一張5G融合通信網(wǎng)，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(shí)現(xiàn)采煤機(jī)遠(yuǎn)程控制，真正實(shí)現(xiàn)“采煤不見煤”；在地面調(diào)度指揮中心就能實(shí)現(xiàn)井上井下智能化聯(lián)動(dòng)……近日，記者走進(jìn)徐礦集團(tuán)張雙樓煤礦和省地質(zhì)調(diào)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(lǐng)域、全過程。從會(huì)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(yàn)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(zhǔn)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(dǎo)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(dá)地下礦井的罐籠，記者逐漸深入地下世界，耳邊傳來風(fēng)聲和流水聲，不到5分鐘，便已到達(dá)-750米的“地球深處”。記者注意到，礦井巷道內(nèi)隨處可見帶有5G標(biāo)識(shí)的微基站。張雙樓礦生產(chǎn)調(diào)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(wǎng)結(jié)構(gòu)，井上下獨(dú)立組成環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)井上井下信息實(shí)時(shí)對接，為工控、安全監(jiān)測、工業(yè)視頻、智能采掘等業(yè)務(wù)提供了安全、高速、穩(wěn)定的信息傳輸通道。

在縱橫交錯(cuò)的地下巷道，如何進(jìn)行人員實(shí)時(shí)調(diào)度及管理？“我們隨身攜帶的礦燈內(nèi)嵌有精準(zhǔn)人員定位卡，通過識(shí)別能夠進(jìn)行人員精準(zhǔn)定位，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲{(diào)度中心。靜態(tài)定位精度可達(dá)到0.3米，動(dòng)態(tài)精度可以達(dá)到1米。”張雙樓礦通計(jì)中心主任榮國慶介紹說，通過人員定位卡，智能燈房能夠?qū)崿F(xiàn)每臺(tái)礦燈、自救器從上架、充電、下架的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、人員定位等全過程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，對下井人員進(jìn)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(shí)時(shí)顯示工作面的監(jiān)控視頻和設(shè)備參數(shù)。通過智慧集控中心，工人能夠?qū)崿F(xiàn)工作面的遠(yuǎn)程操作，真正實(shí)現(xiàn)“采煤不見煤”。他解釋，以往，綜采工作面作為煤礦生產(chǎn)中最關(guān)鍵也最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，需要多人操控。而5G下井后，借助5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸高可靠、高帶寬的特性，工作面各設(shè)備通過傳感器、無線信號(hào)以及攝像探頭與集控倉進(jìn)行聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)集中和就地遠(yuǎn)程控制。“集控中心能夠?qū)ζ茙r、臨時(shí)支護(hù)、運(yùn)輸?shù)瘸商自O(shè)備進(jìn)行‘一鍵啟停’和多機(jī)協(xié)同控制，提高了采煤機(jī)運(yùn)行效率及作業(yè)安全性，更多的井下工人解放了雙手。”

走進(jìn)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(jī)通過采用智能決策、記憶割煤技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化割煤，將煤塊快速粉碎，并從煤壁上剝離下來。煤塊會(huì)落到采煤機(jī)底部的刮板輸送機(jī)上，刮板輸送機(jī)將割下來的煤運(yùn)輸出去，實(shí)現(xiàn)割煤、運(yùn)煤、移架“三機(jī)”協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)的智能化操作。榮國慶告訴記者，地面集控中心會(huì)同時(shí)進(jìn)行無延時(shí)“直播”采煤作業(yè)過程，保證全礦的安全生產(chǎn)。

智能采煤、智能掘進(jìn)、智能運(yùn)輸、智能機(jī)器人巡檢……一張智慧煤礦的網(wǎng)絡(luò)正徐徐鋪開。張雙樓煤礦礦長張雷介紹，以煤礦數(shù)據(jù)中心為核心，開創(chuàng)性地將IPv6新技術(shù)成功應(yīng)用在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)，構(gòu)建萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)和5G無線通信相結(jié)合的傳輸網(wǎng)絡(luò)，分別在井上、井下建設(shè)5G網(wǎng)絡(luò)，井上安裝承載網(wǎng)設(shè)備和流量轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)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(shè)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(chǎn)重大災(zāi)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(shí)性、破壞性等特征。”張雙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(shí)釋放而產(chǎn)生的突然、劇烈破壞的動(dòng)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(nèi)知名院校、科研機(jī)構(gòu)深度合作集中力量進(jìn)行沖擊地壓防治研究，經(jīng)過近10年的探索實(shí)踐，創(chuàng)新性地總結(jié)出具有張雙樓特色的“12567”沖擊地壓治理體系，為礦井生產(chǎn)筑起了一道堅(jiān)實(shí)的安全防線，實(shí)現(xiàn)了無沖擊事故、無破壞性震動(dòng)的防治目標(biāo)。2020年聯(lián)合中國礦業(yè)大學(xué)等科研單位，組建江蘇省煤礦沖擊地壓防治工程技術(shù)研究中心，從精準(zhǔn)感知、智能化建設(shè)等方面最大程度減少?zèng)_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。”李兵告訴記者，沖擊地壓是采礦引起的應(yīng)力變化的結(jié)果，要想減小災(zāi)害規(guī)模及頻次，就得去研究如何卸壓。張雙樓礦防沖技術(shù)人員通過建立巷道掘進(jìn)“超前三維應(yīng)力場優(yōu)化”的沖擊地壓控制技術(shù)體系，提出實(shí)施了煤層巷道掘進(jìn)全空間、全斷面超前三維應(yīng)力場卸壓技術(shù)、回采工作面超前整體預(yù)卸壓技術(shù)，研究、總結(jié)出包括巷道掘進(jìn)全斷面卸壓技術(shù)、大直徑深孔預(yù)卸壓+高壓注水技術(shù)等10項(xiàng)符合現(xiàn)場實(shí)際沖擊地壓機(jī)理的實(shí)用技術(shù)，進(jìn)一步提高沖擊地壓綜合治理能力。

通過實(shí)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(dòng)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(shè)“天空地”一體化監(jiān)測網(wǎng)

面對礦產(chǎn)資源的不可再生性，良性開發(fā)的背后，嚴(yán)格的監(jiān)管不能缺位。記者從省地質(zhì)調(diào)查研究院了解到，目前我省已建立起“天空地”一體化的礦產(chǎn)資源智慧監(jiān)管體系，為礦產(chǎn)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(jī)監(jiān)控、在地面進(jìn)行人工核查。”省衛(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(yùn)用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)航攝和地面站點(diǎn)監(jiān)測等生態(tài)監(jiān)測手段，通過天地協(xié)同、數(shù)據(jù)融合、模擬預(yù)警等關(guān)鍵技術(shù)支撐，建立更加精準(zhǔn)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(fù)進(jìn)行智慧化監(jiān)管，監(jiān)測礦山地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境及人為活動(dòng)，“更加全面地反映礦山生態(tài)保護(hù)修復(fù)情況、礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為礦產(chǎn)資源開發(fā)、生態(tài)保護(hù)修復(fù)、地質(zhì)災(zāi)害防治、國土空間規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。”

江蘇省有多少礦山正在開采？在省地調(diào)院，這些有關(guān)礦產(chǎn)資源及其動(dòng)態(tài)變化的信息都轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確直觀的數(shù)據(jù)。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(jī)遙感監(jiān)測可以構(gòu)建礦區(qū)三維立體模型，判斷礦產(chǎn)資源是否超采；地面監(jiān)測主要通過實(shí)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(jī)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(huì)形成一層層采掘坡面，如果遭遇氣象災(zāi)害或人為擾動(dòng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生滑坡坍塌地質(zhì)災(zāi)害，造成安全生產(chǎn)事故。”對此，“在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)坡面上安置監(jiān)測設(shè)備，一旦產(chǎn)生微弱的位移就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警，從而減小安全隱患。”

運(yùn)用衛(wèi)星遙感技術(shù)，不僅可以掌握礦產(chǎn)資源開采的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，開采后的生態(tài)修復(fù)工作同樣是監(jiān)測監(jiān)管的重點(diǎn)。記者了解到，目前，省衛(wèi)星中心建立了“全域＋實(shí)時(shí)”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(jī)制。通過自然資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)國家試點(diǎn)、江蘇“國家山水工程”和歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復(fù)國家示范工程等國家級項(xiàng)目，構(gòu)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(jià)預(yù)警體系，并已在全省建立了13個(gè)市級、10個(gè)縣級衛(wèi)星中心，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)下沉，基層應(yīng)用成效明顯。

“今后，我們將進(jìn)一步深化大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、人工智能等前沿技術(shù)應(yīng)用，重點(diǎn)探索攻堅(jiān)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的深度挖掘和高效利用，讓更多數(shù)據(jù)資源轉(zhuǎn)化為知識(shí)，更好地支撐服務(wù)我省生態(tài)文明建設(shè)，用‘智慧綠色’鋪就‘礦山底色’。”省地調(diào)院總工于軍說。