山东能源临矿集团：3D建模 5G赋能 “硬核”推进“透明化”开采
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3D建模5G赋能
“硬核”推进“透明化”开采——透明化工作面智能开采“郭屯-彭庄”模式创建纪实
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初夏的鲁西南大地百花争艳、牡丹飘香 ， 一派生机勃勃景象 。
4月30日 ， 国家煤矿安监总局副局长桂来保在山东能源临矿集团菏泽煤电公司郭屯煤矿督导调研时 ， 对该公司正在攻关的透明化工作面智能开采“郭屯-彭庄”模式赞不绝口：“‘郭屯-彭庄’模式代表了中国煤矿智能化开采的新方向 ， 是真正意义上的中国煤矿智能化开采 。 ”
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是什么让桂来保给予如此高的评价？带着疑问 ， 采访人员来到山东郓城一探究竟 。
最强战队“C位”出击
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“采掘工作面在煤矿涉及设备最多、生产最复杂 ， 运用先进的信息技术和数字化控制手段 ， 实现自动化、智能化、少人化、无人化 ， 是煤炭工业技术革命的重要目标 。 ”在郭屯煤矿智能化研究工作室内 ， 北京大学教授、博士生导师毛善君向采访人员介绍 。
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毛善君认为 ， 在智能化发展方面山东煤矿走在了全国前列 ， 而郭屯矿的透明化工作面走在了山东的前列 。 “中国煤矿的智能化开采大部分处在1.0时代 ， 即电液阀控制、记忆截割、一键启停；2.0时代引进澳大利亚的惯导技术 ， 但还没有普及 。 ”但这两种模式都缺乏基于地理信息系统的可视化管控平台 ， 无法实现基于统一坐标的驱动、三维地质模型和透明化工作面的自适应割煤 ， 信息化、自动化和智能化的集成度不高 ， 实用性受到较大制约 。
2018年底 ， 临矿集团与北京龙软科技公司合作完成安全生产共享平台建设 ， 实现了基础地理空间数据的综合集成管理和深度挖掘应用 。 菏泽煤电公司党委书记、董事长、总经理李存禄敏锐地意识到 ， 龙软公司提出的透明化工作面智能化开采技术设想将会成为未来煤炭工业智能开采的方向 。
随即 ， 菏泽煤电公司与北京龙软科技公司、北京大学、中国矿业大学等8家单位组建高水平研究团队 ， 利用郭屯煤矿3301智能化工作面 ， 联合攻关透明化工作面智能化开采技术 ， 集最新通讯、控制、信息、大数据和工业物联网之大成 ， 形成了基于“5G+高精度导航定位+龙软科技‘一张图’透明化管控平台+3D动态地质模型自适应割煤”的智能化开采“郭屯-彭庄”模式 ， 将使我国煤炭工业智能化开采技术一举迈入3.0版 。
“‘郭屯-彭庄’模式主要关键技术和平台都实现了国产化 ， 不但符合国家自主可控的产业政策 ， 还能为真正实现智能智慧矿山少人化、无人化的目标奠定坚实的基础 。 ”李存禄表示 。
好汉城里的“拼命三郎”
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郭屯矿所在的郓城县曾是梁山好汉聚首的地方 。 如今 ， 在郭屯正上演着新时代煤矿工人“新基建”智能开采的“重头戏” 。
“郭屯-彭庄”模式的核心技术主要集中在包括3D地质模型在内的透明化工作面动态构建、高精度导航定位、基于地理信息系统的可视化管控平台和智能化开采与透明化工作面的融合等方面 ， 这也是攻坚团队需要攻克的重大技术难题 。
“刚开始也预想了这个项目攻关的难度 ， 但实际操作起来 ， 遇到的困难超出了想象 。 ”毛善君坦言 。
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煤层地质条件前期钻探、物探总体不能满足建模需求 ， 局部范围内变化较大；煤岩层空间信息不精准；无实时高精度感知定位方法和手段 ， 不能精准控制设备动作；现有综采装备控制与煤层信息不关联等 ， 都成为透明化工作面项目攻关的“拦路虎” 。
为早日攻克这一难关 ， 尽快建立起精准详实的基础数据库 ， 研究团队测量小组组长王金正带领队员们仅在3301工作面两个顺槽就重新布设了700余个观测点 。 每天下井作业时间为12个多小时 ， 一上午需定点调线50余次 。 由于每次定点调线都必须爬到架子上 ， 很多人脚上都磨起泡、腿上挂了彩 ， 全身酸疼 。 但他们没有喊累叫苦 ， 原计划60天的工期仅用了32天就全部完成 ， 并于2019年3月31日建成基础数据库 。
姜子天是该公司机电管理部主任 ， 从煤机的智能化改造到支架传感器的安装 ， 天天盯靠在现场 。 在解决支架推移千斤顶传感器问题时 ， 为保证底座位置准确性 ， 他一次次趴在满是煤泥水的底板上 ， 测量、调整、分析 ， 再测量、再调整、再分析 ， 工装被浸透 ， 整个人像从墨汁里爬出来一样 。 经过反复测量、调整和对比分析 ， 终于实现了智能管控平台与三机设备的高度融合 。
做好高精度导航定位系统与井下设备位置的融合是透明化工作面动态修正最重要的一环 。 高精度导航定位系统是军民融合技术 ， 在井下复杂开采环境下 ， 其实用性、稳定性受到很大影响 。 为了能熟练掌握这种科技含量较高的技术 ， 研究团队按照各自分工 ， 全力以赴投入到高精度导航定位系统的研究中 ， 并通过井下密集试验和核心技术攻关 ， 现已成功安装在采煤机上 ， 定位精度达到了设计要求 。
“硬核”担当赢在未来
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【山东能源临矿集团：3D建模 5G赋能 “硬核”推进“透明化”开采】“新时代智能智慧矿山建设 ， 郭屯煤矿要做好示范 。 ”桂来保寄予厚望 。
“这是鼓励 ， 更是担当！”李存禄表示 。
“目前 ， 我们已完成了3D地质模型的动态构建和可视化、3D透明化工作面、高精度导航定位、基于地理信息系统的二三维‘一张图’管控平台、管控平台远程操控和基于‘一张图’的信息共享大数据分析平台六项技术 。 ”毛善君欣慰地说 。
据悉 ， 下一步 ， 该项目将进入5G工程的施工和调试 ， 主要是利用中国移动5G核心网络 ， 实现井下视频交互、监控视频智能识别和监控数据处理等功能 。
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“6月底 ， 我们将完成透明化工作面智能开采系统与5G、大地坐标传导、高精度导航定位、地质模型和三机设备等系统的联调 ， 最终实现透明化工作面技术的高度集成和实用化 。 该模式完成后 ， 我们还将继续攻关建设透明化矿井和矿山 ， 打造煤炭工业‘新基建’的‘郭屯-彭庄’模式 。 ”临矿集团党委书记、董事长刘孝孔说 。 （王凤斌王学兵王伟）
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