5G力量如何重塑煤矿井下

4月20日，在中国平煤神马集团平宝公司调度室，工作人员正在用5G电话询问综采二队跟班干部综采工作面的生产情况。该公司5G网络开通后，地面和井下可以进行无线视频，综采工作面的各种设备传感器通过5G网络将数据信息即时传输到地面，不仅速度更快，而且画面更清晰。

“我们将加速5G网络与矿井实际应用的深度融合，依托5G技术，全力打造智能矿山新样板，实现矿井安全可靠化、管理高效化、效益最大化。”该公司副总经理、总工程师王海涛说。

据了解，平宝公司由中国平煤神马集团与宝武集团共同出资组建，于2010年投产，2019年建成河南省首个6.5米采高智能化采煤工作面和1个智能化掘进工作面，智能化水平迈上新台阶。

系统规划，高标准建矿

作为矿井智能化建设全过程的见证人之一，该公司副总经理李民中提及智能化建设感触颇深。

“我们以‘设施标准化、生产自动化、管理信息化、办公移动化、决策智能化’为方向，引进先进技术和装备，开展智能化建设，构建了监测、控制、管理一体化信息集成系统，实现了全矿井生产各环节的过程控制自动化、业务运转流程化、信息管理智能化。”李民中说。

据悉，平宝公司已连续多年被评为中国平煤神马集团“信息化建设先进单位”“两化融合示范单位”，2016年又荣获中国煤炭工业协会“两化融合示范煤矿”称号，2019年3月被确定为河南省智能煤矿建设试点培育对象，并于2020年5月通过河南省一级智能矿山建设验收。

李民中介绍，早在建矿初期，平宝公司就将综合自动化系统建设纳入设计规划，重点建设井上下千兆光纤工业环网、调度大屏显示系统、地面办公网络、井上下通信系统等基础设施，同时在矿井安全监测、瓦斯抽放、主井装载及提升、副井提升、主扇通风等关键生产环节建设可靠、高效的自动化控制系统，为后续智能矿山建设和发展提供基本保障。

目前，该公司所有皮带运输系统、井下局部通风机均实现了地面一键启动和井下实时动态监控;主井提升系统、压风机、采区变电所、水泵房排水系统实现了远程控制、无人值守;主扇实现了“动叶可调、不停风一键倒台”和双电源快速切换;无线精确人员定位精度达到5米之内;“灯卡合一”的信息矿灯可以准确了解人员位置信息，有效杜绝了“一人多卡”入井现象。

循序渐进，智能开采升级

该公司在不断完善和应用好18个自动化控制子系统的基础上，于2019年积极探索实施了采掘工作面的智能化改造，在己15—17—12100工作面建成河南省首个6.5米大采高智能化综采工作面，在己15—17—12110机巷建成中国平煤神马集团首个智能化掘进工作面并投运。

“目前，掘进工作面作业人员由每班13人减至6人，综采工作面作业人员每班由16人减至6人到8人，综采队三班生产人员由126人减至58人。”该公司信息化中心主任李东坡说。

据李东坡介绍，在引进新装备的时候，还需优先考虑配置自动化接口，便于子系统能够接入综合管控平台，减少因基础设备缺陷更新改造和重复投入。该公司将通过应用井上下无线终端平台，完善井上下工业环网，实现对各自动化、智能化子系统集中操作、集中监控和统一调度。

“必须改变原有的管理思维惯性，紧跟煤矿智能化建设发展趋势，以安全生产、经营管控等重点领域为切入点，大力推进信息化综合应用。”李东坡说。

张工厂是该公司综采二队智能化方面的技术负责人。据他介绍，在智能化矿山建设过程中，他们也遇到过许多艰难坎坷。

“在公司首个智能化采煤工作面调试过程中，现有的自动割三角煤程序大多是依据及时支护方式编程出来的，给超前支护方式下自动化割三角煤带来了极大的困难。”张工厂说。

据张工厂介绍，为了让自动跟机拉架、割三角煤程序适用于该公司，他和调试人员现场跟班，实时记录液压支架的动作时间、动作区间、动作顺序等参数，同时绘制出工作面生产工艺流程图，给厂家程序调试提供依据。他们还邀请德国工程师到现场，面对面探讨自动割三角煤的移架和推溜方式。经过多次反复调试和修改，最终形成了适合超前支护的自动化割三角煤程序。

“为解决变频器干扰井下语音通信问题，我们单位的调试人员与设备厂家工程师一起，盯在现场查找原因，优化线路布置，现场修改程序代码，添加抗干扰模块，最终解决了干扰问题，保证了井上下语音通信正常。”张工厂说。

勇于创新，构建5G矿山新模式

作为中国平煤神马集团工业化、信息化“两化融合”建设示范矿井，平宝公司在加快采煤智能化建设的同时，积极推进掘进智能化建设、煤矿主要生产系统智能化改造以及煤矿信息系统智慧化建设。

目前，该公司已完成己15—17—12110智能化采煤工作面、己15—17—12120机巷智能化掘进工作面以及包含瓦斯含量、通风情况等多种生产信息的“一张图”安全生产信息共享平台等智能化建设工作，构建了涵盖通风、提升、运输、瓦斯抽采等各专业的综合自动化生产辅助系统，实现了全矿井生产各环节的过程控制自动化、业务运转流程化、信息管理智能化。

“智能化矿山建设是一项复杂的系统工程。思想认识、组织保障、资金支持、调研论证、过程控制、考核追责等方面都要到位，构建智能化建设的长效机制，才能使智能化建设工作顺利推进。”李民中说，“总体规划、分步实施、重点突破、持续改进”是他们的总原则。

“我们参观了很多矿井，周围的矿井都跑遍了。”李东坡说。一开始建设智能化矿井，没有模板，只有不断地学习才能“打开思路”。他们调研考察了国内先进煤矿的建设情况和成功经验，同时梳理了当前各大煤矿在智能化建设上存在的问题和“卡脖子”难题，立足平宝公司实际条件和需求，探索构建5G智慧矿山建设新模式。

据李东坡介绍，今年，该公司将持续加大软硬件等基础建设的投入力度，科学合理布局、统筹智能矿山项目建设规划，不断完善现有系统规模、功能，全力推进智慧能源建设，对各类信息系统收集的海量数据进行挖掘利用，以大数据为基础、人工智能为切入口不断提升智能矿山建设水平。

管理变革，打破传统职能分工

值得一提的是，平宝公司井下的5G网络为目前国内井下最深处的5G网络，既展现了5G通信技术在煤矿智能化建设中的广阔前景，又创造了5G通信技术在煤矿井下应用的“河南第一”，标志着中国平煤神马集团智能化煤矿建设“平宝方案”取得了初步成果。

“井下智能采煤系统通过人工智能实现人机态势全感知，具备趋势性的预判功能，而不是检测到问题才进行信息反馈，极大地提高了生产的安全系数。”说到智能化煤矿的先进之处，李东坡说，未来，平宝公司井下作业人员将减少20%以上，设备运行效率平均提高30%，年成本下降10%以上，人员工效提升1倍以上。

此外，智能化矿井也将打破传统煤矿的职能分工。“智能化矿井必然改变煤矿传统思维和管理模式。我们积极探索5G智能化煤矿管理的新模式，最终确定了5个业务中心，即生产管理功能中心、生产控制功能中心、矿山安全功能中心、运维保障功能中心与运营管理功能中心。”该公司董事长、总经理张国川说。

未来，平宝公司将利用这5个业务中心对煤矿进行全部管理。生产管理功能中心包含生产调度、物资供应、工程管理等;矿山安全功能中心包含安全环保部、监察部以及地测部等;传统生产中的一线人员调整到生产控制功能中心及运维保障功能中心;运维保障功能中心包括智能运营中心和智能化运维队，涉及的专业包括网络、5G、通信、视频、大数据、软件、BIM、自动控制、人工智能、传感器、大屏幕显示系统、智慧园区等专业和系统;经营管理中心包括党建、财务、人力资源、工会等机关部门。

据了解，随着自动化控制、5G、人工智能、机器人等先进技术陆续引入平宝公司，未来3年，该公司智能化煤矿管控平台将拥有不少于50个子系统，矿井数据的实际利用率将提升至50%以上;系统平台接入点增加到5万个以上;实现端到端数据延时小于5毫秒，全面实现矿山多专业、多部门系统作业和信息化管理，打造“统一平台框架、多级业务融合、流程闭环反馈、分时协同管控”的煤矿智能化运行平台，打破信息孤岛，实现信息共享。

“下一步，我们将全力打造5G智慧矿山，重点完善综合自动化、基础平台以及应用系统，加快实现5G井下5G手机应用、5G井上无人机、5G+VR安全培训、煤矿巡检机器人、AI+5G煤矿铁路集运站智慧管理系统的应用，建成统一完备的5G信息传输网络、数据管理平台、系统平台、智能分析平台，打造更加安全智能高效的新型矿山。”张国川说。