让矿工拥抱“轻松体面”的新生活

春暖花开，万物复苏。穿过位于江苏省徐州市沛县北部的安国湖生态湿地，在一片郁郁葱葱间，一座现代化矿井跃入眼帘。这便是国家首批智能化示范建设煤矿——徐矿集团张双楼矿。

没有飞扬的煤尘，也没有机器的轰鸣，更没有太多的采煤工人，智能化调度指挥中心监控屏幕上各类数据的跳动间，工作人员只需按下“一键启动”按钮，采煤机、皮带机、转载机便陆续“苏醒”，硕大的煤块沿着煤壁“纵身”跃下，坐上溜子源源不断地“奔向”地面。

自2020年12月被确定为国家首批智能化示范建设煤矿，张双楼矿便按下智能化示范煤矿建设“快进键”：围绕智能化采煤工作面、智能化掘进工作面等重点领域，确立了“1236”智能化发展总体思路，排定实施智能化实施项目76项。按照“1+3+N”的模式，即一个智能管控一体化平台，一张图（“GIS”）、一张网（万兆环网+5G）和一朵云（私有云）以及智能采煤、掘进、防冲等“N”个控制系统，形成了井上井下各子系统的全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的智能化顶层设计方案，取得了“减人提效保安”的初步成效。

逐一破解难题

在该矿智能化调度指挥中心，笔者见到了正在进行生产调度的该矿矿长张雷。

当谈及该矿2019年智能化建设立项之初的情景时，张雷对当时的窘迫记忆犹新：“没有可借鉴的成熟经验，没有可行性的关键技术，更没有相对应的人才储备。”

为此，该矿邀请中国矿业大学采矿工程专业博士屠洪盛进行深入考察调研。

张双楼矿主采的74104工作面由西向东、由南向北呈逐渐变厚趋势，煤层倾角比较大，且存在多处断层。

“在74104建设智能化工作面挑战很大，困难很多。”屠洪盛的话像是一盆凉水浇在张雷的头上，却没有浇灭他推进智能化建设的决心。

“智能化是大势所趋，更是迫切需要。”该矿随即联合中国矿业大学成立项目组，誓要啃下复杂条件工作面智能开采这块“硬骨头”。

“要在井下布局智能化工作面，先必须弄清地质异常区域采动应力的演化规律，做好综采设备的稳定控制机理研究。”该矿技术中心负责人曹远威介绍。

研发团队与国家能源深井安全开采及灾害防治重点实验室取得联系，采用Flac3D数值模拟与理论分析交互进行的方式，从海量试验数据中得出结论，建立了工作面液压支架、刮板输送机和采煤机受力模型，并先后确定了三者的稳定控制方法，为后期“三机”协同联动作业提供了扎实的理论基础。

有了理论基础，研发团队信心大增，开始逐一破题。

该矿74104工作面覆岩岩层结构复杂，近场岩层的破断垮落和远场岩层的结构调整均会对采场和巷道围岩产生应力扰动。因此，推算出最合适的推采速度成了研发团队需要攻克的首要难题。

在曹远威的办公室，笔者见到了能够破解这一难题的“法宝”——工作面推采速度智能调节分析系统。

“我们在分析矿山压力、岩层控制以及弹性力学的基础上，分析出推采速度对覆岩关键层弹性能积聚和释放的影响规律。以此为依据，技术人员将每日微震总能量输入程序，通过观察3天内预警测点的个数，就可以确定实时推采速度。”曹远威向笔者演示了该系统的工作原理。

74104工作面回采巷道独特的“高低肩”结构，是研发团队面临的另一道难题。“由于该巷道属于倾斜煤层构造，传统的‘门’字形单元支架与巷道锚护系统匹配度不够，在超前移架过程中显得‘水土不服’。”参与智能化建设的机电工区副区长梁猛猛介绍，研发团队针对性设计了能够更好支护高低两帮的“丘”字形超前支架，制定了超前支护液压支架组的智能控制流程，实现了工作面巷道超前支护和工作面回采支护的同步协调智能控制。

此外，74104工作面井下巷道风流受地热、机电设备散热与其他热源因素的影响，存在热害问题。研发团队为此建立了矿井热力学模型，通过分析各区域风流温度分布特征，划定高温热害重点区域；结合矿井降温预测模型，以“一旬”或“半个月”作为温度调节周期，开发了工作面风流温度及需冷量智能计算软件，解决了这一难题。

难题逐一破解，让74104工作面智能化建设成为可能。

2020年6月16日，徐矿集团在张双楼矿举办74104智能化工作面启动仪式。74104智能化工作面的建成运行，实现了江苏省智能化综采工作面“零”的突破，开启了江苏煤矿智能化建设新时代。

“最强大脑”能掐会算

在张双楼矿智能调度控制中心，智能控制中心主任牛福泉正通过大屏幕观察井下采掘设备、通风、运输等实时数据，分析判断当前井下的安全生产状态。

“画面清晰，信号稳定，双向通话实时流畅。”谈起指挥矿井安全高效生产的“最强大脑”——智能调度控制中心，牛福泉赞不绝口，“‘最强大脑’集安全生产、监测监控、应急指挥、信息化管理为一体，而且应用了‘5G+’万兆高速传输，实现了秒速响应。”

牛福泉指着大屏幕上74104工作面的生产场景向笔者介绍说：“目前，我们初步实现了以自动控制为主，远程干预为辅的智能化生产模式，智能化工作面一键启停率达90％以上、煤机记忆截割率稳步在80%至90%之间。在产量稳定的前提下，综采工区在册人数精减了24.2％，生产期间井下职工不超过9人，初步实现了智能减人提效的目的。”

“最强大脑”能做的远不止“一键启动”这么简单。借助智慧管控平台，可以实现对调度信息展示系统、调度通信系统、调度综合管理系统、5G无线通信系统、万兆工业网络系统、私有云中心（数据中心）、精确人员定位系统的一体化操控，不仅让安全生产过程更有保障，更能对井上井下海量多源异构数据进行分析、挖掘和利用。

“井下隐患，最常见的是人为隐患。井下安全，最重要的是人员安全。”正在智能化调度指挥中心进行系统调试的该矿通计中心主任荣国庆，分别调取井口、94102溜子道联络巷以及94102溜子道“二道门”现场的实时画面，向笔者演示了该矿借助“最强大脑”进行智能化人员管控的创新举措。

“通过井口智能安监系统、智能违章监控、智能限员系统，从入井开始，我们便对所有人员进行定位追踪、实时监控。”荣国庆介绍，透过安装在井下的26个AI智能摄像仪，可以对井下人员“三违”行为进行自动识别、抓拍、录像，并通过实时通话，第一时间叫停职工的不安全行为，及时消除风险隐患。

“我们在全省率先投用了智能限员系统。”荣国庆放大了94102溜子道“二道门”现场画面。

画面中，防冲管理站出入口的隔爆LED显示屏上，正实时显示着特定区域内的人员数量。“一旦出现人员超限情况，现场就会立即响起警报，同时拦截门会自动关闭，并上传报警信息。”荣国庆说。

据了解，该矿还建立了地音监测、CT探测、智能煤粉钻屑监测系统，搭建了智能判识多参量预警云平台，实现了矿井冲击地压多参量综合、分级、分区、实时预警。

不仅重视提升生产环节的“治”水平，更注重增强本质安全的“防”能力。为此，该矿采用TGIS+BIM技术，全面构建煤矿的采、掘、机、运、通各专业子系统以及工广建筑仿真模拟系统，建立了“GIS一张图”，结合矿井生产实际及勘探资料，将煤层赋存条件等相关信息进行数字化集成，实现全矿井“监测、控制、管理”一体化，为矿井安全生产管理提供了保障。

成为“慧想慧干”的新矿工

“去年4月以来，我经常来这里学习智能化的新知识，这里已经成为我钻研新技术的打卡地。”在该矿智能协同创新中心，笔者见到了该矿机电工区综采车间技术员陈昊。这位毕业于沈阳航空航天大学机械设计制造及自动化专业的高材生，业余时间十分喜欢泡在这里。

随着智能矿山建设步伐持续加快，大量先进装备、智能化系统先后投用。新技术新设备有了，人才却面临短缺。

去年3月，该矿成立智能协同创新中心，引导各专业带头人、高素质大学毕业生围绕智能化开展头脑风暴、进行技术攻关。如今，该中心共获得各类科技进步奖29项、实施技术创新255项、获得中国煤炭工业协会优秀“五小”成果7项，获得授权专利16项，多项核心技术处于行业领先水平。

核心技术依赖高技术人才，需从关键点上突破。操作技能的全面普及，则更显波折。

在该矿综采二区会议室，笔者见到了该区党支部书记王雷。作为全矿首个智能化工作面开采的负责人，他仍清楚记得刚接触智能化生产的情景。“由于智能化操作方面的技术人才紧缺，在智能化采煤机、转载机、溜子、支架、皮带、通信等远程控制和成套设备安装过程中，面对线路多、传感器多等‘拦路虎’，我们经常感到无从下手，有的职工有了畏难情绪，干脆不来上班了，工区安全生产进度一度陷入僵局。”王雷回忆说。

为此，综采二区在徐矿集团与该矿的协调帮助下，一方面邀请厂家技术人员到矿进行理论培训，深入井下一线手把手进行技术指导，现场分析讲解智能化设备使用中遇到的各种难题；另一方面由工区区长、党支部书记和技术主管牵头，组建技术员和业务骨干为主的技术攻关团队，分批次远赴山西、安徽等智能化建设起步较早的矿井和智能化工作面，虚心学习智能化实际应用方面的先进经验。

随着智能化建设项目的稳步推进，智能化理念也日益深入人心，职工逐渐熟练掌握了智能化设备操作维护技能。“以前的支架是机械传动的，在移动支架时需要用手来回的扳动手柄进行操作。现在，我掌握了新支架的电子传动原理，只需要站在原地用手指在支架操作面板上点动几下就可以完成整个操作过程，最多时可以轻松操作15台支架。”液压支架工马汉鲁自豪地说。

“以前是用不惯，现在是离不开。”谈到如今在智能化条件下生产，全国劳动模范、综采二区机电维护员马奔体会深刻，“现在真是轻松又体面。有了自动化采煤机，再也不会‘一身汗一脸灰，上了井只想睡’了。”

“智能化这事儿，必须点个赞！”综采二区采煤机司机赵龙抢着说，“以前，要时时盯着滚筒，总是按着遥控，精神高度紧张。现在，我每天下井后，只需按下‘记忆截割’按钮，选好割煤方向，就可以安心站在一旁做‘甩手掌柜’。”

“得益于智能化的稳产高效，工区推行了‘三六制’。就是说每天三班，每班工作六小时，取消了夜班生产，最大程度减少职工工作时间、降低职工劳动强度。”智能化带来的变化数不胜数，赵龙说，“现在我们矿工也有更多时间陪老婆孩子了，偶尔周末还能约朋友打场球。”