1.5 h即可满足车辆运行6 h的电量需求，经济性更好、绿色效益更高、安全效益更强，荣获国家电投集团“技术创新方向”类创新成果奖，为行业内煤矿清洁转型做出了良好示范。1 年来，累计运输煤岩物料103.9万m3，空重车总里程4万km，实际效率达同吨位柴油车的91.8%，累计节约柴油136 t，减排效益相当于1.4万m2原始森林1年的固碳量。
“以电代油”是当前煤炭行业降低碳排放最为直接的方式之一，内蒙古公司露天矿在换电矿卡领域，在“单点突破、分步实施、成型推广”的原则指导下，顺利落户国家电投集团所主导研发应用于矿山运输设备的蒙东地区首座顶部吊装式60 t级电动宽体矿卡换电站，支撑南露天矿现有的20台换电矿卡正常运行，形成了矿山清洁运输的规模性设备编组。下一步，将总结现有20台电矿卡使用经验，持续完善配套机制，确保在年底前再完成20台60 t级换电矿卡置换，实现运行质量和运行数量的双线升级。
此外，内蒙古公司开展氢燃料电池及成组技术，车载储氢及成组技术的研究实验，大力推进百吨级换电自卸车无人驾驶技术研究及智能换电站一体化建设进程，预计2022年底前实现世界首台百吨级氢燃料电池与锂电池混合动力矿用自卸车的试验运行。
图4 120 t级纯电驱动矿用自卸车
新方向攻坚克难——助推“十四五”战略落地见效
“十四五”期间，内蒙古公司将遵循“1255”建设路径，实施15项重点工程，完成158项建设任务，突破19项关键核心技术，在“智慧、无人、绿色、零碳”方面全面达到国内领先水平。智能矿山总体建设目标及时间规划如图5所示。
图5 智能矿山总体建设目标及时间规划
达到国家高级智能化示范矿山标准
按照《煤矿智能化建设指南（2021年版）》《智能化示范煤矿验收管理办法（ 2022 年 试行）》文件要求，国家级智能化露天煤矿验收标准共包含7大部分22个子项99项指标，目前已满足69 项指标，达标率88%。2021年12月，五大露天煤矿已通过内蒙古自治区首批智能化矿山验收，南露天煤矿经过2年的建设，争取2023年通过国家验收， 达到国家高级智能化示范矿标准。
国内首家实现安全员下车无人驾驶编组连续生产
建设完整的无人驾驶网络环境，应用全局智能调度平台，实现安全区域无人驾驶。首先实现2组10台无人驾驶自卸车装、运、卸作业过程的完全无人安全稳定自主运行，24 h混编作业，平均无故障运行时间大于100 h，连续72 h运输运量达到同车型人工运输运量的90%以上。
首家研发无人操控电铲
在电铲远程控制技术应用基础上，研发1台无人操控电铲，通过定位、定姿、环境重构与识别系统、铲斗智能规划系统、行走自适应控制系统、多机构协同控制与自动装载系统研究，实现无人自主挖掘作业，通过长时间的数据积累及迭代升级（图6），最终实现相同工况效率比人工操作提高5%， 能耗比人工操作降低5%的预期目标。
图6 管理运营中心数据驾驶舱
稳固高寒地区露天矿山生态修复标杆地位
在常态化做好生态修复治理工作的基础上，推进生态修复试验中心项目实施，建成“景观、园林、绿地”三位一体的一流绿色矿山企业，稳定全国北方高寒地区绿色矿山标杆的地位。2022年完成排土场生态治理175.67万m2，到界台阶治理率达到100%，水土流失治理率达到95%，满足“内蒙古自治区绿色矿山”认证标准，5座煤矿全部录入 “国家绿色矿山”名录。内蒙古公司绿色矿山一隅如图7所示。
图7 内蒙古公司绿色矿山一隅
实现“零碳”矿山率先突破
露天矿综合能耗及能耗继续保持能耗国内先进值水平，完善碳排放管理体系，升级完善矿区能源管理系统，搭建矿区全时空能量管理体系（图8），实现碳能监控/可视化分析能耗指标采集率100%，为“双碳”目标提供支撑。
研发世界首台百吨级氢燃料电池与锂电池混合动力矿用自卸车，2022年底试验运行。全新电驱动系统设计，配置4台121 k W氢腾氢燃料电池，燃料电池组效率≥40%，出动率达到80%以上。
在2021年研制成功的百吨级充电式纯电矿卡基础上，推进世界首台百吨级换电无人矿卡的研究， 并配套研发适合采场内应用的智能换电系统，力争2023年实现1台样机的研发、制造与试验。
创新移动式换电模式在矿山的应用，解决矿坑下无充电站场地与充电电源的问题。2022年招标的外委运输设备要求全部使用换电矿卡，视技术发展情况，争取在2025年全部实现无人驾驶。
从自动化到智能化，从试点建设到全面落地， 从局部到整体，内蒙古公司智慧矿山建设日益加速。依托国家电投集团的产业科技创新组织体系（图9）优势，联合国内具有完整科技创新链、产业链、技术服务链的国家级科技力量，通过产学研用深度融合，搭建科技创新平台，并积极引入其他较强科研实力的第三方研发单位，着力攻克煤矿智能化关键核心技术，形成世界领先的智慧煤矿建设方案和标准体系，大力推进创新驱动发展战略，让科技创新为煤炭产业的高质量发展插上腾飞的翅膀，奋力谱写能源革命新篇章!
图8 矿区全时空能量管理体系
图9 科技创新组织体系
阅读原文：http://www.chinacaj.net/i,2,464707,0.html?stem_from=lastest
