陝北高原,沿着毛烏素沙漠邊緣前行,一片錯落有致的建築映入眼簾,彷彿蒼茫大地上生長出的金屬森林。一個直徑達8.5米的巨大井鑽拔地而起,正忙碌有序地作業着。這就是位於陝西省榆林市榆陽區小紀汗鄉的可可蓋煤礦。
千萬噸級的大型煤礦在國家能源保供中發揮着重要作用,但受傳統建井技術影響,建設週期往往較長,一般需要10年左右,有的光打井筒就耗費近10年。而可可蓋煤礦彷彿按下了“加速鍵”:2018年辦理前期手續,2021年開工建設,2024年計劃投產。
是什麼讓這座年產量1500萬噸的煤礦建井工期大幅縮短?
算力下沉
打井也能“不下井”
對於礦區建設而言,建井筒的工程量只佔5%至10%,工期卻佔50%以上,是入地的“咽喉”工程,工期長、勞動強度大、作業環境惡劣。針對智能化建井空白,中國聯通聯合延長石油歷時4年對建井技術進行攻關,實現網業融通,在可可蓋率先研發斜井的TBM施工技術裝備體系及立井的一鑽完井技術裝備體系。該體系將MEC邊緣計算技術下沉至企業生產礦區,在滿足現有工業視頻監控系統及生產調度通信系統需求的同時,還能實現多個智能化無人建井場景,掘進過程實現自主感知、遠程操作、一鍵啓動,大幅減少井下作業人員,機械化程度和安全性更高。
在5G大帶寬、廣連接、低時延的助力下,斜井方面,超長敞開式全斷面掘進機在井下快速推進,三次打破世界紀錄,創造了月進尺812.6米的吉尼斯世界紀錄;立井方面,所有工序實現地面操作,全程自動化機械破巖,500米大埋深立井“一鑽完井”,建成我國西部地區採用鑽井法打的第一口大埋深立井井筒。多個智能化場景的聯合應用開創了“有人安全巡視、無人掘進操作”的智慧建井新模式,建井工期比原計劃縮短2年,預計節省投資20多億元,助力實現高效化、經濟化、現代化建井。
融合創新
5G信號處處“滿格”
井下作業,時間就是生命線。“以往在建井時,基站延伸建設存在滯後性,機器得等信號,時常幹一會兒、停一會兒。”中國聯通榆林分公司總經理張翔宇介紹,“我們通過爲可可蓋煤礦建設5G專網實現核心網下沉,爲建井過程中的快速掘進提供實時的通信保障。”藉助下沉的5GC核心網,還能實現高速調姿和同步定位,從而提升掘進機組裝速度,創造了45天完成地面組裝的新紀錄。
在井下,巷道拐彎區域的信號覆蓋也是一大難點,中國聯通創新實踐了無源電磁超表面定向加強信號技術,一組“鏡狀”無源電磁超表面裝置能夠提供充足的信號增益,實現無源安裝、隨掛隨用、實時補盲,對5G信號進行加強延伸,解決了信號“跟隨”難題,滿足井下各個點位的通信需求。
此外,還率先探索了5G+UWB本安型融合基站的研發應用。基站在原基礎上新融合應急廣播,形成集5G/Wi-Fi 6、UWB、應急廣播於一體的本安型設計,一臺設備便可實現多種功能應用,且將4套設備、4套電源融合爲一,化百公斤重物人拉肩扛爲便攜式安裝,既保障了井下設備的可靠性,又提升了安裝維護的便捷性。
“勇”不止步
賦能多元場景應用
在開發一系列5G+智能建井應用場景的基礎上,可可蓋煤礦的技術變革也驅動了管理模式的轉變。由中國聯通開發建設的5G+人因安全管理系統,針對不同安全等級設備終端,應用不同細化程度的安全策略匹配機制,建立多個自適應切片安全服務模型,通過主動性網絡功能異常檢測機制實現預測性通信攻擊檢測,掃除安全盲點,保障了建成萬米斜井、千米立井高效安全生產零事故。
基於5G專網,針對煤礦建井階段,中國聯通與延長石油又相繼研發了5G+超前探水、5G+掘噴錨一體、5G+盾構工藝智能調節等系統,爲智能化建井添翼;針對煤礦開採階段,研發設計了5G+數字孿生生產平臺、5G+無人值守皮帶運輸系統,開創了煤礦系統智慧、高效、綠色、科學的全產業鏈運行新模式。
得益於新技術、新工藝的應用,西北戈壁搖身變爲前沿智能礦區。當前,相關技術已推廣至煤礦、建築、鐵路等多個行業,實現了項目設計、裝備製造、現場施工全產業鏈的廣泛應用。未來,中國聯通將在井上下關鍵設備高速互聯、高效互通及智能控制等領域持續發力,通過算網融合激活產業智能化效應,取得更多場景的煤礦5G應用示範成果,促進煤炭行業邁向更好未來。(曹一菲)