数矿智慧矿山云平台「在黄土高原解密数智煤矿」

通信世界网消息（CWW）久居在面朝黄土背朝天的“沙漠之城”，他们不敢想象有一天会获得世界级嘉奖。2023世界移动通信大会上，大海则煤矿获全球移动通信系统协会（GSMA）颁发的“5G能源挑战奖”（5G Energy Challenge Award），这是全球5G能源行业唯一获奖的项目。请听一个关于几代“老矿井人”祈盼成真的故事。

“我坚决遵守安全法规，履行安全职责。”即将下矿的工作人员在班前会上宣誓，是必不可少的重要仪式。陈文（化名）从事这个行业十多年了，对于这一套流程，他稔熟于心。出发前家人叮嘱最多的，还是那句“平安回来”。在他来到大海则煤矿之前，他从没想过煤矿还有这样一种可能性。

穿戴好工作服、套鞋，安全帽，配备口罩、搜救器以及一枚定位器。陈文做这些工作时，一言不发。这是他这么多年工作养成的习惯，下矿前的安全准备工作需要精神高度集中。搭乘一种被称为“罐笼”的交通工具，仅需2分钟即可抵达地下640余米的井下。井下是宽阔的甬道，停着运送煤的无人驾驶货车。毫米波雷达、图像传感器、5G等尖端技术，在这座智能化矿井发挥着作用，这和人们想象中的地下煤矿不太一样。

湿喷机器人、喷浆机器人、自动化辅助接管机器人、自充电井筒巡检机器人以及应急侦测机器人等多种机器人辅助作业，这是地下640米的科技世界。

“很多年前，我们的工作环境确实艰辛。整个地下巷道是黑的，只能借助手电筒看清路。温度明显低于地面，尤其是在冬天，冷的人哆嗦。越往深处走，机械声和轰鸣声越大，各种各样的噪音。我时常告诉新人要警觉，巷道交错，脚下的障碍物也多。有些地方全是齐膝深的黑色积水。”大半辈子过去，在矿井下的传统作业经历成为他人生的一部分。而见证传统煤矿的转型与变革，成为这一代“老矿井人”的集体记忆。

煤矿作为传统支柱性能源，面临着企业转型升级、高质量低碳绿色发展的挑战和机遇，需要全面提升企业的综合竞争力和可持续发展能力。煤矿开采通常在地下进行，环境多变并具备复杂性，对安全监管造成了很大的难度。传统的井下工业控制环网、视频监控环网、安全监控环网三网偏重垂直，井下的数据不互通，业务难融合。智能化改造成为大势所趋。

2020年2月，《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》发布，要求具备条件的生产煤矿加快智能化改造。2021年6月，能源局、矿山安监局发布《煤矿智能化建设指南 (2021年版)》，表示坚持把煤矿减人、增安、提效和提高职工的幸福感与获得感作为智能化煤矿建设的根本目标，通过实施新一代信息技术提高煤矿智能化水平，促进煤矿安全、质量、效率与效益的稳步提升。

在榆林，一场智慧矿山的变革悄然而至。

大海则煤矿位于陕西省榆林市榆阳区西部，井田资源总储量47.86亿吨，设计可采储量31.85亿吨；井田地质构造简单，顶底板稳定，瓦斯含量低，开采条件优越，煤层赋存稳定。2020年，大海则煤矿入列国家首批智能化示范建设煤矿，是全国8家入围新建（改扩）智能化煤矿之一，中国中煤能源集团有限公司、中国煤炭科工集团有限公司、中国移动、中国广电、中兴通讯等多方结成战略合作伙伴，在这里进行了数智探索。

复杂地下环境的创新网

“摸着石头过河，一开始我们也不知道怎么做。建网，肯定是第一步。但在复杂的地下640米，建一张可以实现远程控制的网络，并不容易。而我们后来的突破，切切实实解决了大海则煤矿数智转型的网络问题，其中包含四大亮点。”中国移动通信集团榆林分公司米政谈到。

在大海则煤矿打造了国内首个无线基站700MHz+2.6GHz频段融合组网进行全矿井覆盖，并提供公网和煤矿专网两种5G网络接入方式，这个意义是重大的。首先，700MHz和2.6GHz混合组网巧妙地平衡了高频和低频的优势，成功降低时延35%，降低组网成本40%，并在不同场景中提供了更灵活的网络选择。2.6GHz具有较大带宽，适用于对带宽要求较高的场景，而700MHz虽然带宽略低，但覆盖距离较远，在成本和安全性方面更具优势，就好比出行根据实际路程需要，选择坐飞机或坐的士一样。

其次，利用5G-VoNR技术，在640余米深的地下，实现5G语音通话。第三，大海则煤矿率先采用了云网融合架构，实现了软件定义网络。这为煤矿提供了更加灵活的网络管理和维护方式。而在过去，煤矿如果需要一些特殊的功能，需要重新建设网络。

最后，大海则煤矿将核心网下沉至煤矿内部，确保了煤矿网络的独立性和稳定性。在外部网络中断的情况下，煤矿内部网络仍然能够正常运行，这对于5G在煤矿智能化安全生产中的重要性不言而喻。

“5G一旦接入煤矿智能化生产，作用不仅仅是视频监控、打电话。采矿、掘进都通过5G去控制，这样的场景下，网络中断一秒钟都不允许。一旦中断，一方面是经济损失，更重要的是人员安全。所以煤矿的网络要掌握在自己手中。”米政聊到核心网下沉对于煤炭行业的意义。

这些创新为煤矿行业提供了更加先进和可持续的解决方案，整个行业的效率和安全性得到提升。

智能综采变革

5G与大海则煤矿应用深度融合，带来了不少于20个岗位的无人值守，降低了每吨煤的成本12元，实现日产原煤6万吨。“数字化转型之后，我们煤矿的生产效率得到提升，而在最重要的安全性方面，无人则安。安全才是最大的效益”。中煤陕西大海则煤矿董事长兼总经理马冠超反复强调。

煤矿所有的核心工作基本都是围绕综采开展的，煤矿产能来源于综采。远离综采面，是智能综采变革的核心逻辑。

陈文的工作围绕着综采这一环，“过去我们是直接面对综采面支架的，一个班组十几个人，开采一刀煤得近一个半小时，平时要在井下上八个小时的班。在粉尘大、噪声大，到处都是黑暗的地底下呆8个小时，并不容易。数字化转型之后，我们的工作环境是在井下一辆特别长的装备车辆上，安全了很多，也远离了煤带来的空气粉尘。采煤机自动开采速度可达10m/min，8到9个人一个班组，开采一刀煤只需要四五十分钟”。煤矿数智变革的意义，他有亲身的感受。

综采数字化转型的第二阶段则是实施远程割煤，所有矿工到地面的调度室，穿着西装进行煤矿工作。“虽然大海则煤矿的测试表明这种方式是可行的，但由于井下环境的复杂性，仍然存在一些挑战。煤的硬度和参数各不相同，可能导致切割不够平整。因此，虽然煤矿工人可以在地面控制，但在井下仍需要通过视频监控来观察并调整综采面支架的位置”米政谈到。

据管理平台数据，采煤机自动化率超95%，整个综采平面自动化率达80%，采煤平面仅需几人操作即可。大海则煤矿在5G综采方面已经迈出了第一步，通过5G低延时特点，将煤机的位置信息、工作面信息实时传输，提高控制效率。

数智的煤矿应用

智能掘进是大海则煤矿数智转型的另一大典型应用。通过“以工作面自动控制为主，集控中心远程干预为辅”的自动化掘进模式，为井下安全、高效掘进提供了可靠的保障。提高月进尺效率20%，可达1000m/月，减少单班作业人员3人。

大海则煤矿搭建了全矿井煤流智能控制系统，平台涵盖智能调速、基于AI的增强保护、设备健康管理等相关内容的智能主运输监控管理平台，解决常规煤流线能耗高、生产效率低、运行不稳定、操作人员多、劳动强度大等问题。

地下640米的无人驾驶系统也是大海则煤矿的亮点。采用了融合5G高清视频、毫米波雷达、激光雷达、惯性导航等技术的无人驾驶系统，确保车辆运动控制的精度小于10cm。同时构建了井下辅助运输车辆的智能调度和智慧化运营系统，实现了车辆的高效调度、路径优化、安全行驶、精准停靠。这一切都旨在提高运输效率、确保安全，实现更智能化的矿山运营。

工业互联网在这座数智煤矿亦有体现。中兴通讯相关负责人谈到，大海则煤矿工业互联网平台不仅实现了全矿井安全生产、综合调度、集中管控、经营管理等多专业、多部门的协同应用，还建立了统一的数据库及标准的数据服务体系，实现了煤炭多系统业务数据资源的汇聚共享，有望提升整个煤矿业务的协同效率。

我们常常谈到的“科技向善”大抵如此，让矿工感受到安全与幸福，是一个煤矿走向数智化的题中之义。无人驾驶、远程割煤、多种机器人辅助作业······大海则煤矿以实实在在的成果，默默地改变了矿山行业的面貌。如水面下的冰山的一角，将5G与煤矿应用深度融合，我们看到了这个行业的更多可能性。黄土高原地底下的煤矿变革经验，将走向世界。