5G時代的采礦技術(shù)

何奕彤

摘要：眾所周知，煤炭行業(yè)的壽命主要取決于其所擁有的煤炭儲量，為不可再生的重要資源。地區(qū)不同，煤炭企業(yè)發(fā)展的不平衡性在行業(yè)內(nèi)也顯得不同。而且由于煤炭的生產(chǎn)條件的限制，所以在各國的開采行業(yè)中煤礦的事故死亡率也是最高的。因此把多數(shù)的煤礦搬離到遠離城區(qū)和經(jīng)濟發(fā)達的區(qū)域。在我國，人工開采在煤礦生產(chǎn)能力中占90%的比例，其中高瓦斯和突出礦井所占全國煤礦礦井比重最大;而且，90%的礦井有煤塵爆炸的危險性。

關(guān)鍵詞：煤炭儲量;發(fā)展趨勢;5G時代采煤

第1章 ?新時代新技術(shù)的重要性

1.1 我國煤礦開采的現(xiàn)狀

安全問題是我國煤炭開采面臨的最大問題，我國的煤炭產(chǎn)量和事故死亡人數(shù)比例相差很大，究其原因，還是因為煤炭開采和生產(chǎn)技術(shù)不過關(guān)。根據(jù)我在相關(guān)網(wǎng)站查看的資料，據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計，近10年來，我國煤礦死亡人數(shù)約4萬人。煤礦生產(chǎn)中生產(chǎn)技術(shù)的落后就是困擾煤礦安全生產(chǎn)的最大因素。我國煤礦開采中，由于井下空氣流通不好，常出現(xiàn)一氧化碳，二氧化氮，硫化氫的中毒事故;設(shè)備智能化低，瓦斯爆炸傷亡多;頂板脫落造成冒頂塌方事故等，都是現(xiàn)在煤礦開采中存在的安全隱患。這些安全事故中，大多原因是開采技術(shù)、開采工藝、采礦技術(shù)落后造成的，這些技術(shù)的落后和缺陷，造成了嚴(yán)重的安全事故，讓一個有一個鮮活的生命成為這些技術(shù)落后的陪葬。

1.2 采礦新技術(shù)對煤炭開采的意義

有利于提高經(jīng)濟效益，經(jīng)濟效益是企業(yè)的追求，也是煤炭行業(yè)的最求，煤炭行業(yè)大多作為國有企業(yè)，經(jīng)濟效益對于民族和社會發(fā)展也有很大幫助，新技術(shù)提高生產(chǎn)的效率、提升產(chǎn)量對經(jīng)濟效益的達成有很大作用。在開采時，更多的運用機械化的操作，可以大大降低人力的勞動。隨著新技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，開采的效率會步步提高。新技術(shù)得使用，機械化程度的加大，會使勞動力成本減少，開采取得的經(jīng)濟效益也會逐步增加。

1.3 我國煤礦5G技術(shù)發(fā)展趨勢

隨著5G時代的到來，煤礦開采作為我國重要的工業(yè)化活動，5G對煤礦發(fā)展的應(yīng)用是必然趨勢，是我國工業(yè)化大大提高重要舉措?！?G采礦”是現(xiàn)代人人都會想的發(fā)展方向。但是，“5G智能"要實現(xiàn)，需要大量高科技人員的投入和研發(fā)?！?G智能”采礦概念牽引，各個環(huán)節(jié)配合，我國煤炭產(chǎn)業(yè)才能得到跨越式的發(fā)展。作為煤炭大國，我國礦業(yè)發(fā)展的未來目標(biāo)就是實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)“+”、實現(xiàn)“5G智能”化采礦。

（1）“5G智能”采礦就是將5G數(shù)字化運用到煤礦開采、生產(chǎn)中，以開采數(shù)字化、生產(chǎn)遙控化、經(jīng)營信息化等為特質(zhì)，完成經(jīng)濟高效、安全、環(huán)保的煤炭生產(chǎn)過程。

（2）“5G智能”采礦，大大減少了采礦工人井下作業(yè)，可以大量減少下井人員實地操作，降低生產(chǎn)成本和人力成本的同時解放勞動力，加強生命安全，提升生產(chǎn)和開采效率。

（3）“5G智能”采礦對工人的技術(shù)和知識要求更高，用更少的人掙更多的工資，有利于工人的知識學(xué)習(xí)。

第2章 ?我國的5G降臨和應(yīng)用

2.1 我國的“5G智能”采礦技術(shù)

我國“5G智能”采礦技術(shù)由河南躍薪智能機械有限公司、華為技術(shù)有限公司在第十三屆中國河南國際投資貿(mào)易洽談會上達成協(xié)議，并宣布開發(fā)出首家無人采礦5G。2017年，成功研發(fā)出無人采礦設(shè)備，并首次試驗成功，后來河南躍薪與洛鉬集團合作建設(shè)的國內(nèi)首個無人礦山，至今已經(jīng)成功營近五年，現(xiàn)在，“5G智能”已經(jīng)成功運用在采礦領(lǐng)域。這使采礦規(guī)范化和智能化管理得到大大地提高，人員安全和財產(chǎn)安全有了很好的保證，大大提高了企業(yè)的競爭力。

2.2 華為的5G 采礦技術(shù)

華為的5G智能技術(shù)，可以減少人工實地下井操作，無人操控系統(tǒng)使礦下工人能真正的遠離巷道危險的環(huán)境，使工人的安全和健康得到的極大的保證。我們在操作臺上就可以工作，而且實際效率也的得到了極大的提高，通過5G網(wǎng)絡(luò)屏幕，在操作臺實際進行控制，就相當(dāng)于，看到遠在千里之外的礦區(qū)環(huán)境。然后，就只需要在操作臺上控制著的操作桿，就能完美的完成工地的采礦挖掘，更甚至與裝卸和運輸?shù)鹊龋∵@樣操作的人員，不但讓駕駛的人員避免面對礦區(qū)的惡劣復(fù)雜的環(huán)境，甚至可以坐在家中吹著空調(diào)，就可以通過5G遠程操控著各個工地的采掘機作業(yè)。

2.3應(yīng)用典型場景

2.3.1 ?5G 的精準(zhǔn)實時定位應(yīng)用

在現(xiàn)在使用的精準(zhǔn)度差、穩(wěn)定性受限的如藍牙、紅外等傳統(tǒng)的無線傳輸技術(shù)在我們使用時受限很大，不能很好的為我們采礦定位服務(wù)，實時性難保障，對我們采礦生產(chǎn)效率造成了很大影響，對我們?nèi)藛T安全更是無法保證。5G 網(wǎng)絡(luò)卻不一樣，他的時效性、精準(zhǔn)性給我們生產(chǎn)生活帶來了很大效益和幫助，“5G智能”井下定位應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)絕對是未來的方向，可以極大的提高精準(zhǔn)推進、產(chǎn)生車輛管理等。

2.3.2 ?5G 的虛擬交互應(yīng)用

（VR）與（AR）是可以顛覆傳統(tǒng)人機交互的技術(shù)。應(yīng)用可分為 3 個階段：①主用于三維建模與虛擬展示，如裸眼等技術(shù)，需求為 20 Mbps 帶寬+50 ms 延時，現(xiàn)有的 4G+WiFi 可以滿足。②主用于互動模擬和可視化設(shè)計，多人井下培訓(xùn)，其需求為 40 Mbps 帶寬+20 ms延時，Pre5G 基本滿足。③主用于混合現(xiàn)實、云端實時渲染和虛實融合操控，如虛擬開采、協(xié)同運維等，其基本需求為100 Mbps ～ 10 Gbps 帶寬+2 ms 延時要求，需 5G 或更先進技術(shù)才可以。

2.3.3生產(chǎn)遠程實時控制

“5G 智能”的即使性和它的超寬帶傳輸信息數(shù)字化給我們的生產(chǎn)提供量極大的可能，這使得地面的操控可以及時的反饋到地下的生產(chǎn)無人機器中，真正實現(xiàn)一人低萬馬。

2.3.4井下遠程協(xié)同運行維護

未來的“5G智能”采礦系統(tǒng)，可以實現(xiàn)一人多管，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，要求的工作人員越來越專業(yè)，有的可能要借助遠程專家協(xié)助完成。大家可以通過5G 網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸至遠終端進行交流，通過虛擬技術(shù)可實現(xiàn)專家與現(xiàn)場同樣的視場與操作，虛擬模型可虛擬到現(xiàn)場設(shè)備上，甚至可用機器人代替在井下維修，到時我們可能會迎接真正的井下無人作業(yè)。

2.4 5G技術(shù)，給煤礦帶來什么

“5G智能”采礦一方面提高了采礦技術(shù)的效率、可以快速、機械化生產(chǎn);另一方面，它給采礦工人帶來了安全，智能化的生產(chǎn)不僅可以在危險的時候代替人工，更可以精準(zhǔn)的定位人的位置，在生產(chǎn)中及時定位人員;第三可以及時傳達信息和指令，給智能化煤礦快速發(fā)展的支持，實現(xiàn)煤礦本質(zhì)安全目標(biāo)相符合，是煤礦智能技術(shù)的主要動力。

結(jié)論

隨著當(dāng)代中國互聯(lián)網(wǎng)時代5G智能互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的礦業(yè)急需轉(zhuǎn)型，這意味著必須要轉(zhuǎn)型成為智慧型礦山，且這樣的新時代已經(jīng)來臨。5G的商業(yè)用途也越來越多，探索發(fā)展、推廣普及已經(jīng)成為了5G成功商用的重中之重。隨著5G技術(shù)的商業(yè)用途的快速發(fā)展，要把5G技術(shù)應(yīng)用于各種礦山行業(yè)、各種煤礦井下工作面中，這樣既可以使井下、井上實現(xiàn)完美的對接，并且助力于無人采礦設(shè)備的運行，從而完成無人礦山目標(biāo)，又可以從根本上避免了員工的傷亡。

參考文獻：

[1]李東嶸.采礦工程設(shè)計與施工中注意問題與對策[J].當(dāng)代化工研究，2020（20）：30-31.

[2]袁立坤，孫玉河，姜立偉.采礦工程設(shè)計與施工中應(yīng)注意的問題與對策[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2020（02）：184.

[3]劉晨生.采礦工程設(shè)計與施工中應(yīng)注意的問題與對策[J].中外企業(yè)家，2019（34）：67

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