春暖花開，萬物復(fù)蘇。穿過位于江蘇省徐州市沛縣北部的安國湖生態(tài)濕地，在一片郁郁蔥蔥間，一座現(xiàn)代化礦井躍入眼簾。這便是國家首批智能化示范建設(shè)煤礦——徐礦集團(tuán)張雙樓礦。

沒有飛揚(yáng)的煤塵，也沒有機(jī)器的轟鳴，更沒有太多的采煤工人，智能化調(diào)度指揮中心監(jiān)控屏幕上各類數(shù)據(jù)的跳動間，工作人員只需按下“一鍵啟動”按鈕，采煤機(jī)、皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)便陸續(xù)“蘇醒”，碩大的煤塊沿著煤壁“縱身”躍下，坐上溜子源源不斷地“奔向”地面。

自2020年12月被確定為國家首批智能化示范建設(shè)煤礦，張雙樓礦便按下智能化示范煤礦建設(shè)“快進(jìn)鍵”：圍繞智能化采煤工作面、智能化掘進(jìn)工作面等重點領(lǐng)域，確立了“1236”智能化發(fā)展總體思路，排定實施智能化實施項目76項。按照“1+3+N”的模式，即一個智能管控一體化平臺，一張圖（“GIS”）、一張網(wǎng)（萬兆環(huán)網(wǎng)+5G）和一朵云（私有云）以及智能采煤、掘進(jìn)、防沖等“N”個控制系統(tǒng)，形成了井上井下各子系統(tǒng)的全面感知、實時互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動態(tài)預(yù)測、協(xié)同控制的智能化頂層設(shè)計方案，取得了“減人提效保安”的初步成效。

逐一破解難題

在該礦智能化調(diào)度指揮中心，筆者見到了正在進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度的該礦礦長張雷。

當(dāng)談及該礦2019年智能化建設(shè)立項之初的情景時，張雷對當(dāng)時的窘迫記憶猶新：“沒有可借鑒的成熟經(jīng)驗，沒有可行性的關(guān)鍵技術(shù)，更沒有相對應(yīng)的人才儲備?！?/p>

為此，該礦邀請中國礦業(yè)大學(xué)采礦工程專業(yè)博士屠洪盛進(jìn)行深入考察調(diào)研。

張雙樓礦主采的74104工作面由西向東、由南向北呈逐漸變厚趨勢，煤層傾角比較大，且存在多處斷層。

“在74104建設(shè)智能化工作面挑戰(zhàn)很大，困難很多?！蓖篮槭⒌脑捪袷且慌铔鏊疂苍趶埨椎念^上，卻沒有澆滅他推進(jìn)智能化建設(shè)的決心。

“智能化是大勢所趨，更是迫切需要?！痹摰V隨即聯(lián)合中國礦業(yè)大學(xué)成立項目組，誓要啃下復(fù)雜條件工作面智能開采這塊“硬骨頭”。

“要在井下布局智能化工作面，先必須弄清地質(zhì)異常區(qū)域采動應(yīng)力的演化規(guī)律，做好綜采設(shè)備的穩(wěn)定控制機(jī)理研究。”該礦技術(shù)中心負(fù)責(zé)人曹遠(yuǎn)威介紹。

研發(fā)團(tuán)隊與國家能源深井安全開采及災(zāi)害防治重點實驗室取得聯(lián)系，采用Flac3D數(shù)值模擬與理論分析交互進(jìn)行的方式，從海量試驗數(shù)據(jù)中得出結(jié)論，建立了工作面液壓支架、刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)受力模型，并先后確定了三者的穩(wěn)定控制方法，為后期“三機(jī)”協(xié)同聯(lián)動作業(yè)提供了扎實的理論基礎(chǔ)。

有了理論基礎(chǔ)，研發(fā)團(tuán)隊信心大增，開始逐一破題。

該礦74104工作面覆巖巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，近場巖層的破斷垮落和遠(yuǎn)場巖層的結(jié)構(gòu)調(diào)整均會對采場和巷道圍巖產(chǎn)生應(yīng)力擾動。因此，推算出最合適的推采速度成了研發(fā)團(tuán)隊需要攻克的首要難題。

在曹遠(yuǎn)威的辦公室，筆者見到了能夠破解這一難題的“法寶”——工作面推采速度智能調(diào)節(jié)分析系統(tǒng)。

“我們在分析礦山壓力、巖層控制以及彈性力學(xué)的基礎(chǔ)上，分析出推采速度對覆巖關(guān)鍵層彈性能積聚和釋放的影響規(guī)律。以此為依據(jù)，技術(shù)人員將每日微震總能量輸入程序，通過觀察3天內(nèi)預(yù)警測點的個數(shù)，就可以確定實時推采速度。”曹遠(yuǎn)威向筆者演示了該系統(tǒng)的工作原理。

74104工作面回采巷道獨特的“高低肩”結(jié)構(gòu)，是研發(fā)團(tuán)隊面臨的另一道難題?！坝捎谠撓锏缹儆趦A斜煤層構(gòu)造，傳統(tǒng)的‘門’字形單元支架與巷道錨護(hù)系統(tǒng)匹配度不夠，在超前移架過程中顯得‘水土不服’?！眳⑴c智能化建設(shè)的機(jī)電工區(qū)副區(qū)長梁猛猛介紹，研發(fā)團(tuán)隊針對性設(shè)計了能夠更好支護(hù)高低兩幫的“丘”字形超前支架，制定了超前支護(hù)液壓支架組的智能控制流程，實現(xiàn)了工作面巷道超前支護(hù)和工作面回采支護(hù)的同步協(xié)調(diào)智能控制。

此外，74104工作面井下巷道風(fēng)流受地?zé)帷C(jī)電設(shè)備散熱與其他熱源因素的影響，存在熱害問題。研發(fā)團(tuán)隊為此建立了礦井熱力學(xué)模型，通過分析各區(qū)域風(fēng)流溫度分布特征，劃定高溫?zé)岷χ攸c區(qū)域；結(jié)合礦井降溫預(yù)測模型，以“一旬”或“半個月”作為溫度調(diào)節(jié)周期，開發(fā)了工作面風(fēng)流溫度及需冷量智能計算軟件，解決了這一難題。

難題逐一破解，讓74104工作面智能化建設(shè)成為可能。

2020年6月16日，徐礦集團(tuán)在張雙樓礦舉辦74104智能化工作面啟動儀式。74104智能化工作面的建成運(yùn)行，實現(xiàn)了江蘇省智能化綜采工作面“零”的突破，開啟了江蘇煤礦智能化建設(shè)新時代。

“最強(qiáng)大腦”能掐會算

在張雙樓礦智能調(diào)度控制中心，智能控制中心主任牛福泉正通過大屏幕觀察井下采掘設(shè)備、通風(fēng)、運(yùn)輸?shù)葘崟r數(shù)據(jù)，分析判斷當(dāng)前井下的安全生產(chǎn)狀態(tài)。

“畫面清晰，信號穩(wěn)定，雙向通話實時流暢。”談起指揮礦井安全高效生產(chǎn)的“最強(qiáng)大腦”——智能調(diào)度控制中心，牛福泉贊不絕口，“‘最強(qiáng)大腦’集安全生產(chǎn)、監(jiān)測監(jiān)控、應(yīng)急指揮、信息化管理為一體，而且應(yīng)用了‘5G+’萬兆高速傳輸，實現(xiàn)了秒速響應(yīng)?！?/p>

牛福泉指著大屏幕上74104工作面的生產(chǎn)場景向筆者介紹說：“目前，我們初步實現(xiàn)了以自動控制為主，遠(yuǎn)程干預(yù)為輔的智能化生產(chǎn)模式，智能化工作面一鍵啟停率達(dá)90％以上、煤機(jī)記憶截割率穩(wěn)步在80%至90%之間。在產(chǎn)量穩(wěn)定的前提下，綜采工區(qū)在冊人數(shù)精減了24.2％，生產(chǎn)期間井下職工不超過9人，初步實現(xiàn)了智能減人提效的目的?！?/p>

“最強(qiáng)大腦”能做的遠(yuǎn)不止“一鍵啟動”這么簡單。借助智慧管控平臺，可以實現(xiàn)對調(diào)度信息展示系統(tǒng)、調(diào)度通信系統(tǒng)、調(diào)度綜合管理系統(tǒng)、5G無線通信系統(tǒng)、萬兆工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、私有云中心（數(shù)據(jù)中心）、精確人員定位系統(tǒng)的一體化操控，不僅讓安全生產(chǎn)過程更有保障，更能對井上井下海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘和利用。

“井下隱患，最常見的是人為隱患。井下安全，最重要的是人員安全。”正在智能化調(diào)度指揮中心進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試的該礦通計中心主任榮國慶，分別調(diào)取井口、94102溜子道聯(lián)絡(luò)巷以及94102溜子道“二道門”現(xiàn)場的實時畫面，向筆者演示了該礦借助“最強(qiáng)大腦”進(jìn)行智能化人員管控的創(chuàng)新舉措。

“通過井口智能安監(jiān)系統(tǒng)、智能違章監(jiān)控、智能限員系統(tǒng)，從入井開始，我們便對所有人員進(jìn)行定位追蹤、實時監(jiān)控?！睒s國慶介紹，透過安裝在井下的26個AI智能攝像儀，可以對井下人員“三違”行為進(jìn)行自動識別、抓拍、錄像，并通過實時通話，第一時間叫停職工的不安全行為，及時消除風(fēng)險隱患。

“我們在全省率先投用了智能限員系統(tǒng)?！睒s國慶放大了94102溜子道“二道門”現(xiàn)場畫面。

畫面中，防沖管理站出入口的隔爆LED顯示屏上，正實時顯示著特定區(qū)域內(nèi)的人員數(shù)量?！耙坏┏霈F(xiàn)人員超限情況，現(xiàn)場就會立即響起警報，同時攔截門會自動關(guān)閉，并上傳報警信息?！睒s國慶說。

據(jù)了解，該礦還建立了地音監(jiān)測、CT探測、智能煤粉鉆屑監(jiān)測系統(tǒng)，搭建了智能判識多參量預(yù)警云平臺，實現(xiàn)了礦井沖擊地壓多參量綜合、分級、分區(qū)、實時預(yù)警。

不僅重視提升生產(chǎn)環(huán)節(jié)的“治”水平，更注重增強(qiáng)本質(zhì)安全的“防”能力。為此，該礦采用TGIS+BIM技術(shù)，全面構(gòu)建煤礦的采、掘、機(jī)、運(yùn)、通各專業(yè)子系統(tǒng)以及工廣建筑仿真模擬系統(tǒng)，建立了“GIS一張圖”，結(jié)合礦井生產(chǎn)實際及勘探資料，將煤層賦存條件等相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化集成，實現(xiàn)全礦井“監(jiān)測、控制、管理”一體化，為礦井安全生產(chǎn)管理提供了保障。

成為“慧想慧干”的新礦工

“去年4月以來，我經(jīng)常來這里學(xué)習(xí)智能化的新知識，這里已經(jīng)成為我鉆研新技術(shù)的打卡地?！痹谠摰V智能協(xié)同創(chuàng)新中心，筆者見到了該礦機(jī)電工區(qū)綜采車間技術(shù)員陳昊。這位畢業(yè)于沈陽航空航天大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及自動化專業(yè)的高材生，業(yè)余時間十分喜歡泡在這里。

隨著智能礦山建設(shè)步伐持續(xù)加快，大量先進(jìn)裝備、智能化系統(tǒng)先后投用。新技術(shù)新設(shè)備有了，人才卻面臨短缺。

去年3月，該礦成立智能協(xié)同創(chuàng)新中心，引導(dǎo)各專業(yè)帶頭人、高素質(zhì)大學(xué)畢業(yè)生圍繞智能化開展頭腦風(fēng)暴、進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。如今，該中心共獲得各類科技進(jìn)步獎29項、實施技術(shù)創(chuàng)新255項、獲得中國煤炭工業(yè)協(xié)會優(yōu)秀“五小”成果7項，獲得授權(quán)專利16項，多項核心技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。

核心技術(shù)依賴高技術(shù)人才，需從關(guān)鍵點上突破。操作技能的全面普及，則更顯波折。

在該礦綜采二區(qū)會議室，筆者見到了該區(qū)黨支部書記王雷。作為全礦首個智能化工作面開采的負(fù)責(zé)人，他仍清楚記得剛接觸智能化生產(chǎn)的情景。“由于智能化操作方面的技術(shù)人才緊缺，在智能化采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、溜子、支架、皮帶、通信等遠(yuǎn)程控制和成套設(shè)備安裝過程中，面對線路多、傳感器多等‘?dāng)r路虎’，我們經(jīng)常感到無從下手，有的職工有了畏難情緒，干脆不來上班了，工區(qū)安全生產(chǎn)進(jìn)度一度陷入僵局。”王雷回憶說。

為此，綜采二區(qū)在徐礦集團(tuán)與該礦的協(xié)調(diào)幫助下，一方面邀請廠家技術(shù)人員到礦進(jìn)行理論培訓(xùn)，深入井下一線手把手進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，現(xiàn)場分析講解智能化設(shè)備使用中遇到的各種難題；另一方面由工區(qū)區(qū)長、黨支部書記和技術(shù)主管牽頭，組建技術(shù)員和業(yè)務(wù)骨干為主的技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊，分批次遠(yuǎn)赴山西、安徽等智能化建設(shè)起步較早的礦井和智能化工作面，虛心學(xué)習(xí)智能化實際應(yīng)用方面的先進(jìn)經(jīng)驗。

隨著智能化建設(shè)項目的穩(wěn)步推進(jìn)，智能化理念也日益深入人心，職工逐漸熟練掌握了智能化設(shè)備操作維護(hù)技能。“以前的支架是機(jī)械傳動的，在移動支架時需要用手來回的扳動手柄進(jìn)行操作。現(xiàn)在，我掌握了新支架的電子傳動原理，只需要站在原地用手指在支架操作面板上點動幾下就可以完成整個操作過程，最多時可以輕松操作15臺支架?！币簤褐Ъ芄ゑR漢魯自豪地說。

“以前是用不慣，現(xiàn)在是離不開?！闭劦饺缃裨谥悄芑瘲l件下生產(chǎn)，全國勞動模范、綜采二區(qū)機(jī)電維護(hù)員馬奔體會深刻，“現(xiàn)在真是輕松又體面。有了自動化采煤機(jī)，再也不會‘一身汗一臉灰，上了井只想睡’了?！?/p>

“智能化這事兒，必須點個贊！”綜采二區(qū)采煤機(jī)司機(jī)趙龍搶著說，“以前，要時時盯著滾筒，總是按著遙控，精神高度緊張?，F(xiàn)在，我每天下井后，只需按下‘記憶截割’按鈕，選好割煤方向，就可以安心站在一旁做‘甩手掌柜’。”

“得益于智能化的穩(wěn)產(chǎn)高效，工區(qū)推行了‘三六制’。就是說每天三班，每班工作六小時，取消了夜班生產(chǎn)，最大程度減少職工工作時間、降低職工勞動強(qiáng)度?！敝悄芑瘞淼淖兓瘮?shù)不勝數(shù)，趙龍說，“現(xiàn)在我們礦工也有更多時間陪老婆孩子了，偶爾周末還能約朋友打場球?！?/p>

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