一张5G融合通信网，让身处地下矿井的工人定位清晰可见；在井下顺槽集控仓就能实现采煤机远程控制，真正实现“采煤不见煤”；在地面调度指挥中心就能实现井上下智能化联动……近日，记者走进徐矿集团张双楼煤矿和省地质调查研究院，发现越来越多的智能化装备已融入了煤矿开采及监管全领域、全过程。从会采煤到“慧”采煤，传统的采煤矿车摇身一变成为“智慧矿车”，在智慧矿山道路上跑出加速度。
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触摸“智慧”黑金的地心之旅
“安全是我们的第一要求，入井之前的准备工作一定要做好！”下井前，徐矿集团张双楼矿生产调度指挥中心主任鹿丙振一遍遍叮嘱大家。记者在工作人员的指导下更换上专用的工装和长筒胶鞋，戴上红色安全帽、配好便携矿灯、井下自救器和定位装备，随后便开启了这场触摸“智慧”黑金的地下之旅。
坐上专门直达地下矿井的罐笼，记者逐渐深入地下世界，耳边传来风声和流水声，不到五分钟，便已到达-750米的“地球深处”。记者注意到，矿井巷道内随处可见带有5G标识的微基站。鹿丙振介绍，矿井布置了5G专线，采用5G+万兆融合一张网结构，井上下独立组成环网，实现井上井下信息实时对接，为工控、安全监测、工业视频、智能采掘等业务提供了安全、高速、稳定的信息传输通道。目前，张双楼矿已经实现了5G下井智慧矿山建设，从会采煤变成了“慧”采煤，真正实现“采煤不见煤”。
在纵横交错的地下巷道，如何进行人员实时调度及管理？“我们随身携带的矿灯内嵌有精准人员定位卡，通过识别能够进行人员精准定位，并将数据传输到地面调度中心。静态定位精度可到达0.3米，动态精度可以达到1米。”张双楼矿通计中心主任荣国庆介绍说，通过人员定位卡，智能灯房能够实现每台矿灯、自救器从上架、充电、下架的自动统计、人员定位等全过程实时动态管理，对下井人员进行唯一性检测和考勤管理。同时，系统也具备人员位置信息监测、查询、分析、紧急呼救等功能，为井下安全生产做好人员管理及工作调度，确保人员安全。
在前往综采二区采煤工作面的路上，一座布满智慧大屏的房车吸引了记者的目光。荣国庆介绍，这是集控仓，屏幕上实时显示工作面的监控视频和设备参数。通过智慧集控中心，工人能够实现工作面的远程操作，真正实现“采煤不见煤”。他解释，以往，综采工作面作为煤矿生产中最关键也最复杂的环节，需要多人操控。而5G下井后，借助5G网络数据传输高可靠、高带宽的特性，工作面各设备通过传感器、无线信号以及摄像探头与集控仓进行联系，实现集中和就地远程控制。“集控中心能够对破岩、临时支护、运输等成套设备进行‘一键启停’和多机协同控制，提高了采煤机运行效率及作业安全性，更多的井下工人解放了双手。”
走进采煤工作面，记者终于看到了“黑金”的产生过程。22米长的采煤机通过采用智能决策、记忆割煤技术实现自动化割煤，将煤块快速粉碎，并从煤壁上剥离下来。煤块会落到采煤机底部的刮板输送机上，刮板输送机将割下来的煤运输出去，实现割煤、运煤、移架“三机”协调联动的智能化操作。荣国庆告诉记者，地面集控中心会同时进行无延时“直播”采煤作业过程，保证全矿的安全生产。
“如果遇到突发情况，井下来不及汇报请示，地面也无法及时调度指挥，我们可以通过防爆手机来实现井上井下无障碍通信。”荣国庆介绍，在5G信号保障下，工人们可以随时通过防爆手机向地面调度中心汇报井下状况，同时地面调度中心还可以通过视频更加直观清楚地了解井下情况，实施更加精准的调度指挥。
智能采煤、智能掘进、智能运输、智能机器人巡检......一张智慧煤矿的网络正徐徐铺开。张双楼煤矿矿长张雷介绍，以煤矿数据中心为核心，开创性地将IPv6新技术成功应用在煤矿安全监控系统及智能控制系统，构建万兆工业环网和5G无线通讯相结合的传输网络，分别在井上、井下建设5G网络，井上安装承载网设备和流量转发设备，井下安装矿用隔爆型基站控制器、矿用隔爆兼本安型无线基站，铺设信息化“高速路”。
“张双楼矿通过智能化开采，日下井人数由1410人降至1100人左右，工作面作业人员降幅更是达68.75%；创建‘江苏省煤矿冲击地压防治工程技术研究中心’，大能量震动事件占比从3.55%降低至0.19%，实现了冲击地压‘零’发生；智能化工作面‘一键启停’率达90％以上、煤机记忆截割率稳步在80％~90％之间、支架追机移架率达到50％~70％，智能化绿色矿山已初具基础。”张雷说。
即使千日无震，不可一日不防
冲击地压是煤炭生产重大灾害之一，也是煤矿潜在的重大安全隐患，破坏性、危害性大。什么是冲击地压？如何尽可能降低冲击地压对矿井带来的危害？
“我们把冲击地压叫做‘小地震’，具有突发性、瞬时性、破坏性等特征。”张双楼矿防冲副矿长李兵介绍，冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤体由于弹性变形能的瞬时释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。
即使千日无震，不可一日不防。近年来，张双楼煤矿通过与国内知名院校、科研机构深度合作集中力量进行冲击地压防治研究，经过近10年的探索实践，创新性地总结出具张双楼特色的“12567”的冲击地压治理体系，为矿井生产筑起了一道坚实的安全防线，实现了无冲击事故、无破坏性震动的防治目标。2020年，张双楼煤矿联合中国矿业大学等科研单位，组建江苏省煤矿冲击地压防治工程技术研究中心，从精准感知、智能化建设等方面最大程度减少冲击地压危害。
“我们通过与江苏省地震局联网，能够实时监测到矿区周边的微地震情况。”李兵介绍，张双楼矿通过建立了先进的S0S微震监测系统、CT探测系统、矿压在线监测系统、地音监测系统等，通过智能判识多参量预警云平台综合分析各项监测数据，构建了基于冲击地压类型支持下的“三场”多参量预警模型，实现了矿井冲击地区多参量综合、分级、分区、实时预警，建立了冲击地压智能精准感知体系，为矿井多元灾害协同智能预警奠定了基础。
此外，张双楼煤矿通过建设的智能远控卸压钻车、智能限员系统、智能煤粉钻屑监测系统等，实现了冲击危险区域卸压解危、效果检验的远程操控与智能化控制，保证了现场人员的安全。
“堵不如疏，与其等冲击地压突然爆发，不如在前期就卸掉它。”李兵告诉记者，冲击地压是采矿引起的应力变化的结果，要想减小灾害规模及频次，就得去研究如何卸压。张双楼矿防冲技术人员通过建立巷道掘进“超前三维应力场优化”的冲击地压控制技术体系，提出实施了煤层巷道掘进全空间、全断面超前三维应力场卸压技术、回采工作面超前整体预卸压技术，研究、总结出包括巷道掘进全断面卸压技术、大直径深孔预卸压+高压注水技术等10项符合现场实际冲击地压机理的实用技术，进一步提高冲击地压综合治理能力。
通过实施综合治理措施，近10年来，张双楼矿杜绝了冲击地压事故；近两年来杜绝了超临界值震动事件，能量、频次呈逐年下降趋势，矿井冲击地压防治稳定向好。
铺设“天空地”一体化监测网，建设“绿色矿山”
面对矿产资源的不可再生性，良性开发的背后，严格的监管不能缺位。记者从省地质调查研究院了解到，目前在省自然资源厅的部署下，江苏已建立起“天空地一体化”的矿产资源智慧监管体系，为矿产开采罩上“金钟罩”。
“在天上用卫星遥感监测、在空中飞无人机监控、在地面进行人工核查。”省地调院自然资源调查与规划中心总工程师宋珂介绍，简单来说，“天空地”一体化生态系统监测就是综合运用卫星遥感、无人机航摄和地面站点监测等生态监测手段，通过天地协同、数据融合、模拟预警等关键技术支撑，建立更加精准的立体生态协同感知体系，对矿山开发利用和生态修复进行智慧化监管，监测矿山地质灾害、生态环境及人为活动，“更加全面地反映矿山生态保护修复情况、矿区生态系统现状及发展趋势，为矿产资源开发、生态保护修复、地质灾害防治、国土空间规划等提供科学依据”。
江苏省有多少矿山正在开采？在省地调院，这些有关矿产资源及其动态变化的信息都转化为准确直观的数据。宋珂解释，卫星遥感监测一般以季度为周期，监管矿山开采范围是否“越界”；无人机遥感监测可以构建矿区三维立体模型，判断矿产资源是否超采；地面监测主要通过实地勘查和现场测量，是最直接有效的监测方法，但效率偏低。因此，省级层面的监测主要以卫星和无人机遥感为主、地面监测为辅。
比如一座露天采石矿山开采之后，山体会形成一层层采掘坡面，如果遭遇气象灾害或人为扰动时，可能会发生滑坡坍塌，造成安全生产事故。对此，在易发坡面上安置监测设备，一旦产生微弱的位移就能及时发现并预警，从而减少安全隐患。
运用卫星遥感技术，不仅可以掌握矿产资源开采的实时动态，开采后的生态修复工作同样是监测监管的重点。记者了解到，目前，省地调院建立了“全域＋实时”土地卫片执法“日监测”模式、自然资源全要素遥感监测工作机制。通过自然资源动态监测网络建设国家试点、江苏“国家山水工程”和历史遗留废弃矿山生态修复国家示范工程等国家级项目，构建了陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的多要素、全流程、一体化的自然资源综合监测评价预警体系。
根据近三年对江苏信宁新型建材有限公司宝塔山水泥用灰岩矿的监测，矿山累计生态修复面积达10万平方米，开采坡面不同方向位移均控制在1毫米/年以内，年均扬尘PM2.5和PM10分别控制在20微克/立方米和30微克/立方米以内。
“今后，我们将进一步深化大数据、云计算、区块链、人工智能等前沿技术应用，重点探索攻坚卫星遥感数据的深度挖掘和高效利用，让更多数据资源转化为知识，更好地支撑服务江苏生态文明建设，用‘智慧绿色’铺就‘矿山底色’。”省地调院总工于军说。
新华日报·交汇点记者 张宣 程晓琳
实习生 杨舒雅 王诗雨
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