勢(shì)不可擋，礦業(yè)智慧革命到來(lái)——從礦山智能化角度看未來(lái)礦業(yè)發(fā)展

“走吧，老李，該巡檢去了?！崩贤跸裢Ｒ粯?，手提礦燈招呼著老李。因?yàn)閮扇艘黄疬M(jìn)的礦，兩人的工段又差不多緊挨著。多少年兩人都是搭伴入井。

“不好意思，老王，以后要跟您拜拜了，我‘下崗’了，以后不能和你一起下井了?！崩侠钚ξ卣f(shuō)道。

“下崗你咋還能這么高興？你逗我玩兒的吧?！崩贤鹾闷娴刈穯?wèn)起來(lái)。

這是發(fā)生在梅山鐵礦的一幕。老李還真沒(méi)騙老王。該礦自布料機(jī)器人上陣以來(lái)，就有越來(lái)越多的工人從這一工段撤下來(lái)，被分到了沒(méi)有噪音、沒(méi)有粉塵困擾的崗位上去了。

國(guó)家支持，政策引導(dǎo)

現(xiàn)代礦山將人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人、智能裝備等與開(kāi)發(fā)利用深度融合，形成全面感知、實(shí)時(shí)互聯(lián)、分析決策、自主學(xué)習(xí)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、協(xié)同控制的智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采掘（剝）、運(yùn)輸、洗選、安全保障、經(jīng)營(yíng)管理等過(guò)程的智能化運(yùn)行。成為具有高科技特點(diǎn)的新產(chǎn)業(yè)成為現(xiàn)代礦山發(fā)展的共識(shí)。

2016年，中共中央、國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《關(guān)于推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見(jiàn)》提出，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人、智能裝備在危險(xiǎn)工序和環(huán)節(jié)廣泛應(yīng)用，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)開(kāi)展安全生產(chǎn)規(guī)律性、關(guān)聯(lián)性特征分析。

隨后國(guó)家安全監(jiān)督管理總局（現(xiàn)應(yīng)急管理部）發(fā)出的《關(guān)于推動(dòng)安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新的意見(jiàn)》提出，在金屬非金屬礦山井下危險(xiǎn)崗位主運(yùn)輸系統(tǒng)和固定設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、安全巡檢、地壓監(jiān)測(cè)監(jiān)控、移動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備遠(yuǎn)程遙控、井下安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)監(jiān)控和集成管控一體化系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)、礦山安全生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)等方面深入推進(jìn)安全生產(chǎn)兩化融合建設(shè)。

從中不難看出，國(guó)家制定的一切舉措無(wú)非是讓礦山工人從不利于身體健康的崗位中解放出來(lái)，讓礦工工作和生活更加安全美好。

大勢(shì)所趨，必由之路

目前全球礦業(yè)正經(jīng)歷著一場(chǎng)新的智慧革命。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)和礦山的結(jié)合越來(lái)越密切。

其中，最重要的環(huán)節(jié)是將礦工從艱苦的工作環(huán)境中解脫出來(lái)，由“前線(xiàn)”轉(zhuǎn)為“后方”，變成各類(lèi)機(jī)器設(shè)備的“統(tǒng)領(lǐng)者”。降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度并真正實(shí)現(xiàn)了“少人則安、少時(shí)則安”。

礦山生產(chǎn)模式不斷更新，采礦工程邁入遙控化、智能化乃至無(wú)人化的階段，選冶過(guò)程全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并逐步拓展到智能化階段；運(yùn)輸過(guò)程也引入無(wú)人化概念，從勘探數(shù)據(jù)到儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，從產(chǎn)量數(shù)據(jù)到運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，礦山大數(shù)據(jù)正逐步展露出強(qiáng)大的生產(chǎn)力。

智能化減人，機(jī)械化提效

在洛陽(yáng)鉬業(yè)的三道莊礦，一線(xiàn)工人早晨告別家人來(lái)到礦山上班，坐在干凈整潔的辦公室，手持類(lèi)似于游戲手柄的操作桿，操控著位于千米之外的采礦一線(xiàn)的挖掘機(jī)實(shí)施裝載作業(yè)，而滿(mǎn)載著礦石的無(wú)人運(yùn)輸卡車(chē)井然有序地行駛在礦區(qū)蜿蜒盤(pán)旋的礦道；下班后一塵不染地回到家中，與家人一起共進(jìn)晚餐。這完全改變了以往礦工灰頭土臉、礦山高危的形象。

同樣在陜西的韓家灣煤礦，該公司新引入的邁步式自移列車(chē)，采用電動(dòng)控制液壓動(dòng)力，列車(chē)與軌道互為支點(diǎn)，具有軌道免拆裝、管纜自動(dòng)伸縮、多架分組遙控等功能，減少了高風(fēng)險(xiǎn)工作流程，實(shí)現(xiàn)了少人則安的目標(biāo)。

山西同煤集團(tuán)與共和國(guó)同齡。1952年，新中國(guó)煤炭行業(yè)使用的第一代采煤機(jī)在大同礦務(wù)局永定莊礦6號(hào)井投入使用，終結(jié)了煤礦工人使用鎬頭和鐵鍬采煤的歷史，使落煤和裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。

1978年，大同礦務(wù)局派出一支學(xué)習(xí)交流團(tuán)，走出國(guó)門(mén)學(xué)習(xí)當(dāng)時(shí)先進(jìn)的綜合機(jī)械化采煤技術(shù)，并從日本引進(jìn)了8套采煤設(shè)備，分給大同礦務(wù)局兩臺(tái)，分別落戶(hù)云岡礦和晉華宮礦。

一鍵啟停、遠(yuǎn)程集控、自動(dòng)采煤……近年來(lái)，隨著信息化、智能化建設(shè)的深入推進(jìn)，諸如此類(lèi)的關(guān)鍵詞和智能化工作面相伴而生、持續(xù)升溫。“一鍵啟?！本烤故侨绾螌?shí)現(xiàn)的？以前這些懵懂的詞匯在同煤集團(tuán)一一得到了解答。

如今在同煤集團(tuán)同忻礦8202智能化工作面，井下2000米長(zhǎng)、200米寬的采煤工作面上，60多個(gè)高清攝像頭，1500多個(gè)傳感器，把采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?，?shí)現(xiàn)了順槽中心和地面調(diào)度指揮中心的一鍵啟動(dòng)與遠(yuǎn)程操控采煤。

依托智能化綜放開(kāi)采設(shè)備和技術(shù)，同忻礦做到了用設(shè)備替代人工，將采煤工效提高到了88噸/工，同比提升了42%；同時(shí)將頂煤回采率提高到87%以上，生產(chǎn)能耗較以往降低了5%以上，背后的安全效益與社會(huì)效益更難以衡量。

塔山煤礦1500萬(wàn)噸智能化綜放工作面是國(guó)家“十三五”資源領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)“千萬(wàn)噸級(jí)特厚煤層智能化綜放開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)研究及示范”項(xiàng)目工程，通過(guò)“在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、一鍵啟停、順序啟停”等功能，完全實(shí)現(xiàn)工作面“以自動(dòng)控制為主，遠(yuǎn)程干預(yù)為輔”的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，達(dá)到了“無(wú)人跟機(jī)作業(yè)，有人安全巡視，地面遠(yuǎn)程操控”的目標(biāo)。

如今井下一排排電液控支架，改變了過(guò)去人工支護(hù)的傳統(tǒng)工藝。龐大的采煤機(jī)就像好萊塢大片中的“擎天柱”。隨著機(jī)器的轟鳴聲，一片片烏金應(yīng)聲而落，自動(dòng)裝置不時(shí)地根據(jù)采煤機(jī)的走向自動(dòng)跟機(jī)移架，膠帶輸送機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備，自動(dòng)自發(fā)地前行、推溜、傳輸。偌大的工作面看不到幾個(gè)工人的身影，所有的操作指令都是從幾十米外的集控中心發(fā)出的。

“以前從沒(méi)想過(guò)坐在集控室里就能采礦，現(xiàn)在我們礦工真的是今非昔比，在井下的工作時(shí)間越來(lái)越短，在井上的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)，有更多的時(shí)間陪伴家人、享受生活。如今，快樂(lè)工作、幸福生活已成為礦業(yè)人的新標(biāo)簽。”塔山煤礦工人難掩幸福地說(shuō)。

在礦產(chǎn)資源豐富的山東，礦產(chǎn)企業(yè)大力推進(jìn)信息化、自動(dòng)化、智能化“三化融合”，積極探索智能化發(fā)展新模式，在煤礦企業(yè)針對(duì)0.65~8.2米不同煤層條件，研發(fā)了系列化智能綜采（放）成套關(guān)鍵技術(shù)與裝備，建成了一批智能化開(kāi)采示范工作面。兗礦集團(tuán)與相關(guān)單位聯(lián)合完成的6~8米超大采高綜采關(guān)鍵技術(shù)與裝備項(xiàng)目，已通過(guò)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)初評(píng)，有望實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)的突破。

據(jù)了解，近幾年兗礦集團(tuán)將智能礦山建設(shè)作為煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)勢(shì)、應(yīng)對(duì)變革挑戰(zhàn)、重構(gòu)產(chǎn)業(yè)模式、贏得發(fā)展先機(jī)的重要戰(zhàn)略舉措。目前，該集團(tuán)已制定完成智能化礦山三年建設(shè)規(guī)劃，力爭(zhēng)到2021年全面建成智能礦山，成為全球礦業(yè)5G應(yīng)用和智能化開(kāi)采的開(kāi)拓者和引領(lǐng)者。

5G站點(diǎn)在山東省內(nèi)礦業(yè)領(lǐng)域首次開(kāi)通，只是移動(dòng)5G+智慧礦業(yè)的開(kāi)端。下一步，5G應(yīng)用、融合通信、物聯(lián)網(wǎng)感知等方面將會(huì)是各方聯(lián)合探索的重點(diǎn)，依托5G大帶寬、低時(shí)延特性，打造“高清視頻+遠(yuǎn)程開(kāi)采”新生產(chǎn)模式；借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)筑“無(wú)線(xiàn)+有線(xiàn)+北斗衛(wèi)星”融合通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的綜合調(diào)度；完善物聯(lián)網(wǎng)覆蓋，實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)單元的集約化、精細(xì)化監(jiān)管。

不僅僅是在井下的采礦一線(xiàn)，在井上依然可以看見(jiàn)智能化的身影。在紅柳林礦業(yè)公司的“礦燈超市”，本著讓員工使用方便、礦燈管理“細(xì)”起來(lái)的原則，該礦對(duì)礦燈進(jìn)行了智能化升級(jí)改造。新建的智能化“礦燈超市”可對(duì)每個(gè)燈架、每盞礦燈的安全運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)、報(bào)告、考勤等管理臺(tái)賬，實(shí)時(shí)提供快速、準(zhǔn)確、全面的信息數(shù)據(jù)。每個(gè)燈柜還可實(shí)時(shí)顯示礦燈存取狀態(tài)及礦工姓名、工號(hào)等信息，職工取燈、存燈的時(shí)間大幅縮短，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)管理的高效便捷性。

自動(dòng)駕駛技術(shù)，礦區(qū)運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)無(wú)人化

不僅在井下的采煤一線(xiàn)，在井上運(yùn)輸設(shè)備也在朝著智能化、無(wú)人化方面大步向前邁進(jìn)。礦用卡車(chē)為了順應(yīng)礦山發(fā)展趨勢(shì)，產(chǎn)品在不斷創(chuàng)新，各項(xiàng)智能化技術(shù)正在礦用卡車(chē)上快速應(yīng)用，無(wú)人駕駛技術(shù)不斷成熟。

據(jù)了解，雖然無(wú)人駕駛商用已有10多年時(shí)間，但由于路權(quán)、道路復(fù)雜，及擔(dān)心被黑客困住等問(wèn)題，即使像谷歌、百度這樣的企業(yè)，投巨資打造的無(wú)人駕駛汽車(chē)仍然不能在公共道路上行駛，但在露天礦由于沒(méi)有路權(quán)障礙、環(huán)境相對(duì)單一、經(jīng)濟(jì)效益顯著、運(yùn)貨不載人等特點(diǎn)，卻迎來(lái)了發(fā)展機(jī)遇。

據(jù)了解，目前我國(guó)智慧礦山已完成階段性目標(biāo)規(guī)劃，并計(jì)劃在2021年將建成100個(gè)初級(jí)智能化示范煤礦，基本實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面減人提效，綜采工作面少人或者無(wú)人操作，實(shí)現(xiàn)固定崗位的無(wú)人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2025年，全部大型煤礦要基本實(shí)現(xiàn)智能化，形成煤礦智能化建設(shè)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)開(kāi)拓設(shè)計(jì)、地質(zhì)保障、采掘運(yùn)通、洗選物流等系統(tǒng)的智能化決策和自動(dòng)化協(xié)同運(yùn)行，以及井下重點(diǎn)崗位機(jī)器人作業(yè)。

2035年，全面實(shí)現(xiàn)煤礦智能化開(kāi)采，構(gòu)建多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動(dòng)執(zhí)行的智慧煤礦體系。

2050年，全面建成安全綠色、高效智能礦山技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)安全綠色、高效智能化生產(chǎn)。

未來(lái)已在眼前，但還需砥礪前行

雖然我國(guó)礦山智能化發(fā)展已進(jìn)入一個(gè)新階段，但距離實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)人化、智慧化礦山還有很長(zhǎng)的路要走。從當(dāng)前來(lái)看，還面臨著很多問(wèn)題。

具體到技術(shù)方面，礦山企業(yè)亟須攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)包括：一是井下D-GIS透明地質(zhì)技術(shù)；二是井下視頻高效處理及VR技術(shù)；三是井下大容量快速通信技術(shù)；四是開(kāi)采裝備精確定位與導(dǎo)航技術(shù)；五是輔助運(yùn)輸系統(tǒng)連續(xù)化和無(wú)人化技術(shù)；六是智能化無(wú)人快速掘進(jìn)技術(shù)；七是重大危險(xiǎn)源智能感知與預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)；八是高可靠性智能裝備（終端）技術(shù)；九是煤礦機(jī)器人路徑規(guī)劃與長(zhǎng)時(shí)供電技術(shù)；十是露天開(kāi)采無(wú)人化連續(xù)作業(yè)技術(shù)。

中國(guó)冶金礦山企業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)南世卿則認(rèn)為，現(xiàn)在智能礦山發(fā)展的資金投入嚴(yán)重不足；在智能數(shù)字化方面人才缺乏，沒(méi)有培養(yǎng)人才的通道。下一步，礦山企業(yè)應(yīng)在智能化發(fā)展方面向集成化信息化發(fā)展，而不是單獨(dú)的一個(gè)小系統(tǒng)，必須全集成在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)下，各個(gè)子功能既能獨(dú)立運(yùn)行，又可融合集成。

發(fā)展數(shù)字化、智能化礦山所針對(duì)的是一個(gè)礦山的整體，以礦山的應(yīng)用技術(shù)軟件為工具，以高技能、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為手段，最終以實(shí)現(xiàn)無(wú)人采礦和智能采礦以及礦山高速信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為目標(biāo)，為采礦現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)工程采集數(shù)據(jù)，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，讓各項(xiàng)采礦流程、采礦工序同時(shí)進(jìn)行，并對(duì)各種工作環(huán)境做出準(zhǔn)確判斷，實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)時(shí)管理。

雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越。雖然這一項(xiàng)技術(shù)，離現(xiàn)實(shí)還有一段距離，但是未來(lái)并不遙遠(yuǎn)，礦業(yè)行業(yè)正在借助新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的契機(jī)，匯聚人力、物力、財(cái)力，一步步接近目標(biāo)。