“智”领时代 安全又高效

　　“8302工作面，我是地面集控中心。现在是否具备远程开机条件？”

　　“现场已具备开机条件，可以授权远程开机。”

　　随着地面调度信息中心工作人员按下启动键，山东能源兖州煤业鲍店煤矿8302智能化综放工作面整套综采机组立即启动，隆隆的机器声打破了地层深处的沉寂。

　　笔者看到，在鲍店煤矿地面智能集控中心的巨大电子显示屏上，井下400多米深处工作面的采煤设备自动运转，割煤、移架、放煤、推溜、运煤，一切井然有序。

　　鲍店煤矿地处山东济宁，是我国自行设计施工的大型现代化矿井。近年来，鲍店煤矿把智能化建设作为提高矿井安全生产保障水平的关键举措，坚持“实际、实用、实效”原则，借助云数据平台、万兆工业环网、矿井5G网络、大数据等先进技术，深度融合智能化采煤、掘进、机电、运输、监测监控等系统，高标准建成7302、7304和8302智能化综放工作面，国内首家实现综放工作面智能化生产的常态化运行，达到“国内一流、世界领先”水平。2020年12月，鲍店煤矿被确定为国家首批智能化建设示范煤矿。

　　打造“最强大脑”

　　“视频画面清晰，信号稳定，实时对话流畅。”每天，在鲍店煤矿指挥矿井安全高效生产的“最强大脑”——地面智能集控中心，矿长郭英都要与井下400米矿井安全巡检人员进行视频连线。据郭英介绍，“最强大脑”集安全生产、应急指挥、监测监控、经营调度、信息化管理为一体，而且应用了全球首套矿用高可靠5G专网系统。

　　过去，由于技术受限，信号传输延时或不稳定，极易造成危险。低延时、高网速、高可靠的5G技术，解决了这一难题。从2018年起，山东能源集团先后投入上亿元，组建研发团队攻关矿用5G技术，山东省也拿出上千万元的财政资金扶持。研发团队创新设计三层环型组网，全面提升信号传输的可靠性。2020年8月，山东能源集团顺利拿到矿用5G系统“安全标志证”。2020年10月，全球首套矿用高可靠5G专网系统在鲍店煤矿正式投入运营。

　　“原来（4G）的延时大概在2秒到3秒，使用5G之后，时间缩短至25毫秒左右。”鲍店煤矿调度信息中心技术主管梁庆朋介绍，在智能化综放工作面上，分布着50多个高清摄像头、1000多个传感器。利用这套5G专网系统，可以将现场画面、压力、温度等信息实时传送到地面控制中心。

　　据了解，鲍店煤矿采煤工作面部署了4台矿用5G基站，在溜头溜尾每2台矿用5G基站与矿用5G基站控制器之间组成环型链路，其中位置相同的2台基站按照异频部署。同时，该矿部署了矿用边缘计算控制器，实现了本地业务数据分流，降低了数据传输时延，提高了系统组网可靠性。

　　鲍店煤矿还利用山东能源集团自主研发的高精度惯导定位导航及工作面自动取直算法系统，结合5G CPE将高精度惯导装置采集到的采煤机姿态、位置等参数，以及5G高清摄像仪采集的现场音频、视频等信息，高速率、高可靠性、低时延回传至采煤控制中心以及矿调度指挥中心，为实现采煤工作面三机一架的有序协同联动和连续高效作业提供了技术支撑。

　　“借助5G专网，依托‘最强大脑’，工作人员在地面平台就可以远程操控地下几百米的采煤设备，实现无人智能化开采。”梁庆朋介绍，采煤机主控系统配置SGC模块，实现了包括端头三角煤在内全工艺段的记忆截割，记忆截割率达93%以上；及时调整优化跟机移架程序，自动跟机率达90%以上；时序控制自动放煤采用自动一刀一放、人工两刀一补方式，每刀自动两轮放煤量达75%。

　　如今，矿工不再需要亲自去操作设备，只需拿着遥控器，进行巡检视检。大部分时间，开采设备都是在自动化运行，只有出现异常情况时，矿工才需要去处理。

　　矿工不仅脱离了高粉尘的工作环境，摆脱了高强度的体力劳动，而且极大保障了人身安全。

　　抓牢设备升级的“牛鼻子”

　　“装备升级是引领智能开采的原动力，要让智慧矿山展现‘真功夫’，装备升级这个‘牛鼻子’必须得抓牢。”郭英认为。

　　按照山东能源集团打造安全、绿色、智能、高效“四型”矿井的要求，鲍店煤矿制定了智能化矿井建设实施方案，选择配备国内外最先进智能装备，纵深推进数字化矿井建设，高质量建成了集全面实时感知、集约融合共享、高效协同运行的综合信息管控系统，智能化集控中心，5G+万兆环网等，打造了“自动控制为主，人工干预为辅”的智能化生产新模式，矿井各系统智能化建设水平实现大幅提升。

　　该矿坚持以工业互联网和矿山物联网技术为基础，结合矿井生产系统、环境安全、精确定位等系统，充分应用大数据融合分析、预测预警、综合自动化三维展示、三维GIS-全息地质模型构建等功能，构建形成了全面感知、实时互联、动态预测、协同控制的综合信息管控平台，实现了多部门、多专业、多层面集中应用，交互共享和决策支持，以及智能操控与协同联动控制，有效提升了矿井综合管理效率。

　　该矿积极打造数字化辅助运输交通系统，高效采用单轨吊、胶轮车等运输装备，全力打造了地面装车至采掘工作面料场的“一站式”直达运输模式。实现了人员入井后，乘坐胶轮车至各智能化综放工作面“半小时”工作圈，节省了体力和时间，每年创效500余万元。

　　同时，该矿深入实施机电系统自动化、智能化升级改造，实现了重点区域和关键岗位的远程控制、无人值守、动态巡检。其中，井下供配电系统实现了无人值守、运行监视、故障分析，以及遥测、遥信、遥控、遥调“四遥”功能；排水系统实现了无人值守、远程数字传输、地面集中可视化监控；主煤流运输系统实现了设备点检、误入报警、专家智能决策、语音互联互通等功能，井下11条主运胶带及5台给煤机全部实现了远程集控。

　　“现在，我们通过装备升级，实现了减员提效、安全高效的目标。”鲍店煤矿采煤副矿长徐长厚介绍说，单轨吊运输系统的应用，创下了国内单轨吊远距离、大坡度、整体支架安全直达运输等多个纪录；自动双臂锚杆钻车的应用，使支护效率提升了30%以上；智能化开采的应用，使综放工作面生产人员由原来的每班14人至16人减少到现在的7人，减少用工50%以上。

　　全面升级智能化管理系统

　　在鲍店煤矿矿灯房，准备下井的职工只需要通过“便携仪智能化管理系统”刷个脸，就能快速地获取属于自己的下井装备。

　　在现场笔者看到，这套“便携仪智能化管理系统”由很多类似超市储物柜一样的柜子组成，工人只需要找到属于自己的柜子，然后通过刷脸、刷卡等方式开箱，就可以快速领取下井的装备。

　　“现在，职工领矿灯和自救器再不用排队等待了，节约了不少时间。”鲍店煤矿副矿长骆建营说。依托智慧化园区系统，职工可通过刷脸方式实现考勤、用餐、出入矿井，以及领取工作服、便携仪、矿灯等“一站式”服务。

　　鲍店煤矿坚持“专业融合、数据共享”原则，利用互联网、云计算等技术，全面建成了集智能考勤、智能消费、智能发放为一体的智慧化园区系统，以及集煤炭生产、设备运行、生产调度、人员定位、安全监测等一体化综合信息管控平台，实现了统一场景下各系统运行状态的集中展示与实时管理，为设备远程操控、数据智能分析、精准监测预警、科学合理调度等提供了保障。

　　“人员精确定位系统应用UWB技术，定位精度达0.3米，实现了井下人员数量、作业区域和行走轨迹实时查询；安全监控系统应用综合分站、新型电源、激光甲烷传感器等设备，可实时监测井下有害气体浓度、环境参数和机电设备运行状态。”郭英说。

　　据了解，通过每个人身上的定位仪，监控中心可以实时监控井下的所有情况。井下候车室有多少人，各个工作面内多少人在工作，甚至这些人属于哪些单位、叫什么名字，都清楚地显示在实时监控的LED显示屏上。

　　梁庆朋告诉笔者，在2021年9月18日的矿井顶板事故演练中，该矿利用应急协调指挥系统，安全监控、人员精确定位、语音广播等多系统链路融合，仅用时3分钟就通知到井下作业区域的所有人员。

　　同时，鲍店煤矿搭建了冲击地压预警平台，建成了冲击地压监测预警中心，实现了矿井各监测设备数据和工作状态综合展示、实时更新和统一管理；安装了井下采掘作业区域精确定位系统、井口智能安检系统、智能化矿灯便携仪无人值守发放系统等，全面升级了人员智能化管理系统。

　　瞄准“高端智库”

　　在鲍店煤矿办公楼西侧，有座不起眼的蓝色小楼，被矿区职工家属亲切地称为“大师的摇篮”。

　　这座蓝色小楼是鲍店煤矿2015年4月在煤炭系统首家建成的“大众创新、全员创效”基地，被评为“山东省技师工作站”。

　　这里设有山东能源集团劳模（技能大师）创新工作室10个、矿智能化生产创新工作室1个、“兖矿工匠之星”创新工作室1个，其中3个被评为煤炭行业技能大师创新工作室。

　　该基地成立以来，累计完成了创新创效项目2600余个，创造了可观的经济效益。其中，《瓦斯异常区瓦斯与煤自燃耦合规律及协同预控技术》等13项科技成果获得了省部级以上科技进步奖、技术创新优秀成果奖；《特厚煤层大断面巷道顶煤连续化高效控制关键技术及应用》等14项成果达到了行业国际先进水平；25项专利获得了国家知识产权局授权。2018年10月，“智慧煤流运输系统创新项目”参加全国“双创周”展演。

　　为打造智能化建设“高端智库”，鲍店煤矿将智能开采与创新人才培养相结合，在综采二区精挑细选出20名业务技能熟练、综合素质高的大专以上学历职工，成立了大学生班组。

　　据了解，大学生班组自成立以来，在智能开采中积极发挥青年先锋作用。

　　在智能化工作面调试期间，支架工谢添发挥专业优势，主动钻研，上网对比资料进行模拟试验，修改支架自动跟机时间、范围以及工艺触发位置。最终，谢添成功优化了自动割三角煤支架收护帮和插板的配置，有效降低了设备损坏率，减轻了对顶板的破坏。

　　“大学生班组每个人的学习能力都很强，他们利用一切机会，主动与区队技术员交流，把智能开采中遇到的难题逐个攻破，这种学习精神有效带动了全区比学赶帮超的氛围，推进了智能化开采的全面应用。”综采二区区长王彦明说。

　　敢为人先、敢打硬仗，这支年轻的队伍率先“操刀”试验自动放煤和自动割三角煤程序。他们发挥多面手、一专多能优势，从操作支架、智能操作、检修维修等入手，承担了新工艺在智能化综放工作面的试验应用推广工作，收到了良好的效果。