“十三五”期間，山西將煤礦智能化建設(shè)作為消除事故隱患的治本之策

開啟本安型煤礦建設(shè)新時(shí)代

作為我國重要的煤炭生產(chǎn)供應(yīng)基地，山西在“十三五”期間認(rèn)真貫徹落實(shí)新發(fā)展理念，大力推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，并將其作為提高礦井本質(zhì)安全度，防范化解煤礦重大安全風(fēng)險(xiǎn)、從根本上消除事故隱患的治本之策。山西在打造能源革命排頭兵方面邁出堅(jiān)實(shí)步伐，蹚出了一條安全發(fā)展新路。

順勢而上以“智”采煤

“十三五”以來，我國煤炭工業(yè)向信息化、智能化方向轉(zhuǎn)變。2016年，山西一批煤礦推進(jìn)以采煤為核心的智能化，開始“破冰”之旅。通過引進(jìn)新技術(shù)、新裝備，部分煤礦在理想條件下，實(shí)現(xiàn)了井下工作面順槽內(nèi)“可視化遙控操作”“自動(dòng)工藝控制”“一鍵啟停”、地面緊急停機(jī)等目標(biāo)。

中煤華晉集團(tuán)公司山西華寧焦煤有限責(zé)任公司是山西最早應(yīng)用智能化開采的煤礦之一。2018年，該企業(yè)完成了首個(gè)6.3米大采高智能化工作面建設(shè)，成為山西首座集自動(dòng)化、檢測、視頻、通訊、網(wǎng)絡(luò)、控制、計(jì)算機(jī)等多種技術(shù)的本質(zhì)安全型礦井。

2016年，山西焦煤正利煤業(yè)公司提出建設(shè)智能化采煤工作面的構(gòu)想，并確定在14-1104采煤工作面建設(shè)首個(gè)智能化綜采工作面。2019年5月，該礦第二個(gè)智能化綜采工作面14-1106采煤工作面也投入運(yùn)行。通過實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)智能化協(xié)調(diào)控制，采煤機(jī)記憶割煤，液壓支架、采煤機(jī)、運(yùn)輸設(shè)備“一鍵啟停”等23項(xiàng)功能，該礦降低了設(shè)備事故率，減少了井下現(xiàn)場一線特別是高風(fēng)險(xiǎn)崗位人員，降低了煤炭百萬噸死亡率。

以出臺(tái)《山西省煤礦智能化建設(shè)實(shí)施意見》等文件為標(biāo)志，山西煤礦智能化發(fā)展進(jìn)入示范培育階段。以“少人則安、無人則安”為目標(biāo)，以“自動(dòng)化減人邁向智能化無人”為路徑，以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化”為引領(lǐng)，圍繞“安全、高效、綠色、智能”，該省選取了正利煤業(yè)公司等10座煤礦和14-1106采煤工作面等50個(gè)綜采工作面作為試點(diǎn)，建成多種類型、不同模式的智能化煤礦，打造出一批標(biāo)桿示范礦井。

同煤塔山煤礦承擔(dān)的“千萬噸級(jí)特厚煤層智能化綜放開采關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”國家研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目，創(chuàng)建了年產(chǎn)1500萬噸智能化綜放開采示范工程，建立以數(shù)據(jù)決策為導(dǎo)向的全新安全生產(chǎn)管理模式，完成了煤礦智能化綜放開采技術(shù)性變革。該項(xiàng)目獲得了國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，是14年來山西煤炭系統(tǒng)首次獲得的國家級(jí)大獎(jiǎng)。目前，該礦已形成以“兩網(wǎng)、一平臺(tái)”為基礎(chǔ)的智能化礦山雛形。

2020年8月19日，山西煤監(jiān)局、山西省工信廳、山西省能源局組織中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)、安標(biāo)國家中心等單位專家，通過了對(duì)潞安集團(tuán)高河能源公司智能化綜采工作面的現(xiàn)場驗(yàn)收。該工作面應(yīng)用集成MOS智能管控平臺(tái)與UWB精確定位等新技術(shù)，形成了“一鍵啟停、鼠標(biāo)割煤”的智能化開采生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備一鍵啟動(dòng)及360度視頻監(jiān)控智能化生產(chǎn)，使“以自動(dòng)控制為主、人工遠(yuǎn)程干預(yù)為輔”的理想變成了現(xiàn)實(shí)。

瞄準(zhǔn)智能化，地方煤礦也不遑多讓。呂梁東義集團(tuán)煤氣化有限公司鑫巖煤礦已建成了2個(gè)智能化采煤工作面、26個(gè)智能化子系統(tǒng)，19個(gè)固定崗位實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集控?zé)o人值守。

通過以點(diǎn)帶面、示范引領(lǐng)，山西煤礦智能化建設(shè)加速發(fā)展。目前，該省已建成智能化礦井3座、智能化綜采工作面72個(gè)，煤礦智能化開采水平位居全國前列。全省已有179座煤礦主排水泵房、468個(gè)井下變電所、397部帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)無人值守，極大提升了安全生產(chǎn)能力。

夯實(shí)“地基”以“聯(lián)”設(shè)防

5G網(wǎng)絡(luò)，因其數(shù)據(jù)利用更高效、延時(shí)更短、可靠性更高、安全性更好，被稱作煤礦智能化的“地基”。“5G技術(shù)對(duì)煤礦來說是剛需，是安全生產(chǎn)的堅(jiān)強(qiáng)保障。”陽煤集團(tuán)董事長翟紅說。

翟紅介紹，由于煤礦井下地質(zhì)條件復(fù)雜多變、支護(hù)強(qiáng)度大、信號(hào)衰減快等，在井下推廣無線通信意義重大。5G技術(shù)把有線、無線徹底打通，不僅具有語言通信、信息下載等功能，而且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)監(jiān)測監(jiān)控的安全可靠，是井下安全生產(chǎn)的有力支撐。

2020年6月，全國首座5G煤礦——陽煤集團(tuán)新元煤礦落成儀式在太原舉行。該礦在井下534米處建成5G專用網(wǎng)絡(luò)，并推出機(jī)電硐室無人巡檢、掘進(jìn)面無人操作、綜采面無人操作3項(xiàng)5G應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了礦井無人化、自動(dòng)化、可視化運(yùn)行。

同年6月，山西在龐龐塔煤礦建成覆蓋100多公里巷道的全國乃至全球第一張煤礦井下5G專網(wǎng)。依托5G網(wǎng)大帶寬、廣連接、低時(shí)延三大特性，龐龐塔礦構(gòu)建了4G、5G、NB-IoT于一體的超融合高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)。

同煤塔山等4座煤礦也陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了5G入井。同煤集團(tuán)在實(shí)現(xiàn)一張網(wǎng)管理的基礎(chǔ)上，以萬物互聯(lián)理念為指引，不斷推動(dòng)5G在分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制等方面的應(yīng)用，構(gòu)建“感知無處不在、聯(lián)接無處不在、數(shù)據(jù)無處不在、計(jì)算無處不在、智能無處不在”的協(xié)同生態(tài)和交互體系，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測監(jiān)控、輔助決策、對(duì)突發(fā)礦井進(jìn)行應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮等目標(biāo)。該集團(tuán)大力開發(fā)應(yīng)用智能化生產(chǎn)裝備，加快以技術(shù)革命帶動(dòng)煤炭綠色開采、“三化牽引”(數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化)提升煤礦智能化水平。同時(shí)融合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，將企業(yè)在煤、電上的優(yōu)勢與電信運(yùn)營商在數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算應(yīng)用上的優(yōu)勢結(jié)合起來，逐步打造煤—電—儲(chǔ)—云產(chǎn)業(yè)集群。

山西推動(dòng)精英數(shù)智、華為公司、煤科院聯(lián)合打造“煤礦大腦”平臺(tái)，建設(shè)覆蓋全礦區(qū)的通信和感知網(wǎng)絡(luò)、基于5G的“云邊端”控制架構(gòu)、大數(shù)據(jù)分析和人工智能決策及適應(yīng)各種作業(yè)要求的智能裝備系統(tǒng)，全方位感知煤礦安全生產(chǎn)過程。這種“看得見、管得了、控得住”的煤礦生產(chǎn)過程，助力煤礦企業(yè)創(chuàng)建“零事故”防線。

增強(qiáng)“內(nèi)核”以“慧”管安

山西推進(jìn)新一代智能技術(shù)、系統(tǒng)與煤炭工業(yè)深度融合，從基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)以及創(chuàng)新應(yīng)用方面不斷增強(qiáng)煤礦智能化的內(nèi)核。該省通過資源與開采環(huán)境數(shù)字化、技術(shù)裝備智能化、生產(chǎn)過程可視化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)管理與決策自主化，努力改變煤礦傳統(tǒng)的生產(chǎn)組織與用工形式，同時(shí)打破安全、環(huán)境等對(duì)煤炭開發(fā)利用的制約，使煤礦智能化逐步向生產(chǎn)、經(jīng)營、運(yùn)銷、制造全產(chǎn)業(yè)鏈延伸，從煤炭行業(yè)內(nèi)鏈條向行業(yè)上下游擴(kuò)展。

同煤集團(tuán)將智能化煤礦具像化，即利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理由機(jī)械化礦井單環(huán)節(jié)、單因素孤立監(jiān)測安全生產(chǎn)要素向智能化礦井多環(huán)節(jié)、多因素聯(lián)合自動(dòng)分析預(yù)警轉(zhuǎn)變，向平臺(tái)信息共享、基礎(chǔ)決策智能化轉(zhuǎn)變。

陽煤集團(tuán)聯(lián)合中國移動(dòng)、清華大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)、中煤科工、華為公司等70多家單位，成立5G智慧礦山聯(lián)盟，構(gòu)建智慧礦山合作平臺(tái)，加快關(guān)鍵核心技術(shù)突破，引導(dǎo)資源共建共享，推動(dòng)5G與礦山行業(yè)融合創(chuàng)新。該企業(yè)還組建了煤礦智能工程公司，努力打造集技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、商業(yè)推廣應(yīng)用為一體的煤礦智能化運(yùn)營平臺(tái)，促進(jìn)控制總線與5G的技術(shù)融合演進(jìn)，催生視頻AI軟硬件的系統(tǒng)解決方案和各種物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，倒逼應(yīng)用端技術(shù)和產(chǎn)品升級(jí)。目前，3D立體激光掃描變電站巡檢機(jī)器人已成功研發(fā)并投入使用。

龐龐塔礦與中國聯(lián)通、華為公司合作的邊緣計(jì)算平臺(tái)及全面感知、智能控制等核心智慧應(yīng)用也正在加緊部署實(shí)施。

據(jù)山西焦煤集團(tuán)霍州呂臨能化公司安全生產(chǎn)部副部長韓曉東介紹，視頻采集、智能分析、全面感知、三維展示、設(shè)備健康管理和VR高清直播等智慧應(yīng)用正在龐龐塔礦搭建。該礦采用5G+MEC技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)采煤工作面無人、自主控制，地面監(jiān)測及輔助控制。目前，該礦制定的基于5G+機(jī)器人的智能掘進(jìn)工作面解決方案、基于5G+齒軌車遠(yuǎn)程駕駛/無人駕駛解決方案也即將實(shí)施。

山西是全國煤礦智能化先行先試的優(yōu)質(zhì)試驗(yàn)田，目前，各行業(yè)都在積極融入該省煤礦的智能化建設(shè)，一大批院士團(tuán)隊(duì)率先進(jìn)入。智慧礦山協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟理事長付國軍指出，智慧礦山建設(shè)的終極目標(biāo)就是無重大人員傷亡，這也意味著必須通過新一代信息技術(shù)與煤炭工業(yè)深度融合，進(jìn)一步推動(dòng)煤炭工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，拿出“智慧礦山整體標(biāo)準(zhǔn)化解決方案”，實(shí)現(xiàn)由會(huì)管煤礦向“慧”管煤礦的轉(zhuǎn)變。

煤礦智能化建設(shè)是一個(gè)逐步實(shí)現(xiàn)、持久完善的過程。山西省政府將煤礦智能化改造列為綜改20項(xiàng)重大事項(xiàng)之一，在全國率先頒布《山西省智能煤礦建設(shè)指導(dǎo)規(guī)范》(DB14)，省應(yīng)急管理廳等五廳局印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)全省煤礦“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人、智能化作業(yè)”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)的實(shí)施意見》，并將煤礦智能化改造資金投入列入安全費(fèi)用使用范圍，明確為智能化改造建設(shè)可適當(dāng)提高安全費(fèi)用的提取標(biāo)準(zhǔn)。政府強(qiáng)力推動(dòng)、企業(yè)參與，山西在煤礦智能化建設(shè)方面前景廣闊、突破可期。智能化必將進(jìn)一步助力煤礦企業(yè)提升安全保障度，構(gòu)筑發(fā)展新優(yōu)勢，推動(dòng)其轉(zhuǎn)型升級(jí)高質(zhì)量發(fā)展。