“5G网络，傲气仙宗对于别的行业是锦上添花，但对于采煤行业来说，就是雪中送炭。”山西一位参与5G煤矿建设的负责人由衷感慨。
5G技术问世不久，煤炭大省山西就把5G网络带到了数百米深的矿井深处。2019年5月，山西新元煤矿在地下534米处开通了我国首个煤矿井下5G网络，成为全球最深的5G网络。此后，全国煤矿智能化建设明显提速。在山西，类似的智能煤矿已有16座。
在近日召开的2021世界5G大会上，“新元煤矿5G智慧矿山项目”荣获5G应用设计揭榜赛决赛一等奖。“5G+煤矿”的奇妙组合，再度引发关注。
一趟全新的“地心之旅”
智能巡检机器人、一键呼叫“网约车”、实时手机视频通话，黑黝黝的矿井被科技赋予新的活力。记者日前来到晋能控股集团塔山煤矿，深入地下500米，实地探访5G智慧煤矿。换上矿工服，随身携带GPS定位卡、氧气自救器、5G矿用防爆手机等装备，水枪版合金弹头记者乘坐无轨胶轮车，开启了全新的“地心之旅”。
漆黑的巷道中，驾驶位右前方一块明亮的导航屏幕首先吸引了记者的注意。“我们当前的行车轨迹，正清晰地显示在地面指挥中心的大屏上。”同行的塔山煤矿综采二队电工陈建龙说，有了它，这辆车就具备了“网约车”功能。
大学毕业后，陈建龙已经在井下工作了9年。“井下不能带手机、刷视频，连设备维护也不能上网查资料。每天下午2点多下井，上来就晚上11点多了，中间几乎与世隔绝。”
在巷道上方，可以看见山西联通与华为公司联合部署的5G基站。陈建龙说，5G入井后，各个作业点的画面、数据都能实时传回地面。“井上井下被网络连起来了，曾经的隔绝感也渐渐消除。”
经过40分钟的井下路程，魔域海盗熊猫记者抵达了二盘区变电所和水泵房。这里相当于煤矿的“心脏”，为井下设备提供电力。宽敞明亮的工作区域内，20多台电气设备整齐摆放。井上指挥中心一声令下，自动巡检机器人就可启动工作，将检查的信息实时传输到地面。
“有了智能巡检机器人的帮助，变电所和水泵房的人工工作量可减少80%以上。”塔山煤矿研发中心主任王伟光说，巡检机器人搭载传感器，能够感知周边环境，每天产生的数据量有4万多条，能够及时发现异常情况，第一时间排查隐患。
从水泵房离开时，记者体验到了井下“一键叫车”的便捷。只需要在手机上打开相应的叫车软件，点击用车申请，不到一分钟，美眉草莓糕附近的一辆胶轮车就来到了面前。
大约20分钟后，记者来到井下8303综放工作面，采煤机、液压支架、运输皮带隆隆作响，降尘水雾自动喷洒。潮湿的环境里，眼镜顿时蒙上了一层水汽。
“这是人员定位基站，那是位移传感器……”站在一根根液压支架间，陈建龙一一为记者介绍。采煤一线设备繁多，一个工作面光传感器就有1500多个，每个机器后面都有一条线路，这些光缆、信号线汇总到井下控制台。控制台随采煤机移动，一条线路出了故障，就需要一根一根地排除，工作量之大难以想象。
塔山煤矿副总经理张兴说，5G基站入驻采煤工作面后，财经927在线收听已经有11种传感器改为无线传输。原先采煤工作面一个班20多名矿工，经过智能化改造，目前已减员30%至40%。
结束井下采访后，又经过约40分钟车程，记者回到地面。此时天色已黑，煤炭仍在源源不断地随着运输皮带涌出地面。
智能化替代成行业刚需
一改往日的“黑”面孔，穿西服、打领带，坐在屋里把煤采，矿山的智能化改造让煤矿工人换新颜。
记者走访多座5G煤矿发现，智能化进一步降低了煤矿企业综合维护成本，极大提高综采效率，让无人化、少人化的井下开采成为可能。以往20人班组完成的任务由现在每班七八个人便可完成，并且全都离开了工作面。依托这种智能化综放开采设备和技术，塔山煤矿实现了用设备替代人工，将采煤工效提升了42%，生产能耗较以往降低了5%以上。
“生产设备的数字化升级大大减少了资源的浪费，过去很多岗位工人三班倒生产，现在实现了人力解放。”王伟光说，“人力解放并不是辞退工人，而是培训工人由强体力劳动向高技术含量转型，把‘蓝领’变成‘白领’。”
对于矿山行业来说，安全生产高于一切。
日前，由晋能控股集团与国内科研院所联合研发的，全国首台适用于井下开展常态化危险气体巡检的机器人正式下井。它可以替代以往的瓦检工，在井下巷道复杂地形，可以进行现场环境探测和音视频采集，进行井下危险气体的常态化巡检。
“各种智能化操作系统信息一网传输，矿井在智能化操作、安全生产以及生产效率等方面实现了重大变化。井下只要出现风险点，便会通过4K高清摄像头、NB传感器等设备将数据精准、迅速回传至地面总调度室，井上的指令下达没有了时延，安全性和生产效率大大提升。”张兴说。
煤炭行业的“智变”正在加速推进。新基建不仅保障采掘业安全、智能、绿色开采，也给煤炭行业带来了新一轮的产业调整。煤炭行业也在试图突破“数据孤岛”的瓶颈，进行一场数字化革命。
落地关键在于应用
中国工程院院士王国法表示，我国煤矿智能化建设仍处于培育示范阶段，距离实现全面智能化还有不小差距。目前，我国煤矿智能化建设还存在诸多“痛点”须全力消除。痛点之一就是，5G应用场景和生态匮乏，有待进一步挖掘。
“5G网络应用，对煤炭行业来说是必然趋势。”张兴坦言，从4G到5G，在日常生活中的应用过渡得很自然，但对于煤矿来说，需要克服很多困难，应理性考虑，不能盲目追求高大上。
首先，5G信号在井下的传播面临很多苛刻的要求。井下巷道、密布的电缆、管路和拐角等都会对信号形成干扰，这些都会对技术攻关提出新要求。“简单说，在地面只需要28个基站就可以实现对园区的全覆盖，但在井下128个基站都很难达到使用要求。”张兴说。
其次，许多现有的井下设备还未搭载适用的5G模块。“就像4G手机跑不了5G网络一样，有了5G网络只是第一步，还需要相应的设备或模块。”张兴说，目前煤矿对矿用5G模块的需求非常迫切，市面上有哪些产品，就用哪些产品。
以传感器为例，5G网络搭建完成后，理论上讲，所有井下传感器都可以变成无线的。但目前，塔山煤矿只应用了11种无线传感器。“如果这些问题解决不了，就谈不上减员增效的问题。”张兴说。
再次，5G只是搭建了一个通信网络，智能化建设仍有许多技术受限。比如，理想的智能化割煤是一种“透明割煤”，需要建立井下三维模型，只割煤不割石头或矸石。然而，目前的物理探测技术只能探出一个轮廓，分辨不清哪些是煤炭、哪些是石头。
王国法表示，地质探测技术与装备的智能化，探测信息的数字化、模型化及地质信息与工程信息的有效融合，是打造“透明地质”或“透明工作面”的基础。目前，受地质探测理论、技术与装备发展水平的限制，“透明地质”技术保障支撑能力明显不足。
“煤层就像一个夹心蛋糕，大家都想要把煤炭采干净，留下矸石。这一想法并没有卡在通信领域，问题出在传感器和数据分析方面。”张兴说，5G煤矿这架“飞机”已经飞起来，但关键要落地，不能在空中解体。而落地的关键在于应用。
