如今，绿色智能已经成为世界煤炭工业的发展趋势。从煤炭行业来看，我国现有煤矿5300多处，分布区域广泛，开采地质条件复杂多变，煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。
为了解决煤炭行业从粗放型转变为集约型，煤炭的智能化已经搞了快十年了，其中出现了很多无法解决的难题，而5G技术的成熟，让很多难题的解决方案成为可能。
5G已经成为智能煤矿当务之急
智能化煤矿就是要将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网、智能装备等与煤炭开发技术与装备进行深度融合，形成全面自主感知、实时高效互联、智能分析决策、自主学习、动态预测预警、精准协同控制的煤矿智能系统，实现矿井地质保障、煤炭开采、巷道掘进、主辅运输、通风、排水、供电、安全保障、洗选运输、生产经营管理等全过程的安全高效智能运行。“十三五”以来，我国煤矿智能化发展很快，煤矿智能化初步形成以采掘（剥）运主要系统减人提效、生产辅助系统无人值守、生产经营全面管控为主的智能矿能开采新模式，积极探索数字孪生、5G通信、工业互联网等新一代信息技术的融合应用。但总体上还处于煤矿智能化发展的初级阶段。
“十四五”期间乃至更长时期，碳依然是主流的能源，是社会经济的稳定器和压舱石煤矿井下定位设备，“十四五”煤炭科技创新发展的主要任务之一提出煤矿智能化与机器人发展，重点推广智能无人综采工作面、井下智能巡检机器人、智能煤矸分选机器人、井下精确定位等先进适用技术。2020年3月，国家发展改革委、国家能源局等八部门联合印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，全面启动煤炭行业新基建，进一步明确强调在矿山行业把5G、人工智能等新一代信息技术推进。5G的三大特性是大带宽、低时延、广连接，可以进一步助力矿山行业转型升级。5G在峰值速率、移动性、网络能力方面拥有巨大优势，可以有效提升智能开采、智能掘进等应用场景控制水平，和监测数据传输可靠性、可维护性，能够全面推动矿山行业信息化、自动化、智能化发展。
2021年6月7日，为落实党中央、国务院相关部署要求，积极推进能源领域5G应用，国家发展改革委、国家能源局、中央网信办、工业和信息化部联合编制了《能源领域5G应用实施方案》。其中，对于“智能煤矿+5G”，方案提出，要建设煤矿井上井下 5G 网络基础系统，搭建智能化煤矿融合管控平台、企业云平台和大数据处理中心等基础设施，打造“云—边—端”的矿山工业互联网体系架构。利用 5G 的高速率、低时延、大连接、高可靠等特性，重点开展井下巡检和安防、无人驾驶等系统建设和应用，探索智能采掘及生产控制、环境监测与安全防护、虚拟交互等场景试点应用，促进智能煤矿建设。
不难看出，5G已经成为“十四五”规划中的智能煤矿当务之急。
煤矿井下情况复杂，如何实现5G网络？
在具体落实中，面对煤矿井下高煤尘、隧洞长、设备多、多径干扰大等困难条件，如何实现5G无线网络覆盖？让我们来听听来自生产一线的声音。
日前，在“煤矿智能化升级与技术装备研发新进展论坛”上，晋能控股集团塔山矿副总工张兴发言表示，这里的关键就在于“进矿、下井和到面”三个环节。
首先，5G“进矿”有力支撑采矿行业的安全生产、提质增效、转型升级，助力智慧矿山建设。
塔山矿是晋能控股集团千万吨智能化矿山建设试点单位。截至目前，塔山矿已完成4个智能化综放工作面的建设，矿井智能化工作面占比达到100%，智能化工作面日均出煤量达4.5万吨，实现了效率、效益的双提升。入选国家能源局、国家煤矿安全监察局首批智能化示范煤矿。2020年联合中国联通开始5G建设，矿井总计安装5G基站128台，已实现井上下5G信号全覆盖。目前，在塔山煤矿，5G防爆手机通话、5G高速网络的高清工业视频、智能视频分析平台、巡检机器人、NB无线传感器等“5G+”应用均已实现。
其次，5G“下井”是指利用提升井下环境实时监测分析能力，实现“掌上巡检”，支撑“矿井透明化”。
近年来，塔山矿以“数字化、网络化、智能化”三化牵引为驱动，全力抓好智能开采、智能运输、智能监测、智能网络等一系列智能装备和技术创新应用工作，助力智能化煤矿提质增效。
目前，塔山煤矿构建5G+万兆工业环网有线无线双网融合的网络大平台，5G技术高效支撑井下综采设备的远程操控，实现“机进人退”。掘进机、挖煤机、液压支架等设备通过5G技术具备了实时远程操控功能，可以使实现对爆破、采掘、传输全过程的高清监测与控制。实现了矿井设备远程协同运行维护，“5G+智慧煤矿”初具雏形。下一步塔山煤矿还将在人工智能、工业机器人、智慧能耗管理、基于无人驾驶的井下智慧交通等方面，深入开展5G+研究。
第三，5G“到面”是指5G支撑控制台远离采掘面，“机进人退”，助力工作面少人化无人化。
综采工作面是现代化煤矿生产的主要环节，是煤矿生产中环境最恶劣、工作最复杂的系统。以往采用有线网络实现彼此数据通讯的作业模式已不符合新时代对矿山发展的新要求。出于对传统采矿业恶劣工作环境的顾虑，现在很多年轻人宁可送外卖，也不愿意到井下采矿，采矿业很难招到40岁以下的员工，招工难问题日益凸显，单纯依靠廉价劳动力从事采矿行业的用工模式已经越来越难以适应高质量发展要求。
积极引进和研发采煤新技术、新工艺、新装备，切实提高单产单进水平成为摆在台头煤矿面前的一项重要任务。5G在塔山煤矿井下应用以后，采掘控制面至少后退200米，使得井下工人远离井下高温、高湿、高粉尘等恶劣的工作环境，极大降低了井下工作强度，解决了传统人工作业操作危险系数大、劳动强度高的问题。
通过5G“进矿——下井——到面”，采矿行业加快生产和管理的智慧化，改变了工人在井下的生产方式，降低了采矿作业的安全风险，提升了矿山生产作业效率，为智慧矿山建设探索了新路径。
未来煤矿开采体系离不开5G
煤炭是我国战略支柱能源。在我国一次能源结构中，2019年煤炭占比57.7%，2030年预计占比50.0%。传统的煤炭开采模式在带来财富的同时，也产生了沉重的代价。
中国科学院院士何满潮介绍道，传统的煤炭开采方式为“121工法”（即开采1个工作面，需要提前掘进2条巷道，留设1个煤柱），该方法由英国人于1706年提出，距今已有300多年。但是，“121工法”的弊端广受诟病。
首先，“121工法”易造成资源损失，采区回采率为75%~85%，矿井采出率不到50%，煤柱损失约38.5亿吨，价值约2万亿元；其次，“121工法”巷道掘进量大，致使成本居高不下。据统计，万吨掘进率平均34米，以目前生产规模来看，年煤巷掘进约13000千米，掘进及相关成本超过千亿元。此外，“121工法”还造成了生态破坏，据统计，全国生态破坏面积达2200万亩，每年生态破坏增量以105万亩递增。
不仅如此，“独头掘进，局部通风，空顶作业”导致绝大多数安全事故发生在回采巷道。据统计，91.5%的安全事故都发生在巷道。
2009年，何满潮建立了“切顶短臂梁”理论模型，根据“切顶短臂梁”理论及其关键技术，何满潮提出了切顶卸压无煤柱自成巷110工法（即开采1个工作面，需要提前掘进1条巷道，留设0个煤柱）。2016年，在110工法的基础上，何满潮进一步提出了无煤柱自成巷N00工法（即开采N个工作面，0巷道掘进，0煤柱留设），并在智能化N00工法发展规划中提出1G N00工法~5G N00矿井的智能化5G N00矿井构想：2020年，实现3G N00矿井，将无煤柱自成巷采留一体化开采工艺应用到矿井设计，建立利用采煤留出运输系统和通风系统新理念，并且简化井底车场、井下变电所、井下水泵房设计，从而大幅简化矿井建设，降低矿井前期工程量；同时取消大巷掘进和煤柱留设，实现基本取消巷道掘进，煤炭采出率提高到80%以上；2021-2022年，实现4G N00矿井，4G N00矿井将采用智能化平台实现矿井智能化控制，矿井智能化控制实现以后，煤炭正常生产期间不再需要人员下井工作，4G N00智能化矿井可结束长壁开采必须通风的历史，把瓦斯灾害转变为天然气资源；2023-2025年，实现5G N00矿井，5G N00矿井将融合5G通讯技术，创建远程无人化智慧采矿模式。
同样在此次论坛上，华为煤矿军团煤矿解决方案总裁蒋旺成介绍，基于对煤矿智能化建设的思考和理解，华为提出了“一网一云一平台”总体架构的智能煤矿解决方案，助力实现煤矿行业“安全、少人无人、高效”。
“一张网”包括5G接入网、F5G承载工业环网、Wifi6接入网3种网络接入方式；“一朵云”则是统筹规划一体化的云平台，涵盖集团、矿山以及远端容灾中心，通过云端协同、AI能力提升智能化能力；“一平台”则通过数据治理、AI推理、标准化API、大数据应用等系列化工具，打通数据孤岛煤矿井下定位设备，打造标准化、集成化的统一数字平台，实现煤矿应用使能、数据共享。
事实上，华为近年来已相继深耕智能煤矿解决方案。2019年，华为与国内多家煤炭行业合作伙伴进行了智能化转型探索，研发了防潮、防尘、防爆、小型化且上下行带宽配比为3∶1的无线基站，井下设备运行控制精度可从99.9％提高到99.99％。今年2月9日，华为又与山西省政府及多家煤炭生产科研单位联合成立了“智能矿山创新实验室”，目标是让智能化采煤工作面人数减少60％，实现井下“三无一减”，也就是无安全事故、无人值班、无人巡检、配置减员。
最后，煤矿智能化不是某几项先进技术的简单组合应用，也不是各个分系统智能化的拼凑，而是新一代信息技术和煤炭开发利用的有机融合，5G技术的深度融入将极大加快煤矿智能化的进程。包括华为在内的一大批先行者加大力度，投身于煤矿行业基础研究、产品定制研究、标准化推广以及产品市场交付等，对于我们走好煤矿行业“十四五”规划的5G发展之路具有深远意义。
限 时 特 惠： 本站每日持续更新海量各大内部创业教程，加站长微信免费获取积分，会员只需38元，全站资源免费下载 点击查看详情
站 长 微 信： thumbxmw
