山西焦煤集团庞庞塔矿：打造5G+智能矿山的全国样板

“我们正在和华为公司技术专家一起对齿轨车无人化升级改造项目进行试验，在齿轨车前后都安装传感器，解决其井下不便拐弯调头的难题。”日前，山西焦煤集团霍州煤电吕临能化公司智能化建设工作组技术员刘杰说。

据了解，2019年初，山西焦煤集团霍州煤电吕临能化公司庞庞塔矿开始着手和规划智能化矿山建设。同年9月，原国家煤矿安监局正式批复庞庞塔矿智能化矿山项目为全国智能矿山建设示范项目。2020年7月10日，庞庞塔矿井下5G网络最后一个基站调试成功，标志着全国第一张规模部署的煤矿井下5G专网建成。

井下智能化工作面

迈入智能化开采的3.0时代

“尽管煤炭生产采用了一些新装备新工艺，但与其他行业相比，仍存在矿工劳动强度高、安全无法得到根本保障等问题。”在煤矿工作了近30年的吕临能化公司董事长王钦浩说。

山西焦煤集团将庞庞塔矿作为智能矿山建设的样板，按照一盘棋、一张网、一张图、一朵云、一平台的要求对5G+智能化矿山建设进行统一规划。

王钦浩介绍，他到华为公司学习后，又先后带队观摩世界机器人大会、参加鄂尔多斯智能装备展览会，初步了解到什么是智能化后，下定决心转变观念，按照山西焦煤集团的指示和建设方案，下大力气搞智能化矿山建设。

不同于在地面，5G信号在煤矿井下受巷道断面、起伏度和煤尘等因素影响，技术落地存在诸多困难。为此，庞庞塔矿先行先试蹚新路。

今年4月15日，庞庞塔矿与联通（山西）产业互联网公司签署全国第一个5G井下商用合同，开始实施5G工程。

7月10日，庞庞塔矿800米井下成功铺设国内井下最长、达到100多公里的5G商用网络。紧接着，该矿依托5G网优势搭建起4G、5G、NB-IoT于一体的超融合高质量网络，144个5G基站在巷道内星罗棋布，形成了万兆级工业互联网络。

“这套5G无线通信系统通过了安标国家中心的测试和认证，获得了全国第一套煤矿井下专用5G基站认证、全国第一张矿用隔爆兼本安型无线基站井下防爆证等。”该矿调度信息中心职工张晓军介绍。

据了解，庞庞塔矿5G+智能化矿山建设是整座矿井体系和系统的智能化。

“国内煤矿智能化开采大多处在电液阀控制、记忆截割、一键启停的1.0时代，庞庞塔矿的智能化矿山建设则融合了5G、互联网、大数据、人工智能等最新技术，直接迈入智能化开采的3.0时代。”吕临能化公司智能化矿山项目建设顾问刘春平说。

建设示范性智能化矿井

“发挥 NB-IoT技术优势，进行传感器无线化改造，增强了对煤矿各场景的感知能力；运用5G大带宽提高了井下视频感知质量，实现了高清视频实时采集分析；安全生产中心、决策指挥中心、综合集控中心、经营管理中心已实现全感知、全联接、全智能。”华为公司5G+智能矿山建设解决方案组组长王伟介绍了庞庞塔矿有关全面感知技术的创新点和推进情况。

庞庞塔矿聚焦基础设施、全面感知、智能控制、协同管控等内容，将智能化矿山建设分三步完成：2020年完成基础设施和全面感知系统建设；2021年实现“五条主线+两面”地面集中控制，井下每班减少200人；2025年广泛运用机器人替代人，每班入井人数少于100人。

“目前，我们与中科院、中国矿业大学、华为公司以及知名装备制造厂家联手，合力打造世界领先、国内一流、具有持久保持示范性的智能化矿井。”王钦浩说，只有将5G与大数据、人工智能、区块链、云计算等有效融合，才能建成真正意义的智能化矿山。

今年6月，华为公司将智能化矿山建设作为新确立的8个新领域之一立项研发。6月23日，华为公司组建80人的团队对庞庞塔矿智能化矿山建设进行研发，同时选派20余名精锐技术人员组成的技术攻关突击队常驻吕临能化公司，结合庞庞塔矿实际情况研发或改进采掘等智能化装备。吕临能化公司也相应成立智能化工作组，内外同时发力，抓紧攻关。

经济、安全、环保等效益最大化，是智能化矿山建设的初衷“。常规新建一个采煤工作面需投入2亿元左右，我们通过在原来装备上进行智能化指令植入来实现装备智能，尽量少投入、多收益。”王钦浩说，他们正与煤机装备制造厂家进行沟通，通过改进设备实现智能化作业。

庞庞塔矿首先对井下各类传感器最大限度地进行改造，实现无线传输。目前，轮式行走机器人、固定值守机器人已在井下投入使用，轨道式巡检机器人正在调试。

“我们正在着力攻克用机器人支护取代人工支护等智能掘进难题，努力使回采、掘进都实现智能化。”王钦浩说。

如今，该矿已建成一张5G传输网络，一个包括数据治理、应用集成平台等内容的数据边缘计算中心将完成搭建。

打造技术、设备、人才输出基地

11月20日晚上11点，庞庞塔矿办公楼10层西南角的办公区灯火通明，十几名年轻人正激烈讨论着5G模组适配中存在的问题和破解方法。

上述场面正是该矿技术人员和华为公司技术攻坚团队挑灯夜战的真实写照。华为团队进驻以来，该矿技术人员给他们讲解煤矿采、掘、机、运、通等作业流程和安全生产知识，华为人员给该矿技术人员讲解信息化、智能化、大数据等知识。他们白天深入井下了解现场情况，晚上优势互补，配合默契，推动智能化矿井建设朝着目标冲刺。

“每天都干到晚上12点左右。”刚吃完晚饭，刘杰又回到办公室开始工作。截至目前，齿轨车过风门、井下主运输皮带高清度自动配煤、大物及大块矸石识别等系列难题已被技术人员攻克，机器人打钻支护等技术正在研究。

“每项技术改造都会遇到很多问题。拿齿轨车无人化改造来说，需要解决风门联动、道岔联动与验证、障碍识别与判断等问题。”王伟说“，经过反复讨论、试验，问题才最终得以解决。”

目前，庞庞塔矿5-106工作面的支架电液控改造预计在年内完成，5G模组也在同步适配中。同时，庞庞塔矿积极引进人工智能技术、精准导航与定位技术、机器人应用等，促进系统控制融合，全面支撑井下两面+五条主线的智能化系统改造和建设。

“下一步，我们将努力打造同类地质条件下可复制、可推广的智能化建设模式。依托5G的智能成果应用，深化与知名科研院校、优秀企业的战略合作，形成智能化装备的研发、制造、应用产业链条，打造智能矿山技术、设备、人才的输出基地。”王钦浩说。（本报记者李仑 通讯员吕灵芝）