一張5G融合通信網，讓身處地下礦井的工人定位清晰可見；在井下順槽集控倉就能實現(xiàn)采煤機遠程控制，真正實現(xiàn)“采煤不見煤”；在地面調度指揮中心就能實現(xiàn)井上井下智能化聯(lián)動……近日，記者走進徐礦集團張雙樓煤礦和省地質調查研究院，發(fā)現(xiàn)越來越多的智能化裝備已融入了煤礦開采及監(jiān)管全領域、全過程。從會采煤到“慧”采煤，傳統(tǒng)的采煤礦車搖身一變成為“智慧礦車”，在智慧礦山道路上跑出加速度。
體驗智慧采礦的“穿越之旅”
“安全是我們的第一要求，入井之前的準備工作一定要做好！”下井前，工作人員一遍遍叮囑大家。記者在工作人員的指導下更換上專用的工裝和長筒膠鞋，戴上紅色安全帽、配好便攜礦燈、井下自救器和定位裝備，隨后便開啟了這場觸摸“智慧”黑金的地下之旅。
坐上專門直達地下礦井的罐籠，記者逐漸深入地下世界，耳邊傳來風聲和流水聲，不到5分鐘，便已到達-750米的“地球深處”。記者注意到，礦井巷道內隨處可見帶有5G標識的微基站。張雙樓礦生產調度指揮中心主任鹿丙振介紹，礦井布置了5G專線，采用5G+萬兆融合一張網結構，井上下獨立組成環(huán)網，實現(xiàn)井上井下信息實時對接，為工控、安全監(jiān)測、工業(yè)視頻、智能采掘等業(yè)務提供了安全、高速、穩(wěn)定的信息傳輸通道。
在縱橫交錯的地下巷道，如何進行人員實時調度及管理？“我們隨身攜帶的礦燈內嵌有精準人員定位卡，通過識別能夠進行人員精準定位，并將數(shù)據傳輸?shù)降孛嬲{度中心。靜態(tài)定位精度可達到0.3米，動態(tài)精度可以達到1米。”張雙樓礦通計中心主任榮國慶介紹說，通過人員定位卡，智能燈房能夠實現(xiàn)每臺礦燈、自救器從上架、充電、下架的自動統(tǒng)計、人員定位等全過程實時動態(tài)管理，對下井人員進行唯一性檢測和考勤管理。
在前往綜采二區(qū)采煤工作面的路上，一座布滿智慧大屏的房車吸引了記者的目光。榮國慶介紹，這是集控倉，屏幕上實時顯示工作面的監(jiān)控視頻和設備參數(shù)。通過智慧集控中心，工人能夠實現(xiàn)工作面的遠程操作，真正實現(xiàn)“采煤不見煤”。他解釋，以往，綜采工作面作為煤礦生產中最關鍵也最復雜的環(huán)節(jié)，需要多人操控。而5G下井后，借助5G網絡數(shù)據傳輸高可靠、高帶寬的特性，工作面各設備通過傳感器、無線信號以及攝像探頭與集控倉進行聯(lián)系，實現(xiàn)集中和就地遠程控制?！凹刂行哪軌驅ζ茙r、臨時支護、運輸?shù)瘸商自O備進行‘一鍵啟?！投鄼C協(xié)同控制，提高了采煤機運行效率及作業(yè)安全性，更多的井下工人解放了雙手。”
走進采煤工作面，記者終于看到了“黑金”的開掘過程。22米長的采煤機通過采用智能決策、記憶割煤技術實現(xiàn)自動化割煤，將煤塊快速粉碎，并從煤壁上剝離下來。煤塊會落到采煤機底部的刮板輸送機上，刮板輸送機將割下來的煤運輸出去，實現(xiàn)割煤、運煤、移架“三機”協(xié)調聯(lián)動的智能化操作。榮國慶告訴記者，地面集控中心會同時進行無延時“直播”采煤作業(yè)過程，保證全礦的安全生產。
智能采煤、智能掘進、智能運輸、智能機器人巡檢……一張智慧煤礦的網絡正徐徐鋪開。張雙樓煤礦礦長張雷介紹，以煤礦數(shù)據中心為核心，開創(chuàng)性地將IPv6新技術成功應用在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)，構建萬兆工業(yè)環(huán)網和5G無線通信相結合的傳輸網絡，分別在井上、井下建設5G網絡，井上安裝承載網設備和流量轉發(fā)設備，井下安裝礦用隔爆型基站控制器、礦用隔爆兼本安型無線基站，鋪設信息化“高速路”。
即使千日無震，不可一日不防
沖擊地壓是煤炭生產重大災害之一，也是煤礦潛在的重大安全隱患，破壞性、危害性大。什么是沖擊地壓？如何盡可能降低沖擊地壓對礦井帶來的危害？
“我們把沖擊地壓叫做‘小地震’，具有突發(fā)性、瞬時性、破壞性等特征?！睆堧p樓礦防沖副礦長李兵介紹，沖擊地壓是指煤礦井巷或工作面周圍煤體由于彈性變形能的瞬時釋放而產生的突然、劇烈破壞的動力現(xiàn)象，常伴有煤體瞬間位移、拋出、巨響及氣浪等。
即使千日無震，不可一日不防。近年來，張雙樓煤礦通過與國內知名院校、科研機構深度合作集中力量進行沖擊地壓防治研究，經過近10年的探索實踐，創(chuàng)新性地總結出具有張雙樓特色的“12567”沖擊地壓治理體系，為礦井生產筑起了一道堅實的安全防線，實現(xiàn)了無沖擊事故、無破壞性震動的防治目標。2020年聯(lián)合中國礦業(yè)大學等科研單位，組建江蘇省煤礦沖擊地壓防治工程技術研究中心，從精準感知、智能化建設等方面最大程度減少沖擊地壓危害。
“堵不如疏，與其等沖擊地壓突然爆發(fā)，不如在前期就卸掉它?！崩畋嬖V記者，沖擊地壓是采礦引起的應力變化的結果，要想減小災害規(guī)模及頻次，就得去研究如何卸壓。張雙樓礦防沖技術人員通過建立巷道掘進“超前三維應力場優(yōu)化”的沖擊地壓控制技術體系，提出實施了煤層巷道掘進全空間、全斷面超前三維應力場卸壓技術、回采工作面超前整體預卸壓技術，研究、總結出包括巷道掘進全斷面卸壓技術、大直徑深孔預卸壓+高壓注水技術等10項符合現(xiàn)場實際沖擊地壓機理的實用技術，進一步提高沖擊地壓綜合治理能力。
通過實施綜合治理措施，近10年來，張雙樓礦杜絕了沖擊地壓事故；近兩年來杜絕了超臨界值震動事件，能量、頻次呈逐年下降趨勢，礦井沖擊地壓防治穩(wěn)定向好。
鋪設“天空地”一體化監(jiān)測網
面對礦產資源的不可再生性，良性開發(fā)的背后，嚴格的監(jiān)管不能缺位。記者從省地質調查研究院了解到，目前我省已建立起“天空地”一體化的礦產資源智慧監(jiān)管體系，為礦產開采罩上“金鐘罩”。
“在天上用衛(wèi)星遙感監(jiān)測、在空中飛無人機監(jiān)控、在地面進行人工核查?！笔⌒l(wèi)星中心總工程師宋珂介紹，簡單來說，“天空地”一體化生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測就是綜合運用衛(wèi)星遙感、無人機航攝和地面站點監(jiān)測等生態(tài)監(jiān)測手段，通過天地協(xié)同、數(shù)據融合、模擬預警等關鍵技術支撐，建立更加精準的立體生態(tài)協(xié)同感知體系，對礦山開發(fā)利用和生態(tài)修復進行智慧化監(jiān)管，監(jiān)測礦山地質災害、生態(tài)環(huán)境及人為活動，“更加全面地反映礦山生態(tài)保護修復情況、礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為礦產資源開發(fā)、生態(tài)保護修復、地質災害防治、國土空間規(guī)劃等提供科學依據?！?
在省地調院，這些有關礦產資源及其動態(tài)變化的信息都轉化為準確直觀的數(shù)據。宋珂解釋，衛(wèi)星遙感監(jiān)測一般以季度為周期，監(jiān)管礦山開采范圍是否“越界”；無人機遙感監(jiān)測可以構建礦區(qū)三維立體模型，判斷礦產資源是否超采；地面監(jiān)測主要通過實地勘查和現(xiàn)場測量，是最直接有效的監(jiān)測方法，但效率偏低。因此，省級層面的監(jiān)測主要以衛(wèi)星和無人機遙感為主、地面監(jiān)測為輔。
“比如一座露天采石礦山開采之后，山體會形成一層層采掘坡面，如果遭遇氣象災害或人為擾動時，可能會發(fā)生滑坡坍塌地質災害，造成安全生產事故?！睂Υ耍霸诘刭|災害易發(fā)坡面上安置監(jiān)測設備，一旦產生微弱的位移就能及時發(fā)現(xiàn)并預警，從而減小安全隱患?！?
運用衛(wèi)星遙感技術，不僅可以掌握礦產資源開采的實時動態(tài)，開采后的生態(tài)修復工作同樣是監(jiān)測監(jiān)管的重點。記者了解到，目前，省衛(wèi)星中心建立了“全域＋實時”土地衛(wèi)片執(zhí)法“日監(jiān)測”模式、自然資源全要素遙感監(jiān)測工作機制。通過自然資源動態(tài)監(jiān)測網絡建設國家試點、江蘇“國家山水工程”和歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復國家示范工程等國家級項目，構建了陸海統(tǒng)籌、天地一體、上下協(xié)同、信息共享的多要素、全流程、一體化的自然資源綜合監(jiān)測評價預警體系，并已在全省建立了13個市級、10個縣級衛(wèi)星中心，實現(xiàn)了技術下沉，基層應用成效明顯。
“今后，我們將進一步深化大數(shù)據、云計算、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術應用，重點探索攻堅衛(wèi)星遙感數(shù)據的深度挖掘和高效利用，讓更多數(shù)據資源轉化為知識，更好地支撐服務我省生態(tài)文明建設，用‘智慧綠色’鋪就‘礦山底色’。”省地調院總工于軍說。
