《國家能源局：全國煤礦智能化建設典型案例匯編（2023年）（425頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《國家能源局：全國煤礦智能化建設典型案例匯編（2023年）（425頁）.pdf（425頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 國家能源局 2023 年 6 月 全國煤礦智能化建設典型案例匯編（2023 年）全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）前 言 前 言 近年來，各產煤省區、煤炭企業認真貫徹落實黨中央、國務院加快新一代信息技術與傳統產業融合發展的決策部署，創造性推進煤礦智能化建設，涌現出了一大批技術先進、管理科學、運行可靠的煤礦，為推動煤炭行業技術進步、裝備提升、管理創新、效益改善做出了重要貢獻。為充分發揮典型煤礦的示范引領帶動作用，推動煤礦智能化建設邁向更高水平，國家能源局煤炭司組織 23 個產煤省區和 7 家涉煤中央企業，從全國范圍征集遴選了80 項智能化煤礦生產建設典型案例。本次選出的 80 項煤礦智

2、能化建設典型案例，是從各地、各企業推薦的 154 項典型案例中，經專家評選出的。案例覆蓋信息基礎設施、智能掘進、智能采煤、智能露天、智能運輸、智能防災、智能洗選 7 個方向?，F編輯形成全國煤礦智能化建設典型案例匯編（2023 年），供各地、各有關企業和研究機構在工作實踐中學習借鑒。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）目 錄 I 目 錄 第一章 信息基礎設施.1 案例 1 老石旦煤礦 5G 系統與 AI 分析平臺.2 案例 2 大海則煤礦 700MHz&2.6GHz 多頻段云網融合系統.6 案例 3 劉莊煤礦感知礦山數據應用 .11 案例 4 龐龐塔煤礦 5G+工業互聯網應用.15 案例

3、5 王坡煤礦生產調度一體化管控系統.20 案例 6 伊犁一礦智慧礦山指揮中心建設.25 案例 7 小紀汗煤礦一張圖數字化管理平臺.32 案例 8 高河煤礦生產經營一體化智能管控平臺.37 案例 9 新元煤礦作業流程智能管控平臺.44 案例 10 張家峁煤礦智能化綜合生態巨系統.48 案例 11 小紀汗煤礦智能地質保障系統.54 案例 12 楊柳煤礦地質三維建模與可視化系統.60 第二章 智能掘進.64 案例 13 黃白茨煤礦薄煤層智能采掘工作面.65 案例 14 布爾臺煤礦一次成巷高機動性快速掘進工作面.70 案例 15 鮑店煤礦記憶截割掘進工作面.74 案例 16 小保當煤礦大斷面煤巷護盾式

4、快速掘進系統.78 案例 17 大柳塔煤礦 5G+連采機器人群協同作業系統.83 案例 18 曹家灘煤礦大斷面智能快速掘進工作面.88 案例 19 隆德煤礦 5G+智能連掘系統.94 案例 20 華陽一礦高抽巷全斷面快速掘進系統.102 案例 21 可可蓋煤礦超長斜井全斷面智能掘進系統.105 案例 22 山腳樹礦 5G+智能化綜掘系統.109 第三章 智能采煤.122 案例 23 保德煤礦基于 F5G 網絡的采放協同工作面.123 案例 24 金鳳煤礦透明化綜采工作面.126 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）目 錄 II 案例 25 華寧煤礦一次采全高智能化工作面.130 案例 2

5、6 納林河二號煤礦基于地質融合慣導的智能綜采系統.134 案例 27 王家嶺煤礦智能化綜放工作面.139 案例 28 轉龍灣煤礦中厚超長千萬噸級智能綜采工作面.143 案例 29 黃陵一礦基于透明地質規劃截割的智能開采系統.149 案例 30 新巨龍煤礦智能化采煤工作面.155 案例 31 小保當煤礦 450m 超長智能開采工作面.162 案例 32 龍王溝煤礦特厚煤層智能高效綜放工作面.166 案例 33 三元煤礦智能綜采工作面.170 案例 34 顧橋煤礦 5G+智能化綜采工作面.173 案例 35 錢家營煤礦薄煤層智能化開采工作面.180 案例 36 平寶煤礦 5G+智能化采煤系統.18

6、4 案例 37 龍灘煤礦復雜地質條件薄煤層智能化開采工作面.191 案例 38 嘉陽煤礦薄煤層智能化綜采工作面.196 案例 39 麻地梁煤礦 5G+智能開采系統.201 案例 40 曉南煤礦智能化采煤工作面.207 案例 41 東懷煤礦 5G+智能綜采工作面.214 第四章 智能露天.221 案例 42 寶日希勒露天煤礦極寒環境下 5G+無人駕駛卡車編組運行.222 案例 43 西灣露天煤礦 5G 多頻混合組網與礦卡無人駕駛.227 案例 44 勝利能源露天礦基于機器人的智慧運維新模式.236 案例 45 東露天煤礦基于 5G 網絡多車編組常態化運行.240 案例 46 伊敏露天礦 5G+無

7、人駕駛綠色清潔運輸新模式.245 案例 47 北露天煤礦卡車無人駕駛融合調度系統.249 案例 48 扎哈淖爾煤礦輸煤智慧消防系統.252 案例 49 五彩灣一號露天煤礦智慧物流平臺.254 案例 50 南露天煤礦 5G+無人駕駛系統.259 第五章 智能運輸.265 案例 51 上灣煤礦輔助運輸綠電+無人駕駛系統.266 案例 52 唐口煤礦立井提升智能化控制系統.269 案例 53 趙樓煤礦輔助運輸精準調度系統.275 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）目 錄 III 案例 54 塔山煤礦輔助運輸安全智能管控系統.281 案例 55 九龍煤礦輔助運輸智能調度系統.286 案例 56

8、 趙固二礦單軌吊車智能化管理系統.290 第六章 智能防災.293 案例 57 烏東煤礦沖擊地壓多元融合智能監測預警系統.294 案例 58 布爾臺煤礦災害綜合預警監控系統.300 案例 59 大海則煤礦智能巡檢和輔助作業機器人應用.306 案例 60 王家嶺煤礦全礦井 AI 視頻安全管理系統.310 案例 61 付村煤礦通風系統智能決策與動態管控平臺.313 案例 62 郭屯煤礦設備健康管理與故障診斷系統.318 案例 63 東灘煤礦智能通風系統.331 案例 64 小莊煤礦復雜地質條件下 5G+安全管控系統.335 案例 65 黃陵一礦綜采智能安全管控系統.342 案例 66 硯北煤礦沖擊

9、地壓多參量綜合預警云平臺.345 案例 67 龍王溝煤礦動力災害精準防控系統.350 案例 68 張雙樓煤礦深井開采多元災害智能化防治平臺.356 案例 69 俄霍布拉克煤礦工作面智能監控系統.362 案例 70 新田煤礦 5G 專網與視頻 AI 分析系統.365 案例 71 高河煤礦智能供電系統.368 案例 72 楊家村煤礦井下零散排水點智能控制系統.374 第七章 智能洗選.381 案例 73 準能選煤廠兩級標準選煤數據庫及管理系統.382 案例 74 駱駝山洗煤廠關鍵設備故障監測與預測性維護系統.388 案例 75 神東選煤廠智能決策系統.392 案例 76 金雞灘煤礦快速定量智能化裝

10、車系統.399 案例 77 沙曲選煤廠重介智能分選系統.405 案例 78 魚卡一號井智能化選矸系統.408 案例 79 龍澤選煤廠智能干選系統.412 案例 80 王坡煤礦裝車智能管理系統.417全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 1 第一章 信息基礎設施 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 1 2 案例 1 老石旦煤礦 5G 系統與 AI 分析平臺 主要完成單位：國家能源集團烏海能源有限責任公司 一、主要建設內容（一）礦井概況 老石旦煤礦位于內蒙古自治區桌子山煤田西翼的老石旦礦區，隸屬于國家能源集團烏海能源有限責任公司，行政區劃歸于烏海市海南區

11、管轄。礦區走向長7.12km，寬 1.7km，面積為 9.7766km2。礦井為低瓦斯煤礦，核定生產能力為 1.50Mt/a，可采儲量為 21.63Mt，水文地質類型為中等。開拓方式為斜立井混合式開拓，采用單一水平開采，現布置 1個綜放工作面和 2 個綜掘工作面，是烏海市首家推廣應用 5G 無線通信網絡的智能化礦井。（二）建設現狀 烏海能源公司老石旦煤礦從 2020 年開始 5G 無線調度通訊系統服務項目建設，項目建設單位為中國移動通信集團內蒙古有限公司烏海分公司，建設規劃為：中國移動提供5G核心網網絡，通過PTN傳輸網連接到礦上，礦上部署MEC+UPF，BBU 通過光纜和 RRU 連接，井下

12、還可以提供具有煤安證的 CPE、5G 手機、4K高清攝像儀等終端。根據老石旦煤礦現狀及要求，按照基于 5G 調度通信系統部署井下無線信號覆蓋，其組網架構如圖 1 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 1 3 圖 1 5G 調度通信系統組網架構 目前，井下已安裝 5G 基站 40 套，礦井地面和井下已實現 5G 信號全覆蓋?；?5G 網絡應用方面，目前實現井上下視頻通話、AI 智能分析系統、全景工作面、智能礦燈等應用。（三）煤礦 AI 智能分析平臺應用 AI 核心技術是首次融入到煤礦安全生產工作中，應用在我礦的主運輸系統及智能檢身系統中，與主運輸相關設備實現互聯互

13、通，實時將識別信息以預警、報警的方式上傳到調度大廳，為值守人員提供決策依據。利用布置在帶式輸送機沿線的攝像機實時監測，煤礦 AI 核心平臺現場識別分析的機器視覺技術、邊緣計算技術，對運行過程中空載、大塊煤、異物、堆煤、跑偏、煤流量不均、煤重心不穩、人員違規穿越皮帶、皮帶坐人等進行智能識別，并及時進行告警及提醒；智能 AI 系統煤流量監控，可以有效分析監控皮帶運行情況，后續可以通過智能變頻實時調速以降低能耗。（四）全景工作面應用 老石旦煤礦采用 4K 超高清視頻與 5G 技術結合應用到實際生產過程中，實現采煤工作面的超高清視頻監控、遠程現場實時展示；在采煤工作面安裝了 45臺 5G 高清網絡攝像

14、機，利用圖像拼接技術將采煤工作面生成一個 360 度的全景圖像。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 1 4 采用 4K 的高清網絡攝像機畫質相比于 200 萬像素，垂直分辨率更高，畫面細節層次更精準，顯示更清晰、更干凈細膩、更給人以身臨其境的感覺，通過全景工作面拼接軟件實現整個工作面的展示。（五）智能礦燈應用 智能礦燈是基于 5G 網絡的應用，將照明、精確定位、語音調度、拍照、對講、燈光報警、視頻調度、本地記錄、藍牙連接等功能融為一體；通過智能礦燈，可以有效提升安全生產效率，對井下工作人員的安全管理提供極為有力的幫助，依托智能礦燈的視頻通話、實時對講等功能，我礦也將智

15、能礦燈應用到了設備檢修工作上，檢修人員在井下利用礦燈與井上的專家進行實時連線，由專家指導檢修人員進行設備維修，由于礦燈是直接佩戴在安全帽上的，因此檢修人員解放了雙手，可以一邊連線，一邊維修，極大的提升了檢修效率。（六）井上下視頻通話 我礦為安全管理人員、崗位操作人員配備 5G 防爆手機 200 部，通過井下 5G網絡，實現與地面視頻連線、語音通話、視頻會議、隱患治理等功能，進一步提升礦井安全生產、隱患治理、智能辦公的高效性、安全性。二、技術特點及先進性 5G 礦井無線通訊網絡可實現與萬兆工業環網的無縫對接，全礦地面和井下實現 5G 信號全覆蓋，適用于多種應用場景，將開啟煤礦行業的物聯網時代，并

16、滲透進礦井各個智能化系統。利用 5G 網絡高速率、低延時、廣連接的優勢，可實現井下采煤機的遠程控制，海量連接可連接更多的終端，為此在 5G 網絡上可增加更多的應用?；?5G 高速率，低延時，廣連接的特點，老石旦煤礦已開發 5G+智能化應用場景有：智能礦燈，實現照明、人員定位、語音調度、短信收發、拍照、對講、燈光報警、視頻調度、本地記錄、藍牙連接等功能；全景工作面，采用無線傳感器、無線攝像儀，借助 5G 網絡的高帶寬、高可靠性實現所有傳感數據、視頻信息、參數控制信號的高速傳輸，同時作為有線控制總線的冗余網絡，可以有效保證總線正常運轉。最終實現在順槽集控中心，甚至地面調度中心，完成對全國煤礦智能

17、化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 1 5 采煤機、液壓支架、運輸三機、泵站系統的遠程自動作業，實現真正的遠程集中監控；AI 智能分析平臺，在 5G+MEC 平臺上搭建 AI 智能分析平臺，構建煤礦前端兩級平臺，實現井下人的不安全行為、物的不安全狀態、環境的不安全因素等隱患智能分析、報警，構建業務應用平臺，實現隱患報警處理、分析、上報，形成業務閉環，輔助監管人員，提升監管效率 20%，減少煤礦井下事故的發生。智能移動終端，現已實現井上下 5G 信號全覆蓋，并發放手持移智能動終端 200 部，可實現井上下實時視頻通話，進一步降低了事故相應處置時間，為安全生產搭建了一條高速信息通道。

18、設備監測與報警系統，井下重要設備安裝溫震傳感器，通過 CPE 與 5G 基站無線對接，上傳數據到中央數據庫，實現在線監測與智能分析，形成診斷報告。智能供水系統，應用 5G 高速率實時傳輸供水水量、水位、流量等數據，通過一體化管控平臺進行換算，實現智能供水，無人值守作業。三、智能化建設成效（一）安全風險進一步降低 智能化煤礦建設，變革了煤炭生產組織方式，提高了礦井自動化、信息化、智能化水平，有效提高生產效率，促進由勞動密集型向人才密集型轉變作出積極的貢獻，為打造煤炭產業升級版進行了有益探索，取得了良好的社會效應、經濟效益和生產效率。通過固定崗位實現了無人值守，減少崗位用工。井下少人或無人，降低井

19、下人員傷亡的可能性，減少由于礦井災難所造成的損失，踐行了“無人則安”的理念，促進了安全生產。（二）作業人員進一步減少 隨著煤炭開采實現自動化、信息化和智能化，固定崗位實現無人值守，重點崗位實現無人值守+機器人巡視，通過開拓設計、地質保障、精準預警、采掘、運輸、通風、洗選等系統的智能化決策和自動化協同運行，形成完整配套的智能化生產、管理體系，石旦煤礦通過智能化系統建設及應用，轉變崗位作業模式，以實現固定崗位無人值守、減少一線苦臟累作業人員為目標，截止到目前我礦已實現減員 112 人。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 2 6 案例 2 大海則煤礦 700MHz&2.6G

20、Hz 多頻段云網融合系統 主要完成單位：中煤陜西榆林能源化工有限公司 一、主要建設內容 5G 作為新一代移動通信技術，具有高速率、低時延等特點，滿足了工業領域數字化、網絡化、智能化需求，有力支撐了采礦行業的安全生產、提質增效、轉型升級。本項目以在大海則煤礦智能化建設中的實際應用為基礎，進一步推廣“5G+煤炭”的融合發展模式。項目以研究 5G 多頻段融合組網和應用為核心，旨在解決煤礦井下信號傳輸延遲，信號多樣性，工作面設備布置繁多，采掘工作面拐彎、上山/下山環境起伏等死角覆蓋難題。主要研究內容包含兩方面，一是 5G 700 MHz+2.6 GHz 頻段的研究，包括在大海則礦實施不同頻率井上、井下

21、覆蓋的建設，5G 700M 基站僅接入本地專網核心網，提供專網 5G 覆蓋服務，5G 2.6G基站采用 MOCN 方式同時接入本地專網核心網和運營商公網核心網，提供公/專網兩種方式的 5G 覆蓋服務，實現基于覆蓋規則進行全礦井井上/井下 5G 信號覆蓋；二是云網融合技術的研究，內容為基于業務需求和技術創新并行驅動的創新型 5G 網絡架構，使云和網高度協同，互為支撐，互為借鑒，要求 5G 承載網絡可根據各類云服務需求按需開放網絡能力，以云網融合平臺（含 i5GC 和 IMS）基礎設施來保障低時延、高可靠、大帶寬的網絡能力，實現網絡環境（5G、WiFi、IOT 等）與虛擬化服務的快捷打通、按需互聯

22、，支撐遠程控制、智能終端、移動巡檢機器人等煤礦智能化應用。5G 多頻段（700 MHz+2.6 GHz）融合組網的建設完成，降低了整體的組網成本，提升了網絡安全性的同時賦能工業控制、融合調度等應用。通過前期調研及規劃，在大海則煤礦建設 5G 無線通信網絡，實現大海則煤礦地面及井下無線信號無盲區覆蓋和其他井下巷道部分無線信號覆蓋，構建礦山“多元化”云網融合平臺，為未來無人駕駛、自主導航運輸、無人采掘、遠程工業控制等應用提供低時延、廣連接、大帶寬的技術保障。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 2 7（一）第一階段 建設井上井下 700 MHz+2.6 GHz 融合組網系統

23、；基于 i5GC 核心網部署 1 套云網融合平臺、1 臺 SPN、1 臺 BBU、3 臺 PB、20 套 pRRU 等設備實現中央變電所、井底車場、換裝硐室、2 煤南翼輔助運輸大巷、20101 首采工作面、地面工業廣場辦公區及洗煤廠等區域 5G 無線網絡覆蓋。實現了全礦井 5G VoNR 通信及云網融合，首次構建了基于新型云網架構的礦井“一網管控”，礦山“多元化”云網融合平臺拓撲圖如圖 1 所示。研究出適用大海則井下通信的 5G 700 MHz頻段和 2.6 GHz 融合技術，并成功舉辦大海則煤礦 5G 700M 融合網絡全球發布會，如圖 2 所示。（二）第二階段 在井下北翼輔運大巷、南翼膠運

24、大巷、井下 20201 工作面等區域建設 5G 基站及傳輸設備，進行全礦井無死角覆蓋。為大海則煤礦開展“5G+”虛擬交互應用、無人駕駛、智能穿戴裝備、智能巡檢、采煤機、掘進機智能化等應用。在大海則煤礦地面工業廣場共規劃 2 套 2.6 GHz 宏站和 2 套 700 MHz 宏站，其中 1 圖 1 礦山“多元化”云網融合平臺拓撲圖 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 2 8 圖 2 大海則煤礦 5G 700M 融合網絡全球發布會 套 2.6 GHz 宏站和 1 套 700 MHz 宏站位于大海則煤礦廠區,1 套 2.6 GHz 宏站和 1套700 MHz宏站位于大海則

25、煤礦選煤廠，建設完成后可實現大海則煤礦辦公區、選煤廠等區域的 5G 覆蓋。SPN、BBU 安裝在大海則煤礦機房，大海則煤礦廠區AAU 安裝在新建辦公樓旁鐵塔，選煤廠 AAU 安裝在選煤廠內 30 m 單管塔上，通過光纖分別連接到廠區和選煤廠 AAU；700 MHzBBU 安裝在大海則煤礦機房，大海則煤礦廠區 700 MHzRRU 安裝在辦公樓樓頂，選煤廠 700 MHzRRU 與 2.6 GHzAAU 共同安裝在選煤廠內 30 m 單管塔上，通過光纖分別連接到廠區和選煤廠 RRU 上。大海煤礦通過 5G 井下 2.6G+700M 無線網絡全覆蓋建設，運用 700M 頻段高穿透、強繞行的技術特性

26、和 2.6G 頻段上行帶寬的特點，滿足煤礦井下生產高可靠、數據不出園、業務安全隔離、低時延、大帶寬等訴求。在智能采煤方面，通過云網融合平臺實現人員位置信息、設備位置信息、設備狀態信息的實時監測。運用云網融合技術將 5G、WiFi、有線網絡等多頻、多網進行融合，滿足礦區多網段、多協議組網，減少基站和射頻等設備的投入，逐步實現少人化、無人化采礦，從整體上降低了生產成本，在礦山領域具備較強的經濟效益及實用價值。二、技術特點及先進性“基于 5G 在煤礦深部復雜環境下的智慧安全開采研究和應用”項目在大海則煤礦全礦井進行應用。該套 5G 700M+2.6G 頻段融合通信系統在使用期間各項全國煤礦智能化建設

27、典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 2 9 功能運行正常，能夠采用 5G（700 MHz+2.6 GHz）多頻段創新型融合組網，實現了煤炭行業首次 5G 多頻段融合獨立專網的組建。全礦井采用 MOCN 技術實現專網+公網無縫銜接，完成了全國首次“一張卡”在兩礦區多網段下的 5G VoNR專網互通，實現了真正的 5G HiFi 級的超清語音通話。同時，大海則煤礦運用云網融合技術，實現了國內煤炭行業首次 5G 獨立專網+4G+WiFi+IOT+有線調度多網元融合通信。三個“全國首次”保障了大海則煤礦智能化建設的先進性。（一）5G VoNR（HIFI 級別超清通話）井下首通 5G 700M+

28、2.6G 專網建立，打通井下第一通 VoNR 電話業務；相比較于之前4G 的 VOLTE，5G VoNR 采用了 EVS 技術實現了人的聽覺范圍全帶寬的編碼，有效提升語音通話的音質到 HiFi 的級別。（二）MOCN 首次賦能煤礦融合通信 井下首次采用MOCN方式(Multi-OperatorCoreNetwork)指一套無線網絡可以同時連接到多個核心網節點，實現專網+公網無縫銜接，5G 通話與地面公網對接互通。CN 節點屬于不同運行商，共享無線網絡資源，允許各個運營核心部署 Iu-Flex，內部的各個 CN 節點形成 CNPool；同一個共享區域中的手機終端將由 RAN路由到各自簽約運營商的

29、 CN。（三）煤炭行業首次采用 5G 700M 頻段 煤炭行業首次采用 5G 700M 頻段；覆蓋能力強、繞射能力強、傳輸損耗低，提升井下覆蓋范圍。采用 FDD 與 TDD 傳輸融合模式，有效通信距離較傳統 5G單頻組網提高了 46 倍，有效覆蓋范圍達到 16001800m。解決井下大巷數據業務需求不高且容易造成無線資源浪費的痛點問題，既能滿足巷道內數據和通話業務，又能減少部署成本。三、智能化建設成效 大海則 5G 700M+2.6G 多頻段融合組網建設項目，運用 700M 頻段低延時、低頻、高穿透、強繞行的技術特性，增加南北翼大巷的有效通信距離，運用 2.6G上行帶寬的特點來滿足采掘方面的需

30、求，二者結合實現復雜工況環境的低成本5G 全礦井覆蓋。將 5G 2.6GHz 頻段結合 700 MHz 頻段，井下網絡有效覆蓋范圍全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 2 10 可達 600m；提升繞射和穿透能力，有效解決采掘工作面拐彎、上山/下山環境起伏等死角覆蓋問題。與 700M 相比，同等技術條件下其他頻段站點數量：2.6 GHz多約 3 倍、3.5 GHz 多約 3.5 倍、4.9 GHz 多約 12 倍，用 700M 組網的成本會有效降低礦山 5G 組網建設成本 40%。在大海則煤礦運用云網融合技術將 5G 700M&2.6G、WiFi、有線網絡等多頻、多網進

31、行融合，滿足礦區多網段、多協議組網，可減少基站和射頻等設備的投入成本。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 3 11 案例 3 劉莊煤礦感知礦山數據應用 主要完成單位：中煤新集能源股份有限公司 一、主要建設內容（一）建設情況 為認真貫徹落實中煤集團煤礦智能化建設工作推進會要求，加快推進煤礦智能化建設工作，中煤新集公司在 2021 年底各礦基本實現各車間在集控中心綜合自動化平臺上實現遠程監視監控的基礎上。為充分利用新集公司各礦平臺與本地資源數據，現對數據的采集與轉換進行統一規劃、統一設計、統一存儲等，建成中煤新集感知礦山應用。（二）主要內容 按照煤礦感知數據接入細則（試行

32、）規范規定的編碼規則要求將供電監控數據、主運輸監控數據、礦壓監控數據、瓦斯抽采與利用數據、粉塵監測數據、火災預警監測數據、地理信息坐標系、視頻監控系統監測數據生成標準文件格式，傳到安徽省能源局等單位。具體施工內容如下：項目主要利用 JDBC 中間件訪問關系型數據庫的表和視圖，每分鐘采集安全監控數據、水文地質監控數據、井下作業人員管理數據、地理信息坐標系的數據；利用國際工業標準開放式過程鏈接 OPC_UA 協議每分鐘采集提升監控數據、排水監控數據、通風監控數據、壓風監控數據、供電監控數據、主運輸監控數據、礦壓監控數據、瓦斯抽采與利用數據、粉塵監測數據、火災預警監測數據；利用流媒體實時流 RTSP

33、 協議轉發視頻監控系統監測數據。工業數據采集和上傳：與 SCADA 軟件配套，滿足礦井各子系統的接入需要，支持但不限于西門子、GE、AB 等主流廠家 PLC 的接入，支持 Mosbus-TCP、Modbus-RTU、ODBC 等通訊協議，定制開發數據接口軟件。同時新集公司總部服務器之間采用工業自動化標準 OPCUA 協議，依據國家和省部室下發的標準文件，采集各礦重大設備的數據、安全監測數據、人員定位數據并編碼。以一定時全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 3 12 間間隔生成 ftp 文件，上傳至公司指定的 ftp 服務器中，由省能源局相關部室取走。傳輸過程監視：系統實

34、時監視各礦各類 ftp 文件的上傳狀態。對超時未上傳產生報警，通知管理員介入、查找原因，及時恢復數據上傳。二、技術特點及先進性（一）技術路線圖 1.總體架構 本系統采用 BS 架構，Java 語言開發，mysql 數據庫。其總體架構如圖 1 所示。圖 1 煤礦感知數據接入系統架構 重大設備：在新集公司總部建設一套 IFIX SCADA 系統，接入各礦重大設備數據至總部。再由 KEPOPC 軟件使用 OPCUA 協議，從總部 IFIX 系統實時采集各礦重要設備如通風機、提升機、井下主排水泵、壓風機、供電、煤流系統等數據，按國家標準要求編碼數據，并生成 FTP 文件，上傳至總部 FTP 服務器。水

35、文地質：利用 ODBC 或 OLEDB 協議實時采集水文地質系統數據，并生成FTP 文件，上傳至總部 FTP 服務器。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 3 13 設備信息：利用 ODBC 或 OLEDB 協議訪問機電設備系統，采集重要設備靜態臺賬和設備安標信息等，生成 FTP 文件，上傳至總部 FTP 服務器。用戶輸入：支持用戶輸入設備安標防爆等信息。礦壓系統：按國家標準要求，生成 FTP 文件，上傳至總部 FTP 服務器。人員定位：按國家標準要求，生成 FTP 文件，上傳至總部 FTP 服務器。安全監測：按國家標準要求，生成 FTP 文件，上傳至總部 FTP 服務

36、器。傳輸監控：開發一套傳輸監控軟件，實時監控各條在冊傳輸路徑上的實時傳輸情況，并以圖形形式展示出來。如遇到傳輸中斷情況，短信通知相關人員。（二）主要經驗和技術創新點 協議轉換網關：開發了一套協議轉換網關軟件，該網關對下使用建設煤礦智慧礦山過程中采用的 OPC UA、OPC DA 和 ODBC、OLEDB、FTP、MSMQ 等協議采集數據。經過數據整理、編碼后，對上輸出為有關部門對煤礦感知數據標準統一規范的數據上傳格式文件，且具備以下優點：1.集中化程度高，數據采集、轉換、上傳一體化。2.傳輸監控可視化，系統擬對 ftp 文件傳輸情況實時監控，傳輸情況在 WEB頁面上實時動態展現。3.自動化采集

37、能力強，管理員僅僅通過配置即可完成數據采集，無代碼開發。4.國家標準編碼數據全，系統采集上傳功能針對國家標準做到全覆蓋。三、智能化建設成效 感知礦山通過全面感知，可對劉莊煤礦礦區的人（人員定位、無線通信）、設備（綜合自動化）、環境（安全監控、礦壓監控等）進行全面感知。并通過高速網絡、全面覆蓋礦區地面井下，實現感知礦山數據全面共享；同時還具有直觀形象的應用。感知礦山實施的難點是如何將所有與礦區安全、生產相關的感知層不同系統接入統一的網絡平臺,實現數據共享及應用平臺集中展示;感知礦山技術的價值是發揮其智能化實際應用。感知礦山不僅可提高礦山的安全管理水平，更多的是涉及到生產，如利用信全國煤礦智能化建

38、設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 3 14 息技術、網絡技術以及傳感網絡對礦區各個生產相關設備系統的感知和控制，可很大程度提升礦區的自動化生產能力。為加快推進“互聯網+監管”應用工作，實現新集公司對各礦數據的實時監視。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 4 15 案例 4 龐龐塔煤礦 5G+工業互聯網應用 主要完成單位：霍州煤電集團有限責任公司 一、主要建設內容（一）5G+工業互聯網 2020 年 4 月，龐龐塔煤礦與聯通（山西）產業互聯網公司合作，建成了一張高質量的 5G+工業互聯網。礦井真正形成了“萬兆光纖環網+5G 無線寬帶專網+窄帶物聯網”的一體化

39、傳輸網絡，工業互聯網帶寬整體承載能力達 40 萬兆規模。5G+工業互聯網主要包含 4G/5G 無線通信系統（接入層網絡）及 IPRAN 環網（主干網絡）兩大部分。井下布置 8 臺 IPRAN 環網交換機、8 臺 BBU、24 臺 RHUB、138 臺 4G/5G 多?；荆ɑ就介_通 NB-IoT），光纜共鋪設 100km，覆蓋井下所有進風系統大巷及采掘工作面，實現了井下無線及有線的一體化傳輸，井下4G/5G 系統結構如圖 1 所示。圖 1 井下 4G/5G 系統結構 地面機房布置 2 臺 NE8000 環網核心交換機，井下 8 個節點交換機采用并聯組網方式與地面核心設備分別獨立組環，最終通

40、過地面的核心環網設備上聯到公網的傳輸設備（地面部署 6 個 5G 公網宏站），實現與公網的互聯互通。井下單個節點交換機帶寬能力為 50G，整體帶寬能力為 400G。（二）云計算中心 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 4 16 礦井云計算中心占地 150m2，共布置兩列共 28 臺標準機柜，2 臺強電列頭柜，2 臺弱電列頭柜，4 臺空調機柜，安全防護等級達三級。模塊化機房部署計算區、核心交換區、網絡邊界區、控制網區、應用服務區等；網絡邊界采用網絡等級保護三級標準進行建設，確保了礦區網絡的安全性。在云服務中搭載了華為 ROMA 平臺，大數據平臺、數據庫平臺等，為礦井數據

41、采集、處理、分析提供了高效的環境；同時在云服務中建設了礦井的智能綜合管控平臺，礦井所有監測、監控系統數據全部接入，實現了監測監控系統、應急廣播系統、人員定位系統、水文監測系統等多系統與智能化控制系統的聯動。同時，結合 GIS 一張圖，完成了水害、火災等災害仿真系統，能根據異常報警參數智能分析災害影響范圍，自動規劃避災路線，結合礦井應急預案，聯動控制應急廣播設備與單兵裝備，實現災害事故的快速響應、智能決策，提高了應急處置能力，綜合管控平臺如圖 2 所示。圖 2 龐龐塔煤礦智能化綜合管控平臺（三）5G+智能應用 礦井基于 5G+工業互利網，開展了一系列智能化應用與實踐，主要包括 5G+全面感知、5

42、G+高效指揮、5G+安全管控及 5G+智能控制等方面，實現了減人提效，提高了礦井的整體安全生產管理水平。1.在井下主要硐室和設備作業點安裝 5G 高清攝像頭 200 余個、NB 無線傳全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 4 17 感器 270 余組，對井下瓦斯、頂板、水文等監測監控系統進行實時數據統一采集、存儲、分析、展現及預警報警。2.投用 500 部 4G/5G 手機、無線和有線實現融合通信，投用 70 套單兵裝備（智慧礦燈），內置 5G 模組，具備瓦斯監測、調度臺面對面通訊等功能，實現了智能語音調度和視頻調度。3.建成了全國首個大傾角厚煤層遠距離智能化綜放工作面

43、，井下 20 個主要硐室、運輸系統實現無人值守、遠程集控，減員 102 人。4.開發了雙預控系統 APP，利用 5G 防爆手機，實現了智能安全管控。二、技術特點及先進性 1.礦井建成了一張安全、高效、快速的高質量工業互聯網，具備大帶寬（整體承載能力達到 40 萬兆）、低時延（小于 1ms）、廣連接（可接入 50000+傳感器、1000+視頻、1000+終端）、高可靠性（99.999%）的優勢。2.通過信息化基礎設施建設，打破了之前“煙囪式”系統布置的業務壁壘，通過云計算中心統一發放的虛擬機及云存儲，實現了數據的統一傳輸、統一分析，統一呈現；同時，數據保存在本地，為后續智能化管控平臺多系統聯動、

44、實現數字化礦井提供了堅實的基礎。3.建立了井下 5G 網絡切片模型，遵從網絡切片邏輯完整、相互隔離以及可定制化的原則，設計面向井下視頻監控、可視化操控等 eMBB 場景和智能化工作面等 uRLLC 場景的網絡切片方案。通過為井下視頻監控、可視化操控等應用切片分配較多的無線、計算和存儲資源滿足用戶高速率的業務需求，通過將 uRLLC切片核心網用戶面部署到 BBU 側減少了用戶端到端傳輸時延；兩種切片通過共享核心網控制面實現核心網切片的集中式管控。4.5G 及云計算中心采用租賃服務的模式建設，分別由聯通（山西）產互公司及華為公司進行后臺運維，在降低建設成本的同時，又彌補了礦井因信息化及智能化人才短

45、缺造成運維困難的不足。三、智能化建設成效（一）5G+全面感知 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 4 18 基于礦井 5G+工業互聯網，利用有線、無線、NB 等多種傳輸方式實現了各種監測監控數據的統一采集、存儲、分析、展現及預警報警，解決了傳統監測監控系統獨立建設、專網專用、信息孤島、建設成本高、周期長的問題，既提高了各監測系統的可靠性，又降低了建設成本及維護工作量。實現了礦井的全面感知、精準預測預報。全面感知系統架構及井下信息化系統聯合布置如圖 3 所示。圖 3 全面感知系統架構及信息化系統聯合布置（二）5G+高效指揮 無線和有線實現融合通信，實現了智能語音調度和視

46、頻調度，提高了調度指揮的協同性、高效性。（三）5G+智能控制 1.井下固定場所及設備作業點利用工業互聯網有線傳輸方式進行遠程集中控制。目前，已建成全國首個大傾角厚煤層遠距離智能化綜放工作面，井下 20個主要硐室、運輸系統實現無人值守、遠程集控，減員 102 人；2.采用 5G 無線網絡，實現了井下系統大巷的卡軌齒軌車遠程控制和無人駕駛。（四）5G+安全管控 利用 5G 防爆智能手機安裝新開發的雙預控系統 APP,一是實現了井下現場隱患錄入、整改拍照、取證上傳、視頻語音互通互聯功能；二是系統具備信息推送功能，通過建立規則匹配，管理人員能夠及時收到與本人相關的信息；三是融全國煤礦智能化建設典型案例

47、（2023 年）信息基礎設施 案例 4 19 合人員精確定位系統，對檢查人員準確定位，通過手機終端實現風險、隱患、三違信息、重點人員預警信息等的精準定位推送。雙防系統 APP 如圖 4 所示。圖 4 雙防系統 APP 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 5 20 案例 5 王坡煤礦生產調度一體化管控系統 主要完成單位：山西天地王坡煤業有限公司 一、主要建設內容（一）建設情況 天地王坡智能一體化管控平臺自 2021 年 4 月開始建設，同年 12 月底建設完成，整合了生產控制類、安全監測類 17 個應用系統，為解決企業數字化轉型過程中面臨的“信息孤島”，管理模式落后，設

48、備通信接口不統一，數據協議標準不一致等問題著力打造的生產調度“智慧大腦”。（二）主要內容 天地王坡智能一體化管控平臺基于先進的工業互聯網架構，將物聯網、大數據、人工智能、三維虛擬仿真等技術與煤礦生產技術充分融合，遵循統一數據、統一模型、統一平臺、統一架構的原則，PaaS 平臺、大數據平臺、云組態工具等核心組件擁有自主知識產權，打造科工集團自主產品，掌握煤炭核心軟件主導權，解決煤礦“卡脖子”技術問題，實現礦井各業務系統的設備標準接入、數據融合共享、智能協同管控。智能一體化管控平臺總體架構如圖 1 所示，設備層支持接入煤礦各種智能設備、傳感器、SCADA 系統等多源異構數據；管控平臺具備通用 Pa

49、aS 能力和煤炭行業 PaaS 能力，提供各類數據庫、消息中間件、緩存等基礎組件，具備已有應用的上云和新應用的云原生開發能力，通過煤炭工業知識的軟件化封裝，構建煤炭行業算法模型庫和行業知識庫，提供三維 GIS 開發平臺、組態工具和可視化工具等行業開發組件，實現煤炭工業技術的共享和復用，形成中國煤炭科工集團研發一體化模式；應用層集成了“采、掘、機、運、通”等煤礦專項子系統和生產類、安全類、綜合管理類煤礦智能化綜合應用，打造礦井級工業互聯網 APP 生態。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 5 21 圖 1 天地王坡智能一體化管控平臺總體架構 智能一體化管控平臺部署架構如

50、圖 2 所示，主要包括大數據服務集群、PaaS服務集群、采集節點、監控工作站等基礎設施。圖 2 天地王坡智能一體化管控平臺部署架構 二、技術特點及先進性 智能一體化管控平臺支持在集團、二級公司和煤礦端多級靈活部署，打破下全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 5 22 屬公司數據不透明的屏障，并且支持遠程交付和部署，簡化運維。智能一體化管控平臺云邊協同、多級部署和平臺主界面，如圖 3、圖 4 所示。圖 3 天地王坡智能一體化管控平臺云邊協同、多級部署示意 圖 4 天地王坡智能一體化管控平臺主界面 智能一體化管控平臺的核心技術如下：1.多源異構數據的集成和煤礦全域子系統的數

51、據接入。數據采集服務支持Modbus、OPCUA、EtherNet/IP、S7、IEC101、IEC104、DL645 等煤炭行業主流工控協議，并支持集成其他工業私有專用數據協議，支持主流框架（X86、ARM），支持國產操作系統（SylixOS、中興、中標麒麟、歐拉、深度等）。2.統一的煤炭行業數據結構模型體系。即 EIP 對象模型，按照設備孿生方法全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 5 23 對全礦井設備進行抽象建模并支持動態擴展，實現礦用裝備層的數據標準化。3.覆蓋井上井下作業過程的數據主題和專題庫。如綜采主題、綜掘主題、礦井設備主題、能效分析專題等，形成煤礦行業

52、的數據治理標準。4.涵蓋生產過程監測、生產管理、設備管理、能耗管理、安全管理等關鍵主題的煤炭行業專用算法模型庫，支持一站式算法模型定制服務。5.統一的數據共享標準，保障數據的安全，實現數據資產的統一管理和共享。6.桌面組態和云組態工具開發一體化。云組態解決監控系統上云的難題，桌面組態保留控制的可靠性、實時性和穩定性。桌面組態支持主流框架（X86、ARM），支持國產操作系統（SylixOS、中興、中標麒麟、歐拉、深度等）。7.三維 BIM+GIS 服務。采用標準化數據處理及轉換流程，可快速便捷地轉換礦山基礎信息數據，實現對煤礦井上、井下靜態模型進行動態仿真，對煤礦各系統的實時監測數據進行動態展示

53、，并支持礦井災害應急救援指揮和多系統的融合聯動。8.系統管理。實現集中運維式的管理，針對礦井組織架構，人員信息，生產情況主數據進行統一管理、支持統一認證和權限管理。9.管理駕駛艙面向礦領導、生產、機電、調度中心、安監、通風、信息中心七個部門和角色需要，動態展示生產、經營、安全類綜合性指標，服務于領導決策。10.智能化綜合應用系統“主煤流協同經濟運行”，打通底層數據，從工作面到主運輸到煤倉實現一鍵啟停，實現多系統間的互通聯動。三、智能化建設成效 目前，天地王坡平臺智能一體化管控平臺實現了“采、掘、機、運、通”等主要生產環節、井下環境安全、經營管理、分析決策等實時信息綜合集成與可視化展示，實現了子

54、系統的預警報警、指揮調度與協同控制，礦井綜合管理效率提升了 40%。在智能一體化管控平臺“智慧大腦”一個標準的前提下，構建以“一朵云、一張網、一張圖、一個標準、一個平臺、加一系列智能化子系統”為主要內容的全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 5 24 智能化體系，重構部門管理職能，實現天地王坡采掘自動化、平臺智能化、運營信息化，將天地王坡打造成一個能用、實用、管用的國家智能化示范礦井，形成統一的信息化建設標準與規范，在中國煤科內部全面推廣和應用，最終實現“管、控、營”一體化、安全可靠化、管理高效化、效益最大化的目標。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施

55、 案例 6 25 案例 6 伊犁一礦智慧礦山指揮中心建設 主要完成單位：山東能源兗礦新疆能化有限公司 一、礦井建設基本情況 伊犁一礦位于美麗的“塞外江南”新疆伊犁哈薩克自治州察布查爾錫伯自治縣瓊博拉鎮，距離哈薩克斯坦 50km。礦區北距縣城 34km，距離全國最大的國際陸路口岸霍爾果斯口岸 150km，交通便利，位置優越，是國家發改委核準的新疆第一座千萬噸特大型現代化井工礦井，設計生產能力為 1000 萬 t/a，服務年限為 142a，概算總投資 51 億元。礦井分南、北兩個工業場地，采用斜立混合開拓方式，分別如圖 1 和圖 2 所示。投產時，共布置 5 條井筒，分別為北工業廣場的進風立井，南

56、工業廣場的材料斜井、回風立井、主斜井和緩坡副斜井。圖 1 北工業廣場鳥瞰圖 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 6 26 圖 2 南工業廣場鳥瞰圖 礦井為 I 類易自燃煤層，自然發火期為 32 天，屬低瓦斯礦井，水文地質類型為中等，非沖擊地壓礦井?；夭晒ぷ髅娌捎米呦蜷L壁綜合機械化放頂煤工藝，全部垮落法管理頂板；掘進工作面采用綜合機械化掘進工藝。目前共有 1 個采煤工作面、2 個掘進工作面，分別為 1503E 綜放工作面，1504E 上順槽、1507W 下順槽綜掘工作面。二、案例介紹 伊犁一礦作為山東能源在新疆地區的唯一的智能化引領型示范礦井，按照“高起點、高裝備、高智

57、能、高效率、高收益”的建礦要求，堅持走礦井“重裝大型、智能高端”的云之路，秉承集聚高端裝備、集成先進技術、集匯顛覆創新、集結前沿管理的理念，緊緊圍繞“安全高效綠色少人智能”的建設思想，弘揚“建百人工程、創百年礦井”的“雙百工程”奮斗目標，努力打造煤炭行業“安全開采、高產高效、綠色和諧、智能管理”的無人化生產新模式，探索出一條以大數據中心為基礎，智能化工作面為特色，智慧機電運輸系統為支撐的“極簡礦井”發展之路。全力打造出了彰顯伊犁一礦 IMCC（Intelligent Mine Command Center）特色的智慧礦山指揮中心。（一）搭建模塊化數據中心，實現云端化運行轉變 搭建新疆煤炭行業第

58、一座現代化微模塊數據機房，建設了華為超融合云平臺，利用虛擬主機，實現各自動化子系統在云服務器中運行，解決了傳統數據機房多全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 6 27 服務器羅列的空間浪費問題。通過構建數據產業結構、建立標準體系、打通信息交互鏈條，實現由傳統的“人力密集型、重復操作型、海量數據型”生產場景向云用戶感知、運營態勢一點可視的轉變。運行中的微模塊數據中心如圖 3 所示。圖 3 運行中的微模塊數據中心 新建成的機房將全礦辦公網絡核心、萬兆工業環網核心、調度交換核心、大數據超融合核心集成到一體化機房進行統一管理，配置獨立環境監測、配電、制冷、新風、照明、安防、消防

59、等系統，通過 10 寸觸摸屏+后臺 web 界面，實現各系統數據實時監控、快速故障定位和問題處理，縮短管理需求響應時間，提升數據中心的防護能力，保障安全運行。數據機房按照國標規范進行綜合布線，提高數據中心的整體運營效率，實現網絡、信息核心設備快速部署、彈性擴展和綠色節能功能，為智慧礦山建設提供了可靠的硬件和鏈路基礎。微模塊數據中心監控系統如圖 4 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 6 28 圖 4 微模塊數據中心監控系統（二）架構安全生產綜合管控平臺，為礦井生產保駕護航 運用3D虛擬仿真和物聯網技術，架構安全生產綜合管控平臺，實現對礦區、建筑和各種設備的三維模

60、型展示和遠程監視?；跀底謱\生技術實現了礦井主要生產環節如主煤流、通風、排水、壓風等系統的集中控制，保證全礦井主要生產系統的數據采集及統一展示，達到無人值守、少人巡檢的目的，有效提高了礦井生產效率，主通風機房三維自動化控制系統如圖 5 所示。圖 5 主通風機房三維自動化控制系統 礦井各自動化系統在異構條件下達到信息聯通、共享和聯動的目的，保證了生產調度、決策指揮的網絡化、信息化、科學化，為礦井安全生產、有效預防和及時處理各種突發事故和自然災害，提供有效手段，為礦井信息化的應用和發展奠定基礎，安全生產綜合管控平臺如圖 6 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 6 2

61、9 圖 6 安全生產綜合管控平臺（三）建成“智慧管控+數據共享”型智慧礦山指揮中心 在“一調度+兩中心”高度集控生產新模式的基礎上，全力打造了“伊犁一礦智慧礦山指揮中心（IMCC）”，裝備“智慧指揮官”操控系統及全光纖架構的可視化坐席協作管理平臺，服務器與交換機均布置在數據中心，實現了人機分離，既節約了工作區空間，降低環境熱量，又提高了服務器數據的安全級別。該系統以光纖 KVM 技術為核心，借助一組鍵盤、鼠標和顯示器完成多臺服務器之間的切換，鼠標滑屏操作零延時、超流暢，簡化桌面環境，改變了傳統的一對一的控制方式，坐席人員操作本地顯示屏數據的同時，其數據也可以在大屏或其他坐席顯示終端互動顯示，使

62、得管理更為簡易方便，鐵力山“智慧指揮官”MT-1-C1 操作臺如圖 7 所示。圖 7 鐵力山“智慧指揮官”MT-1-C1 操作臺 智慧礦山指揮中心集“智能顯示+智慧互動+可視化顯控+分布式控制”于一全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 6 30 體，通過智慧硬件與坐席系統的深度融合，全面整合、管理集控中心各子系統，實現了超高清畫面傳輸、超低傳輸延時及無損壓縮的功能，有效解決了人機一體化交互困難、多系統互動操作復雜的難題，鐵力山云桌面操作系統如圖 8 所示。圖 8 鐵力山云桌面操作系統 操作人員坐在獨立的操作臺就可以完成礦井采、掘、機、運、通、煤銷、發運、安全監測等調度指

63、揮工作。該模式作為智慧礦山的大腦中樞，摒棄了原有煤礦管理經驗的束縛，擺脫傳統意義上的運行方式，將管理重心由勞動密集型向技術密集型轉變。集“聲、光、電、感、控”為一體的五維空間，實現數據采集、生產調度、決策指揮的信息化和科學化，完成所有信息的實時自動化采集、高速網絡化傳輸、規范化集成、三維可視化仿真、自動化運行和智能化決策，使整個礦山具有自我分析和判斷能力，“人、機、物、環、管”處在高度協調的統一體中運行，實現礦井生產管理過程的可視化、自動化、智能化直至少人化。在“人機一體、高度集成、全面智能、立體控制”的云端體驗中輕輕松松完成體面生產工作，運行中的智慧礦山指揮中心如圖 9 所示。全國煤礦智能化

64、建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 6 31 圖 9 運行中的智慧礦山指揮中心 三、智能化建設成效 伊犁一礦智慧礦山指揮中心通過高度集成的安全生產綜合管控平臺進行數據采集，利用模塊化數據機房歸納分析，借助高規格的集控中心下發決策指令，形成了一套規范性、借鑒性較強的智慧化礦井信息基礎設施系統，實現了安全高效、減人提效、降低勞動強度、改善勞動環境的目標，讓職工“體面勞動、尊嚴生活”，為相似礦井智慧化建設提供了借鑒。作為新疆地區首座千萬噸井工礦井，伊犁一礦的智慧礦山建設在煤炭行業中的創新發展與實踐，必將成為煤礦開采史上的一個劃時代的里程碑，讓廣大干部職工享受智慧化帶來的福利，顛覆行業、翻

65、新歷史，造福煤礦，惠及邊疆。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 7 32 案例 7 小紀汗煤礦一張圖數字化管理平臺 主要完成單位：陜西華電榆橫煤電有限責任公司 一、主要建設內容 小紀汗煤礦數字煤礦一張圖管理平臺是將數字化、網絡化、智能化能力深度融合，將人工智能 AI 技術、大數據云計算能力與專業領域應用相結合的礦山信息化綜合管理平臺。平臺基于開放式的耦合服務模式，有效整合煤礦采、掘、機、運、通等專業系統，構建實時、透明的智能生產、安全保障、經營管理多業務功能平臺。平臺支持分區域、分個體、分場景化多種服務模式，采用可視化的標準、流程、字典、權限、場景等期初元素配置功能，

66、可隨時通過零代碼、解耦式功能配置適配多種業務需要。（一）“一張圖”GIS 平臺建設“一張圖”通過礦井基礎 CAD 圖紙文件深度解析構建統一的 GIS 底圖平臺，實現信息圖層化管理，包括：采掘一張圖、人員安全一張圖、機電運輸一張圖、通風系統一張圖、防治水專業一張圖、調度專業一張圖等專題圖，可將礦井生產相關的人員、環境、設備等生產運行信息在“一張圖”上進行綜合展示和應用，平臺能夠實現跨系統的報警聯動、數據調用、根據人員所在位置與預設的避災路線進行空間分析，動態計算自動生成最佳避災路線、輔助應急指揮等功能，見圖 1。（二）數據中臺建設 以工業智腦為核心，集合智能輸入、策略模型、運營模型、數據投影、感

67、知體系、事務中心六大功能，與 AI 技術、云計算大數據能力和垂直領域行業知識相結合，基于類腦神經元網絡物理架構及模糊認知反演理論，實現從單點智能到多體智能的技術跨越，打造出具備多維感知、全局洞察、實時決策、持續進化的信息化平臺系統，見圖 2。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 7 33 圖 1 一張圖 GIS 平臺 圖 2 數據中臺系統（三）場景化專業系統建設 平臺建設整合接入礦井現有所有自動化類、監測監控類、通信廣播類及信息管理類子系統，完成了小紀汗煤礦現有主要系統數據集成，包括安全監測、人員定位、通風系統、主煤流運輸系統、工業視頻、礦壓監測、束管監測、智能化綜采掘

68、進工作面設備等。平臺基于各專業場景系統歸屬的信息數據進行源頭聚合、耦合、分析，構建多形式展現、綜合預報警的信息化應用，完成了采掘專業“一張圖”、機電運輸專業“一張圖”、通風專業“一張圖”、防治水專業“一張圖”、調度專業“一張圖”、安全專業“一張圖”等場景化專業應用系統建設。平臺建立了基于自定義表單的數據填報功能，開發業務導向的人為數據填報全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 7 34 入口，完善平臺數據采集能力。同時實現小紀汗煤礦通風、地測防治水、調度、采掘、機電運輸、安全管理、培訓、洗選的專業檔案信息化，建立并規范了技術檔案管理體系，形成資料文檔的全生命周期管理，見圖

69、 3。圖 3 場景化專業系統 二、技術特點及先進性（一）融合實現主業務系統一體 通過數據中臺萬物互聯能力以及策略定制與調度能力，獲取礦井現有監測監控、自動化、MIS、決策系統間數據，提供更直觀的場景化應用，提供原生完整、流程化、閉環的管理系統，提供輕量級表單定制化工具，增強業務管理信息化應用能力。業務系統涵蓋生產調度、安全、機電運輸、防治水、通風、采掘六大場景決策“一張圖”。數據對接礦井現有系統，提供基于數據屬性的快速定制場景、角色、表現形式的工具，快速構建場景化智能應用“一張圖”、儀表盤。（二）融合實現云霧智能一體 基于有向無環圖（DAG）方式構建智能策略，可實現不同開發語言、架構建立的 A

70、I 算法進行組合及復用，配置基于時間或周期性、條件性、常駐性的調度執行。邊緣策略建模后分發到指定設備執行。無論邊緣端、云端，實現統一建模、調度、分發、監視。（三）融合實現萬物互聯一體 建設涵蓋窄帶通信、流媒體、工業協議等范疇的支持場景化定制開發的萬物全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 7 35 互聯互通平臺，實現全在線終端配置、數據協同?？缭讲煌W絡形式、通訊協議、報文格式、終端類型、數據量級差異，除原生支持的各項適配器，可通過策略擴展任意數據適配，實現融合通信。（四）融合實現大數據同源同構 基于圖式數據庫作為主業務、分析應用數據庫，融合實現非結構、關系型、空間、列式

71、等類型數據庫數據采集至圖數據庫，實現數據建模、采集、序列化、轉換、計數據建模、采集、序列化、轉換、計算能力一體化，實現業務、分析、過程數據同源同構。（五）融合實現多感官體驗一體 基于純 WEB 無插件化的 MVVM 實現單頁面應用，實現 CAD 礦圖、GIS、3D、流媒體、上位組態融合一體，多級調優，性能卓越?；跇藴实?CAD 礦圖圖元矢量化分解轉換至空間數據庫，進而坐標轉換腳本化協同，重繪渲染。流媒體實現 AI 算法融合拼接，組態進一步感官化、邏輯化，構建平臺統一 UI 界面，將多專業數據信息融合至單頁面應用，實現多維度信息增強展現、預警預報，見圖 4。圖 4 多維信息展現 三、智能化建設

72、成效 小紀汗煤礦數字煤礦一張圖管理平臺深度貼合煤礦日常生產業務，輔助完成全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 7 36 了生產說明書編制、生產預測預報、技術檔案管理等日常技術工作，減少了工程技術人員的工作量，提高了工作效率，規范了業務及數據處理流程，避免了人工主觀性技術差錯。一張圖管理平臺深度整合了礦井現有各生產子系統和業務管理系統，實現了礦井智能化數據基于統一數據中臺的融合分析和綜合利用，為礦井日常生產管理帶來諸多便利，明顯提高礦井生產指揮效率，也有利于礦井逐步積累數據資產，優化生產組織，統籌資源配置等。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8

73、 37 案例 8 高河煤礦生產經營一體化智能管控平臺 主要完成單位：山西高河能源有限公司 一、主要建設內容 山西高河能源有限公司作為國家首批智能化示范煤礦之一，同時也是山西省10 座國家智能化示范礦井之一。積極貫徹落實國家八部委聯合印發的關于加快煤礦智能化發展的指導意見，以潞安化工集團“1+3+N”智能煤礦建設理念為指引，按照“以機械化為基礎、自動化為主導、信息化為支撐、智能化常態應用為方向”思路，推行“機管代人管、自動代主動、智慧代智能”革命，系統推進礦山智能化建設落地。（一）建設情況 高河能源一體化智能管控是以智慧礦山工業物聯網操作系統（RED-MOS）為基礎，以“位置服務”為基石、數據支

74、撐為核心著力打造的煤礦行業領先的一體化智能管控平臺，依托“物聯網整合、互聯網傳輸、數字化集成、可視化保障、智能化操作”技術，建立了統一數據集成機制，實現了生產全過程一體化智能控制、經營全流程一體化協同管理，全面提升了礦井智能化水平；最終實現安全生產、風險預警、應急聯動、智能決策、設備全生命周期管理、綜合調度等智能應用與管控，見圖 1。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8 38 圖 1 一體化智能管控平臺（二）主要建設內容 1.構建基于統一數據標準、以 GIS 空間位置服務為主線的礦井各類數據綜合應用，實現協同“制圖”、規范“管圖”、整體“看圖”、決策“用圖”的管理模

75、式，即“一張圖”全息智能管控，見圖 2、圖 3。圖 2 智能管控一張圖 圖 3 智能管控一張圖數據展示 2.根據礦井煤層賦存條件以及災害類型，組合配置出相對應的安全監控與評價體系，分析結果與雙預控系統聯動，并實現應急救援指揮、避災路線的動態規劃，最大程度降低災害對礦井安全生產的影響，最終構建高河能源災害綜合決策全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8 39 分析模型與體系，見圖 4。圖 4 災害綜合決策分析系統 3.基于 RED-MOS大數據分析服務，建立覆蓋全礦各專業業務的多維度預警報警模型，基于“一張圖”位置服務實現重大危險源預警報警融合智能聯動，見圖 5、圖 6。

76、圖 5 大數據駕駛艙 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8 40 圖 6 安全生產態勢感知平臺 4.基于 RED-MOS可視化 Web 組態服務，實現數據接入、組態畫面自由定制和快捷更新，實現生產過程各類自動化子系統的集中管控，并可基于 Web 瀏覽器及手機移動端實現便捷應用，見圖 7。圖 7 綜合自動化監測平臺 5.利用手機 APP 實現安全隱患日常智能巡檢，井上下巡檢人員可進行點對點、點對多集群的視頻語音通話，實現隱患、故障等遠程排查及應急處理。6.基于 RED-MOS數字孿生技術和 AI 語音服務，建立高河能源三維全景智能調度管控，為調度人員提供集“人、機、料

77、、法、環”為一體的日常調度、人機交互數據查詢及決策分析，并實現了智能 AI 語音調度功能，見圖 8。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8 41 圖 8 智能綜合調度平臺 7.基于 RED-MOS的 3DGIS 服務與“數字采礦”理論，構建高河能源透明礦山模型，實現煤礦安全、生產、工程動態數據與地質模型的深度融合與動態預警，為煤礦安全生產提供“可視可查、可推演、可分析”的軟件工具，見圖 9。圖 9 透明礦山系統 8.構建高河能源專屬 VR 實訓基地，實現井下關鍵作業場景漫游，最大程度還原采掘工作面工況并進行相關工藝、設備教學講解和災害應急逃生演練，有效提高職工的崗位操

78、作水平和事故應急處置水平。（三）工作經驗 1.深入調研完成一體化智能管控規劃設計 建設應以規劃先行，通過行業對標和經驗借鑒，選取先進適用技術，構建礦山“智慧大腦”的頂層設計。2.以輕量化、便捷式交互體驗提高平臺使用率 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8 42 通過“一步即達”交互設計，形成輕量化視頻流媒體服務、Web 組態化服務和 AI 語音調度機器人“小礦”等應用，其即時反饋、便捷的交互體驗深受技術人員喜愛，平臺使用率不斷刷新。3.推動一體化智能管控建設成果共享應用和普及 采取開設短視頻、專題廣播、報紙專版、電視頻道等多種形式，廣泛開展一體化智能管控平臺的功能特

79、性和應用情景等知識宣傳和普及工作。制訂詳盡的系統培訓計劃，提升和發揮各部門參建共建的能力和積極性，充分匯集全礦智慧和力量，不斷促進一體化智能管控建設完善和成果共享。二、技術特點及先進性（一）統一智慧礦山工業物聯網操作系統 智慧礦山工業物聯網操作系統（RED-MOS）作為智慧礦山建設的基礎，其向下兼容各種礦用智能設備、傳感器、子系統的數據接入與設備控制，向上為礦山智能應用子系統提供服務。實現多源異構感知數據的集成和融合，打通感知數據和基于感知數據的智能應用之間的屏障。（二）RED-2D/3DGIS 提供多業務在線協同管理與位置服務 基于 RED-MOS的 RED-2D/3DGIS 服務，采用“一

80、數同源、一源多用”的設計理念，為精準定位、地質保障、災害防治、應急救援等多業務場景應用提供全方位的位置服務；為采、掘、機、運、通等業務在線協同管理提供二三維一體化數據同步更新服務、協同設計服務、組態化服務等基礎服務，實現礦井安全生產“一張圖”全息智能管控與可視化展示“所見即所得”。（三）智能網關賦能 OT 子系統，確保一體化的“可視、可管、可控”基于完整、適用的數據標準和智能管控體系。智能網關具有廣泛的通信協議兼容性，能夠屏蔽不同子系統廠家的接口差異；支持向第三方提供標準化數據接口，實現跨平臺、跨應用的數據共享交換；同時，基于內置的聯動控制規則庫，可為用戶自定義多系統聯動控制規則提供可視化編輯

81、與低代碼開發。（四）智能 AI 語音調度機器人“先進、易用、實用、可靠”國內首臺智能 AI 語音調度機器人，使用戶僅通過簡單的“人機對話”，為全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 8 43 智能管控提供自動交互與快速反饋的應用，同一界面同步定位、信息調取與智能分析且自動呈現，真正實現了“脫離鼠標鍵盤、解放雙手”的高度智能化應用。三、智能化建設成效（一）管理提升。平臺使得高河能源傳統的線下工作流程處理轉變為信息化平臺自動驅動流程執行，優化企業管理、減少流程冗余。通過打造高河能源煤礦“智慧大腦”，有效提升企業對于信息及資源的掌控能力、調度能力和決策指揮能力。（二）安全提質。

82、平臺通過大數據分析量化安全風險并預警報警，建立專家決策知識庫促進安全管理提升，透明化礦山系統讓礦井安全生產全景可視可控，信息化手段和智能化交互提升礦井應急救援指揮能力，促進本質安全實現。（三）降本增效。平臺建立統一的數據輸入與輸出標準，打破“信息壁壘”，避免重復建設。原離散的工控系統全部實現無人值守和統一調度集控，部分崗位被智能化管理手段替代。由于實現了數字孿生、流程優化、智能調度、集中控制，減少了設備空轉時間，提高了運行效率，降低了能耗。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 9 44 案例 9 新元煤礦作業流程智能管控平臺 主要完成單位：山西新元煤炭有限責任公司 一、

83、主要建設內容 2020 年 4 月，聯合中國移動、華為建成了全國首座 5G 煤礦，2020 年底新元公司開始進行作業流程管控平臺的技術研討，并隨后在綜采設備檢修、供電巡線、主通風機房巡檢等場景進行了試驗。2022 年開始正式進行作業流程管控平臺的建設，完成了對其服務的本地化部署，并在三大場景進行設計配置，目前已經開始上線運行。（一）5G 網絡建設及技術應用 1.煤礦 5G 網絡技術創新突破 一是部署全國首個井上、下 5G 網絡，解決井下環境復雜、無 GPS 信號問題。二是全國首家完成井下基站防爆煤安雙認證。三是完成公網專用+邊緣計算部署，實現了主數據處理不出礦，確保了數據安全，降低了數據傳輸時

84、延。四是1:3 超千兆上行網絡部署，滿足工業大上傳網絡需求。五是“UPF+”方案部署，保證網斷業務不斷。六是完成了 SPN 切片分組網絡，實現控制、視頻等不同業務數據隔離傳輸。七是煤炭行業首個完成 MEP 應用部署，實現 MEC 邊緣計算平臺應用。2.煤礦井下 5G 技術典型應用 新元公司目前正在開展 5G 應用接入的基礎探索研究，包括煤礦固定崗位無人值守、綜采工作面、掘進工作面、井下物聯網、視頻 AI 識別的 5G 應用探索測試。（1）5G+智能化綜采工作面：探索基于 5G 技術的綜采工作面高清視頻大容量同步傳輸和生產監控數據低時延遠程交互技術研究。（2）5G+智能化掘進工作面：試驗基于 5

85、G 網絡的掘進機遠程監控、自主導航行走，自動定位截割等功能。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 9 45（3）NB 物聯網井下應用：通過 5G 網絡實現監測數據采集和上傳，可解決有線傳感數據組網復雜、供電困難、數據傳輸易丟失、人為抄表數據失真等問題。（4）5G+巡檢機器人應用：探索基于 5G 技術的機器人巡檢技術，為解決井下設備無人巡檢提供技術積累。（5）視頻 AI 智能識別：實現井下透明可視化，利用視頻識別系統輔助決策，對現場安全監管意義重大。（二）作業流程管控平臺建設 在新元公司 5G 網絡覆蓋和虛擬化數據中心的基礎上，建設了“智能作業管理平臺”，重塑公司井下流程

86、化作業傳統管理模式，徹底改變目前驗收、檢修質量不高等現狀?；?5G、AI、云計算技術，助力新元公司推進數字化進程。1.巡檢作業 大量崗位都需要進行例行巡檢，巡檢過程中，巡檢結果采用線下紙面管理，巡檢過程并沒有詳細記錄，存在一些管理監督上的問題，此場景應用將傳統的紙面巡檢方式，轉移到線上。系統通過覆蓋的 5G 通訊網絡定時下發檢修任務，巡檢工接收到任務信息開始執行巡檢任務，完成后上報，系統自動生成報告并存儲至數據中心。使用系統后巡檢任務由系統定時下發，預先設定后無需人工干預。巡檢過程中可以保存視頻、圖片等，并且方便查詢歷史記錄。巡檢時間由系統自動生成，巡檢工不能隨意填寫?？梢砸绘I生成報表，報表

87、樣式排版可以自定義，報表字體工整、格式統一。2.問題隱患排查 在問題隱患排查過程中，傳統的記錄方式是將發現的問題用紙件記錄，通過面對面的方式或者在例會上將問題進行傳遞，系統上線后，將傳統的紙面管理問題的方式，轉移到線上處理。問題排查人員井下發現問題后在系統上創建問題單，關聯到整改責任人，責任人通過 5G 通訊網絡接收到消息后處理問題，并在系統上進行進展反饋，直至問題處理完成后申請關閉，問題排查人員系統上確認問題處理情況，完成閉環。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 9 46 問題記錄可以采用文字、圖片、視頻等多種方式，描述清晰。問題提交后，對方可以在系統上查看，也可以

88、隨時隨地在手機端查看。問題由系統進行跟蹤，未及時處理的問題，系統會通知提醒，不會出現問題遺失的情況。系統可以自動對問題進行分類分析，找到故障率高的類別，還可以查看問題處理的全貌，方便問題管理。3.工程驗收 井下工程需要驗收時，需要牽頭部門協調相關隊組負責人到現場進行驗收，驗收過程中采用紙質記錄，然后將存在的問題紙件傳遞，驗收結果紙件歸檔，此場景應用將傳統的作業驗收轉移到線上。工程驗收組織人員在系統創建驗收任務，并填寫驗收基本內容，現場驗收人員進行驗收信息采集，并通過 5G 通訊網絡進行信息上傳，所有參與驗收的責任人確定驗收結論，系統自動生成報告后歸檔。驗收過程中通過防爆手機直接錄入到系統。所有

89、的驗收記錄都保存在系統中，存在數據庫中，不存在丟失的風險。事后無論多久，可以一鍵查詢，方便快捷?？杀４骝炇者^程中的視頻、圖片、語音等多種形式的信息，多方位記錄作業現場的情況。二、技術特點及先進性 新元公司從 2012 年開始進行全礦井智能化的探索實踐，開展了基于 5G 技術的智能化研究與應用。新元公司在綜合智能化監測監控方面取得了一些成果經驗，但是在現場作業管理方面仍存在技術短板，尤其在巡檢、隱患排查、工程驗收、臨時作業等過程，大多仍采用傳統的紙面、線下方式，數字化、信息化水平低，甚至在一些環節仍存在大量的監管空白。煤礦傳統行業數字化基礎差、水平低，為了提升公司信息化水平，2020 年新元公司

90、與華為公司深入創新合作，建成了全國首座 5G 煤礦，開創并引領了中國礦業領域 5G 技術應用潮流，同時將作業流程管控平臺引入到煤礦的巡檢、問題管理、工程驗收等現場作業環節。三、智能化建設成效 1.將原先線下的作業逐步遷移至線上，系統可以實時反饋作業進度，管理人全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 9 47 員可以及時掌握現場作業情況，原先基本靠現場崗位人員的匯報。2.有效保證現場作業的真實性、客觀性，系統設計需要現場作業人員進行圖片、視頻等佐證信息的錄入，并在作業過程中自動添加防偽水印，無法進行人為造假。3.便于現場作業的管理，可以通過設備、時間、人員等多個維度進行自動

91、統計分析，實時評判各項作業的安全質量水平，并配套指揮運營大屏系統，方便管理人員進行決策。4.現場作業實現規則在線化，作業人員使用防爆手機等終端作業時，系統關聯各作業崗位的操作標準和技術指導，助力崗位的標準化。5.大幅提升協同作業效率，部門之間協作消息自動推送，執行過程在線流轉，減少原先批票、溝通、開會等的頻次，降低溝通成本。6.形成數據資產，系統提供多種查詢功能，方便進行歷史追溯，還對重要事件進行跟蹤和超時提示，解決原先線下業務紙面資料造成遺失、時間久造成遺忘、資料多造成查找困難等等難題。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 10 48 案例 10 張家峁煤礦智能化綜合

92、生態巨系統 主要完成單位：陜煤集團神木張家峁礦業有限公司 一、主要建設內容 神木張家峁煤礦作為投產多年、年產千萬噸煤礦，亟需智能化改造提升企業競爭力，而改造面臨子系統眾多、架構不一致、協議不統一、數據不集中、生產工藝裝備無法滿足智能化建設和運營需求等問題。為解決這些問題，本項目以“全礦井信息全面感知、數據融合及分析”和“關鍵裝備智能化改造”兩類問題為出發點，以智能化煤礦巨系統頂層規劃設計方案為核心，以全礦井跨域融合智能綜合管控平臺為手段，以開采、掘進、安全保障等系統智能化改造為基礎，形成以“1+3+8”為基本架構、覆蓋生產生活辦公各個環節的智慧便捷高效的全礦井智能化綜合生態巨系統。（一）智能化

93、煤礦復雜巨系統頂層規劃設計 國內首次面向全礦井提出了智能化煤礦復雜巨系統“礦山即平臺”頂層規劃設計理念。搭建了全礦井跨域融合智能綜合管控平臺，構建了全礦井地面井下空間信息虛擬化服務體系和采掘全時空孿生再現技術，實現了全礦井 92 個在用系統的數據服務集成和運營決策優化。（二）智能化少人生產系統管理 研發出支架壓力、位姿及視頻等智能監測傳感器，提出了工作面“感知-決策-執行”一體化生產系統，實現了綜采裝備協同控制、故障診斷、智能預警干預，工作面內無人操作，設備開機率提升 20%，整體生產效率提高 30%。（三）智能化巷道快速掘進系統 研發了“掘錨一體機-錨破運一體機-過渡運輸”的智能化快速掘進系

94、統。實現了掘進工作面裝備成套化、監測數字化和控制自動化，提高了掘進裝備掘進效率，最高日進尺 120m，月進尺達到 2702m。（四）開發了全礦井網絡化智能防滅火監測預警系統 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 10 49 提出了礦井通風系統裝備的智能化策略，搭建了集巡檢機器人多點移動式測風、風量遠程定量智能化調節、風門聯動災變應急響應等功能的智能通風綜合管控系統，實現了 120s 內智能輔助決策控風方案，主要井巷控風精度95%；構建了防塵、防瓦斯、防滅火智能化架構。（五）創新和規范了智能化煤礦管理體系 首次實現礦區級全域多源數據深度融合，構建需求動態預測、生產精準組織

95、、自適應控制、信息實時反饋、全員核算與智能分析為一體的智能系統，構建了業務橫向協同、流程縱向貫通的智能化運行管控模式。二、技術特點及先進性（一）數字煤礦智慧邏輯模型研究 1.分析解構了煤礦復雜巨系統結構，提出了基于系統數據流向和功能邏輯的系統架構拓撲圖，為構建具有多特征、層次化的數字煤礦智慧邏輯模型奠定基礎，智慧煤礦各系統及其功能關聯關系如圖 1 所示。圖 1 智慧煤礦各系統及其功能關聯關系 2.構建了基于 BIM+GIS 融合的全礦井地面井下空間信息虛擬化服務體系和全時空孿生再現技術。采用二維、三維數據共享技術，實現三維地質模型的動態快速精準更新；采用激光點云連續化全景掃描，實現對開采空間、

96、設備快速建模與動態更新。3.建成全礦井跨域融合智能綜合管控平臺。綜合管控平臺由智能化感知控制系統(操作層)、大數據支撐系統(管理層)、智慧礦山應用系統(決策層)構成，徹底打通信息孤島，實現了全礦井 92 個在用系統的集成和優化，為全礦管理提供數據服務，運營決策依據，跨域融合智能綜合管控平臺總體架構如圖 2 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 10 50 圖 2 跨域融合智能綜合管控平臺總體架構圖（二）智能化生產工藝和裝備研發 1.研發了液壓支架三軸傾角位姿監測傳感器、液壓支架推移行程高精度監測傳感器和 AI 攝像頭，構建了綜采面壓力、位姿、行程及視頻等多傳感器綜

97、合感知體系，實現了對綜采設備群空間位姿關系、自身狀態的全面感知，綜采裝備全位姿測量方案如圖 3 所示。圖 3 綜采裝備全位姿測量方案 2.搭建了綜采工作面數據采集-監控中心-數據中心的三層平臺軟件體系，研發了基于區域協同與數據共享的綜采智能化控制系統，構建了綜采設備群智能化分析決策技術體系，實現了綜采裝備協同控制、故障診斷、智能預警干預。3.探究了巷道掘進“激光-傳感器”融合高精度導航機理，充分發揮激光制全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 10 51 導誤差穩定，雙軸傾角儀實時在線監測的特點，形成一種全新掘進裝備導航系統集成體，實現了最大 500 m 以上超長距離導航

98、。4.首次開發了基于 GIS 的智能掘進工作面三維數字化遠程操控平臺。建立多機精準定位體系及協同控制算法，實現掘錨一體機等自動運行；開發掘進作業裝備的數字化孿生驅動模型和三維可視化遠程集控平臺，實現掘進工作面“全息”實時感知與場景再現，智能化掘進系統遠程操控平臺如圖 4 所示。圖 4 智能化掘進系統遠程操控平臺（三）安全保障和智能化管理系統建設 1.研發了集巡檢機器人多點移動式測風、風量遠程定量智能化調節、風門聯動災變應急響應、全礦井反風智能化調節等功能的智能通風綜合管控系統，實現了礦井“一鍵測風、一鍵調風、一鍵反風”等八大功能，提升了礦井安全等級，風量遠程定量智能化調節系統如圖 5 所示。2

99、.構建了防塵、防瓦斯、防滅火智能化架構，提出了適用于張家峁煤礦 5-2煤層煤自燃分級預警體系，建立了分級預警模型，開發了全礦井網絡化智能防滅火監測預警系統。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 10 52 圖 5 風量遠程定量智能化調節系統 3.創新和規范了智能化煤礦崗位設置、關聯關系和行為規范，構建了安全管理智能雙重預防機制，率先在行業內落地 AI+煤礦人員作業行為智能辨識安全管理系統，形成礦區智能化網絡管理、高效協同運行新生態，全礦井智能化管理總體架構如圖 6 所示。圖 6 全礦井智能化管理總體架構 4.礦區采用乏風余熱利用、光伏發電、熱泵供熱、發電地磚、智能逆變器

100、、智慧灌溉、智慧燈桿等綠色能源供給，以及先進的儲能技術，通過通訊閉環控制，實現礦區能源的互補。三、智能化建設成效 建設的智能化綜合管控平臺具備了信息實時反饋、生產精準組織、裝備自適應控制、安全智能分析、趨勢動態預測功能。綜采生產鏈系統每班生產人員由 69全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 10 53 人減至 26 人，減員 43 人；首次開發了智能化掘進工作面三維數字化遠程操控平臺，實現了掘進作業流程自動化、監測數字化和掘進少人化，月進尺可達到 2702m。構建了防塵、防瓦斯、防滅火智能協同安全保障系統，全方位提升了礦井智能化水平。全國煤礦智能化建設典型案例（2023

101、 年）信息基礎設施 案例 11 54 案例 11 小紀汗煤礦智能地質保障系統 主要完成單位：陜西華電榆橫煤電有限責任公司 一、主要建設內容 小紀汗煤礦地質保障系統依托物聯網、大數據、人工智能等技術將礦井地質及各系統數據深度融合，建設了具有地質數據數字化管理，三維地質模型自動構建、展示、推演分析的透明礦山業務管理系統。（一）空間地測數據庫 建立地質數據庫、水文數據庫、鉆探數據庫、物探數據庫、測量數據庫、儲量數據庫、文件存儲服務模塊、地質數據傳輸模塊。1.統一地質保障數據標準 按照煤礦相關規程、規范，將煤礦地質、水文地質、測量、儲量、物探等方面以圖紙、臺賬、文本、報告等形式表達的成果數據（包括地質

102、、水文鉆孔數據、地層、煤層、地質構造數據、煤質數據、儲量數據、工程地質數據、水害隱蔽致災因素調查成果、水文監測數據、抽水試驗成果、物探成果資料、水質化驗資料、涌水量觀測資料等）標準化處理，基于統一架構、統一標準、統一認證和統一運維管理理念，建設智能化煤礦地質保障數據和應用標準，實現數據采集、數據編碼、數據存儲、數據交換和傳輸的規范統一，見圖 1。圖 1 空間地測數據庫 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 11 55 2.數據庫管理模塊 運用大數據技術，數據庫管理模塊，實現地質數據可視化和檢索、查詢、編輯維護、統計、輸出等功能。B/S 端、C/S 端、可視化數據管理界面

103、，包含表、文件、圖件等數據的實時查看、數據的實時管理等；設計權限系統，規范數據的訪問規則；設計地質報表及分析系統，實時展示重要地質數據，見圖 2。圖 2 數據庫管理（二）多源地質數據融合 1.空間地測數據庫融合包括地面、井下、采煤工作面的全空間、多方位、立體式綜合勘探理論及技術手段及高精度智能化鉆、物探監測設備成果；不同探測、監測設備需具備數據轉換服務，提供 IoT、OPC、WEB API 等接口，實現數據采集標準化及各系統的無損對接、有效共享，建立工作面圍巖及致災因素的透明感知技術體系。2.空間地測數據庫提供礦方原有地測及各系統數字化數據（各類圖形文件、數據庫）轉化對接功能，降低現有地測管理

104、系統向云平臺轉化時所需的人力、物力成本。3.空間地測數據庫提供地質編錄數據管理系統及地質編錄服務，采用智能化地質數據采集工具，實現地測數據的自動回傳、入庫。4.空間地測數據庫提供專業化 OCR 數據采集功能，采用自動化圖紙、臺賬識別工具便捷地將煤礦各類紙質圖紙、臺賬資料提取并數字化，轉化為標準的數全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 11 56 據結構后編錄入庫。（三）空間信息可視化展示 1.數據驅動成圖 以空間地測數據庫中數據為依托，自動提取所需地質、水文地質、測量等要素，可根據具體分析需要自動生成各類平面圖、剖面圖以及各類專題圖件，自動生成標準的礦井地質和水文綜合圖

105、，如鉆孔柱狀圖、采掘工程平面圖、地質剖面圖、井田構造綱要圖及其他圖件，當云平臺中對地質要素數據進行更新后，綜合圖可做到相應地同步更新,實現礦圖的全數據驅動，見圖 3。圖 3 綜合柱狀圖 2.空間數據可視化管理 空間地測系統支持 C/S、B/S 架構可視化數據展示界面，依據設置的數據獲取權限，可實時訪問、查看文本、表格、圖件等各種形式的地質保障數據及其關聯分析和預測分析結果。同時，具有圖形管理操作功能。（四）地質模型動態更新 充分利用煤礦生產各個階段的多源異構地質數據，通過這些數據提取出可利用于煤炭智能開采的地質信息，進而實現工作面地質透明化?；诙嘣磾祿诤霞夹g和三維可視化建模技術，將井下各類

106、物探、鉆探數據進行集成、融合和分析，實現模型的動態更新和實時可視化表達。在此基礎上，構建數字孿生模型，將真實開采工況映射至虛擬空間，對物理實體的幾何、構造特征進行仿真描述，基于一個多維多屬性矢量空間框架與平臺，真實展現出物理模型的幾何形態和屬性狀態，指導智能開采，實現三維動態地質模型與煤礦生產決策系統實時互饋和動態全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 11 57 優化，見圖 4。圖 4 地質模型動態更新（五）水文監測系統 針對采掘存在的水害相關因素，在礦井現有水文觀測系統建立多參數實時水文動態監測系統，通過地面及井下水文因素傳感器實時在線監測地面及井下水體重要水文參數，

107、并以圖表、曲線等模式將水文監測數據以數字化、圖像化形式動態顯示與輸出分析，對超限指標及時預警異常水情狀況，實現與排水系統應急聯動控制。（六）水害智能仿真 系統實現水災避災路線規劃，根據人員定位展示，與礦井監測系統同步。通過實時獲取礦井人員定位信息，定位井下真實人員數量點擊可查看人員信息，附近環境相關信息，實現系統聯動，保障人員安全；系統接入井下水文監測系統，實時監測水文條件，監測水文觀測孔的水壓，變化情況，支持設定閾值出發報警；井下發生緊急涌水或透水事故時，依據水害智能決策系統和大數據分析技術，平臺及時啟動應急響應機制，自動分析排水設備設施運行狀況、事故區域劃分、大功率應急排水設施設備啟停，為

108、智能排水系統提供預警信息，實現實時聯動，實時三維映射全礦井供排水管網的實際運行工況并具備歷史回溯功能。二、技術特點及先進性 地質保障系統結合煤礦日常地測業務，采用數據“分子化”結構搭建了煤礦全要素地測數據管理及分析平臺，實現了礦井地測數據標準化存儲、跨系統融合全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 11 58 以及二、三維展示；以數據驅動自動化生成常用礦圖，取代了傳統繁復的手工制圖；基于 GIS 平臺針對礦井地質條件構建分析模型，推演地質規律，開展預測預報；構建了高精度、實時更新的三維地質模型，提供三維場景模式下的地質要素展示、查詢、分析及預警功能，做到了對礦井生產安全的

109、保駕護航。構建了地測數據融合平臺、數據驅動成圖系統、地測業務協同系統、GIS 分析平臺、透明開采三維地質輔助決策系統 5 個子系統。地測數據融合平臺將礦井所有地測相關數據全覆蓋建模，將分子化的數據帶屬性的規范存儲于地測空間數據庫中，并將這些數據共享給采掘機運通等各生產、安全系統提取使用，有效解決了地測數據實時共享問題，確保了全礦采用的地測數據質量可靠、同一來源，同步更新。數據驅動成圖系統以地測數據融合平臺為依托，提取地質、水文地質、測量等要素數據，驅動繪圖引擎自動生成各類礦圖，包括采掘工程平面圖等常用礦圖和按需定制礦圖。解決了人工繪制礦圖耗時、易錯、數據不統一、圖例不規范的問題。采用地質條件約

110、束下的隱式空間插值算法，考慮了插值特征值空間分布上的局部各向異性?；诿骟w混合建模技術，構建了“透明地質”結構和屬性模型；并應用預測地質體與真實地質體交互反饋的數字孿生技術，實現了生產過程中地質基礎數據與“透明地質”模型的動態互饋，提高了三維地質建模精度。三、智能化建設成效 智能地質保障系統實現了地質數據數字化管理和深度融合，實現空間信息可視化展示和動態更新，實現地測業務協同及仿真預警，為礦井地測業務管理帶來極大便利，提高了工作效率，規范了業務及數據處理流程，避免了人工主觀性技術差錯。GIS 分析平臺實現了礦井地質要素的關聯分析、地質規律的推演預報，并通過以等值線、玫瑰圖等方式來展示煤層賦存、

111、構造展布、水文特征等分析成果。借助數據融合平臺及大數據分析方法提高了地質分析預警的能力。透明開采三維地質輔助決策模塊構建了礦井、工作面動態更新的高精度三維全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 11 59 地質模型，直觀展示地層、煤層、地質構造的空間形態以及它們之間的相互關系，解決了當前工作面采掘前方地質數據精度不滿足智能化采煤要求這一問題。利用三維地質自動建模、GIS、UE5 等先進技術，建立小紀汗煤礦基于數據驅動的智能綜采、掘進工作面數字孿生管控系統，實現了小紀汗煤礦采、掘工作面透明化、智能化及各子系統之間的智能融合聯動。企業的控制層和經營決策層通過調度中心可隨時掌握

112、綜采工作面的生產經營狀況，基于數據驅動的智能綜采、掘進工作面數字孿生管控系統的建立，為小紀汗煤礦管理者提供了更精準的決策分析，有效提高小紀汗煤礦經營管理水平和效益。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 12 60 案例 12 楊柳煤礦地質三維建模與可視化系統 主要完成單位：淮北礦業股份有限公司 一、主要建設內容 地質保障是礦山采掘生產技術管理的基礎，為此楊柳煤礦將地質數據與工程數據深度融合，建成三維智能建模與可視化系統，實現礦井地質基礎信息、關聯信息、預測信息三維可視化，為礦井生產技術管理提供三維可視化數據分析平臺，推進智能采掘生產技術升級。（一）空間交互，優化采掘生產

113、設計，提升本質安全 采掘巷道設計與地質構造密切相關，最大限度地優化生產設計是巷道快速安全掘進、工作面安全高效回采的關鍵。楊柳煤礦通過三維地質模型進行空間交互式采礦設計，根據設計意圖，自動計算設計巷道與地層間法距，優化掘進路線及巷道間空間關系；通過配準功能將工作面煤巷設計與煤層三維模型高度擬合，實現工作面設計三維立體化，自動計算工作面設計巷道的預計施工坡度，并進行智能動態調整，提前模擬、規劃工作面煤巷掘進遇地質構造施工方案，優化設計成果，從設計源頭不斷提升礦井采掘生產安全性。（二）智能分析，強化采掘技術管理，助力精準決策 楊柳煤礦三維智能建模與可視化系統，能夠可視化呈現煤巖體空間賦存狀況、地質構

114、造產狀、煤層與巷道開拓之間的空間位置關系、主要生產系統設備管線布置等關鍵信息，同時系統具備強大的數據推演和并行計算能力能，可基于三維模型智能空間融合統計分析，在礦井采掘技術管理中發揮重要作用。1.三維模型智能動態透明剖切 三維地質模型可在任意方向、任意角度進行透明剖切，按需要移動剖切線位置，動態切割地質體，滾動平、剖面對照顯示剖切位置地質模型前向形態和剖面視圖，技術管理人員可隨時查看礦井任意位置地質剖面視圖，及前方地層分布及地質構造產狀，動態模擬采掘施工及揭露地質構造過程。為采掘施工方案編制、全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 12 61 技術措施制定等提供三維空間地

115、質數據分析平臺，如圖 1 所示。圖 1 楊柳煤礦可采煤層三維智能動態透明剖切 2.智能生產計劃編制+4D 動態模擬分析 三維采礦設計成果與地質模型相結合，技術管理人員可根據礦井生產計劃安排，編制詳細的生產接續計劃，自動生成生產接續計劃甘特圖，并根據生產計劃調整智能更新。采掘計劃可以直接以動畫的形式，按設定流動時間進行三維空間采掘過程的動態模擬，可以直觀地查看采掘巷道施工時間內的動態空間關系，檢驗生產計劃編制的合理性和施工的安全性，如圖 2 所示。圖 2 智能生產計劃編制 3.煤層賦值工作面信息透明分析 通過塊體模型將瓦斯參數、水文地質、煤質等地質關聯信息賦值到煤層中?？刹榭疵簩尤我馕恢玫牡刭|基

116、礎信息、關聯信息和預測信息，實現煤體屬性信息透明化，為工作面智能采煤提數據支撐，如圖 3 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 12 62 圖 3 楊柳煤礦 1077 工作面煤層 HARP 塊體模型賦值（三）系統融合，指導采掘智能施工，深化減員提效 三維地質模型如何應用于智能采掘系統指導施工，是礦山智能化建設中一直研究的主題，楊柳煤礦采用了如下做法。1.創建 1077 工作面精細模面型指導智能采煤 在楊柳煤礦 10 煤層三維模型中切塊 1077 工作面開采范圍，進行高精度再創建，集成工作面巷道、鉆孔、各系統設備管線等三維模型，模型數據精確且體量較小，采煤系統接入方

117、便，動態更新靈活、快速；能隨時查看回采前方煤層產狀、斷層、鉆孔等相關信息；可在模型任意位置動態透明剖切，動態查看地質剖面，模擬工作面回采前方煤層起伏及過地質構造情況，指導智能采煤施工。2.創建 1076 工作面切塊模型指導煤巷智能掘進施工 為指導 1076 工作面兩巷智能化掘進施工，制作 1076 工作面切塊模型，可隨時查看掘進進度和施工前方巷道空間關系，煤層厚度、坡度及地質構造情況，為智能綜掘機提供施工參數，指導智能掘進施工。3.創建 109 采區膠帶大巷邁步切塊模型指導盾構機施工 109 采區膠帶大巷盾構線掘進距離超長，全線創建三維地質切塊模型，體量較大且動態更新慢，系統接入模型入后操作不

118、便捷，鑒于此，按 400m 每組邁步創建巷道對應的切塊三維地質模型，集成該段巷道內的所有地質數據體及設備管線模型，可隨時查看掘進進度和施工前方巷道空間關系，地質構造及巷道距煤層和灰巖的法距，指導盾構智能掘進施工。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）信息基礎設施 案例 12 63 二、技術特點及先進性 楊柳煤礦三維智能建模與可視化系統基于礦井真三維基礎信息數據庫創建，實現了地質體三維模型智能動態透明剖切，并同步接入瓦斯監測、水文監測、人員定位、視頻監控數據信息，創建井下各系統設備管線模型，將礦井地質基礎信息、關聯信息、預測信息可視化呈現，能有效提高礦井采掘生產技術管理能力；在與智能采掘系統

119、融合中采用局部模型切塊導入的方式，在保證地質模型精度和兼容性的同時，控制了模型導入的體量和模型日常更新工作量，模型接入后操作靈活、更新迅速，能有效指導智能采掘施工。楊柳煤礦三維模型在采掘生產技術中的應用，適用于井工及露天煤礦智能化礦井建設，能顯著的提高礦井采掘生產技術管理能力。三、智能化建設成效（一）安全效益 地質保障是煤礦采掘安全生產的眼睛，楊柳三維智能建模與可視化系統將礦井基礎數據全面三維化，井下地質全貌進行三維可視化透明呈現，系統建成以來運行流暢，模型精度充分滿足安全生產需要。為礦井災害治理、采掘施工方案等決策提供空間分析平臺和地質保障數據支撐，安全效益進一步提升。（二）經濟效益 依托三

120、維智能建模與可視化系統，通過三維地質模型優化采掘生產設計，提高設計精度，從設計源頭控制生產成本；基于三維地質模型超前模擬采掘工作面前方過地質構造情況，合理超前規劃采掘工作面過構造施工方案，可極大減少采掘生產中的人、機、環、管各方面投入，同時加快采掘施工進度，取得了良好的經濟效益。（三）社會效益 通過三維智能建模在智能采掘系統中的應用，大幅提高可礦井采掘系統生產技術管理能力，助力智能煤礦高效、安全建設，進一步邁向本質安全。符合智能煤礦的宗旨，在大環境中為淮北礦業集團智慧化礦山建設提供有力支撐，對礦山智能化建設、安全生產具有重大意義。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 64 第二章

121、 智能掘進 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 13 65 案例 13 黃白茨煤礦薄煤層智能采掘工作面 主要完成單位：國家能源集團烏海能源有限責任公司 一、主要建設內容（一）概況背景 國能烏海能源黃白茨煤礦地處內蒙古自治區烏海市烏達區，是國家能源集團烏海能源公司所屬的重點礦井之一。該礦智能化控制系統應用于 021301 工作面，位于 1312 上山采區南翼區域。021301 工作面傾斜長度為 235m，走向長度為1266m，煤層自然厚度 0.712.20m，平均 1.49m；可采厚度 0.701.95m，平均1.42m，大部分為中厚層煤，部分為薄層煤。傾角為 3-14。0

122、21301 工作面采高低、空間小，采煤工人勞動強度大，作業環境差。0213 上 201 綜采工作面采用走向長壁、綜合自動化、一次采全高、全部垮落采煤法。（二）典型做法及經驗 1.超前謀劃，統籌下好“先手棋”。對于 021301 智能化工作面安裝，該礦黨委高度重視，積極部署，統籌安排，成立了安裝領導小組，多次召開專題協調會議，研究制定科學周密的安裝工作方案，協調處理運輸、安裝工程中存在的問題，同時加大干部帶班、跟班力度，對安裝工作線路進行巡查，對存在的隱患、困難、安裝進度、質量等方面提前進行統籌計劃與安排，做到有安排、有計劃、有部署。為使業務人員盡快掌握智能化設備的相關知識，前期開展安裝人員技術

123、培訓，組織學習新薄煤層工作面的先進技術及設備安裝布置方案，掌握智能化綜采設備的性能及工作原理。作業人員每天帶著技術資料深入現場進行安裝，從不懂到熟知，一步一個腳印，有序地開展智能化工作面建設工作。2.因地制宜，規范操作保安全。在安裝期間，該礦將精細化管理落實到每個環節，根據現場實際情況，利用“清單式”管理方法，將安裝所需的設備、配件、工器具及材料等列出安裝清單，對照清單按照時間節點逐一進行解體、裝車、運輸，確保工作面安裝準備工作有序開展。同時狠抓現場管理，組織職能業務科室全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 13 66 管理人員進行現場跟班，指導并監管現場安全；設專人開展“

124、敲幫問頂”、巡查軌道、維護保養絞車等工作，嚴格落實各項規程措施，嚴把進度關和質量關。二、技術特點及先進性（一）邊掘邊錨快速掘進成套技術及裝備 1.錨護系統快速移動技術，提出了支架分步式跟機方法，設計了自移式聯排支架，建立了聯排支架與錨桿協同支護體系，使臨時支護與錨桿支護的配合更緊密，保障掘進工作面支護工作的安全性與靈活性。自移聯排支架如圖 1。圖 1 自移聯排支架實景圖 2.設計了窄型液壓錨桿臺車進行機械化錨桿作業，提高錨護作業的安全性、高效性。通過對自移聯排支架、掘進機、除塵裝置、錨護機械的性能、外形尺寸進行分析、改進，在狹窄的掘進工作面合理布置，結合理論分析，借鑒已有的生產工藝、地質條件，

125、形成邊掘邊錨快速掘進成套技術及裝備。并對工作設備自動控制進行應用設計。3.構建了掘進機自適應快速截割系統，得到了截割參數與位姿對負載的影響規律，明確了掘進機截割頭與搖臂的協同調速、調位機制。4.運輸系統快速移動技術，研究了皮帶自貯技術，提出了轉載機、控塵系統在皮帶機上的“機拖式”布局，形成了伸縮式皮帶輸送系統，實現后配套設備的快速移動，保證掘進系統的快速性，運輸系統的連續性。5.控塵系統快速移動技術，研究了壓風風筒自貯、自移裝置，在高瓦斯等復雜地質條件下的高效控塵，保證供風、控塵系統的安全性、連續性及高效降塵。（二）沿空留巷無煤柱開采技術 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案

126、例 13 67 通過地面攪拌站攪拌干混料，井下加水制備混凝土拌合料，通過混凝土制備輸送機組注入柔性模板內，形成連續、密閉的混凝土連續墻，在沿空留巷擋矸支架和巷道支護作用下，使留巷巷道保持穩定。同時將沿空留巷擋矸支架全部配備SAC 電液控系統，融合到智能化薄煤層綜采工作面中，現已在 021301 首采工作面應用成功，多回收煤炭資源 4.6 萬噸，減少回采巷道 1270m。沿空留巷施工流程如圖 2。圖 2 沿空留巷施工流程（三）基于 Wi-Fi6 通訊綜采工作面液壓支架前探梁狀態視頻識別系統 采用基于 WI-FI6 通訊的視頻識別系統，有效識別采煤機滾筒與支架頂梁位置關系，當滾筒接近頂梁時，及時閉

127、鎖采煤機，實現了工作面設備防碰撞功能，避免了采煤機滾筒誤傷支架或損壞采煤機滾筒扭矩軸的事故發生。（四）綜采工作面上竄下滑在線測試及智能控制 利用激光測距、激光雷達等掃描、測量巷道三維立體信息，使用 MCU 配套處理器對激光雷達傳感器的數字量反饋信號進行采集，并利用 MCU 編程，對存儲的激光點云數據進行濾波、去噪、無縫拼接，擬合巷道凹凸曲面平整度模型，在初始位置測量激光雷達與兩側壁的距離，記錄為 A，B。在采煤機推進過程中確定激光雷達傳感器的實時位置，記錄其與側壁的實時距離為 a，b。與初始值比較得到上竄下滑的偏移量，同時記錄兩側壁間的距離，用以排除兩側凹陷凸起的全國煤礦智能化建設典型案例（2

128、023 年）智能掘進 案例 13 68 影響。最終形成綜采工作面上竄下滑偏移在線測試系統，實現巷道三維信息實時可視化。設備產生上竄下滑偏移時，采用底調液壓系統驅動液壓支架調整偏移，在其調整綜采工作面設備偏移的過程中，將調整結果發送給 MCU，經處理后得到可視化信息，從而保證對于上竄下滑偏移量的調整精度；控制系統通過檢測底調液壓缸的調整結果，并將其反饋給 MCU，形成可視化信息，并使上竄下滑偏移量歸 0。MCU 與激光雷達連接，礦用防爆顯示器用來實現信息實時可視化，對整個系統進行控制監測。系統利用預留的 RS485 接口或者網絡接口，經串口通訊協議或 TCP/IP 協議，向智能化采煤工作面總控制

129、系統反饋，由總控制系統完成對綜采工作面液壓支架的控制調節，從而實現綜采工作面上竄下滑智能控制。三、智能化建設成效 根據快速掘進系統應用地點（13 上 2 煤）的地質特征，確定了快掘系統總體布局，所得應用效果表明，基于懸臂式掘進機的邊掘邊錨即掘錨平行作業的快速掘進技術，實現煤礦巷道掘進與錨桿支護平行作業即前掘后錨工藝，實現供風風筒的隨動接續,保證出風口距工作面距離一直不變，到工作面的風量始終不變；同時實現掘、支、錨、運全機械化作業及高效除塵，保證小空頂距，不僅投入成本低，適應范圍廣，確保即割即護，滿足安全要求。原綜掘機掘進安排班次與快速掘進相同，每班平均 3.5m，一天 7m，使用快速掘進系統后

130、每班平均 6m，一天 12m，功效提升 70%。邊掘邊錨快速掘進成套裝備如圖 3。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 13 69 圖 3 邊掘邊錨快速掘進成套裝備 黃白茨煤礦薄煤層智能化工作面具備采煤機記憶截割、支架自動跟機、人員定位閉鎖、遠程集控和一鍵啟停等功能。人員定位閉鎖保護功能的實現有效保證了工作面工人的人身安全，避免了支架擠人、傷人等安全事故的發生。采煤機記憶截割功能在地質條件變化不大的情況下使用良好。割煤過程中，在煤層變化大及采煤機過煤空間小、過煤通道堵塞、自動跟機功能在頂板破碎嚴重的情況下需要人工進行干預。薄煤層智能化工作面的人工干預率不到 10%。薄煤層智

131、能化工作面每個生產班可從 15 人減少至 5 人，同時生產效率提高了 40%，經濟效益突出。薄煤層工作面智能化開采技術可以提高開采效率、資源利用率，并且增加了薄煤層開采的可行性。薄煤層智能化設備的選型使用，使得工人勞動強度大幅降低，工作面安全生產效率顯著提高，為煤礦安全高效生產創造了有利的條件。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 14 70 案例 14 布爾臺煤礦一次成巷高機動性快速掘進工作面 主要完成單位：國能神東煤炭集團有限責任公司 一、主要建設內容 由于國能神東煤炭公司布爾臺煤礦地質條件復雜，支護量大，支護效率成了制約生產的最大因素，探索采用掘錨機錨運破一體機大跨距

132、橋式裝載機+機器人群的一次成巷高機動性快速掘進新模式（圖 1）。引進錨運破一體機取代履帶式轉載破碎機，在保留了履帶式轉載破碎機破碎和運輸的基礎上增加了錨護功能，支護效率成倍增加，完全實現了掘支平衡。由于支護效率的成倍增加，生產效率得到顯著提升，為了解決橋式轉載機行程對于生產效率的制約，引進大胯式橋式轉載機，行程由以前的 30 米增加到 50 米，保證生產效率達到最大化。圖 1 快掘配套示意圖 同時由于掘進效率的提升，我們通過在錨運破一體機機尾安裝張拉絞車，每天通過絞車的收縮實現掘進工作面機尾自移。隨著掘進效率的提升，掘進工作面的配套工程的工作量顯著增加，工作人員的勞動強度大幅提升，針對以上問題

133、，我們引進掏槽機器人和管路抓舉機器人，機器人群取代人工作業，不僅解放勞動力，工作效率得到顯著提升。機械化設備的大批量應用，對于井下的安全生產提出了不小的挑戰，引進人員接近防護系統，在錨運破一體機，掏槽機器人、管路抓舉機器人安裝人員接近防護系統，防止外來人員闖入作業區域，引發安全事故；全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 14 71 隨著掘進工作面機械化設備的普及，安全和效率得到雙提升。為了采掘設備的穩定運行，引進設備狀態在線監測系統，通過采集膠帶機、錨運破一體機電機減速器的溫度振動情況，實時監測設備的運行狀態，有效減少設備的故障率。在井下建立完善的視頻監控系統，在錨運破一體

134、機、掘進工作面、井下配電硐室、膠帶機機頭。膠帶機卸載點安裝高清攝像儀實現掘進全方位監控。建立掘進工作面集中控制系統（圖 2），通過采集配電點移變饋電保護器的數據，實現配電點的遠程控制，同時采集錨運破一體機、膠帶機的數據，實現采掘設備的遠程控制，從而實現采掘設備的可視化控制，在集控室安裝 UPS 后備電源、聲光報警裝置、語音對講裝置實現集控室的大腦作用；同時建設區隊地面集控室，實時監測井下要害節點的視頻畫面，同時每天進行地面風機遠程切換，配電點遠程停送電。由于掘進工作面支護過程中，膠帶機一直處于空轉狀態，對能源形成了極大的浪費，通過改進膠帶機控制邏輯，通過采集履帶式轉載破碎機的跨裝信號，實時掌握

135、工作面的出煤情況，實現膠帶機的變頻調速；在膠帶機機尾安裝金屬探測儀，監測膠帶機運行狀態，遇到鐵器停機報警，保障運輸系統的穩定運行；在掘進工作面進水和出水安裝流量計，通過數據采集，實現每天工作面用水量和工作面涌水量的統計，保障生產的穩定運行。圖 2 掘進集控室 二、技術特點及先進性 引進錨運破一體機（圖 3），實現錨護、破碎、運輸一體化功能，取代履帶式轉載破碎機，實現支護效率的成倍增加。同時采用全套國產化設備，實現自動一鍵打鉆，實現支護工況監測，受煤料斗自動收縮等功能，實現掘支的高度平衡。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 14 72 圖 3 錨運破一體機 引進掏槽機器人（

136、圖 4）、管路抓舉機器人（圖 5）取代人工作業。掘進工作面水泵窩一般都是人工手持風鎬作業，不緊效率低，而且勞動強度大，危險系數高，引進掏槽機器人后，完全機械化作業，不緊解放勞動力，而且工作效率成倍增加。掘進工作面的管路安裝不僅勞動強度大，而且費時費力，每天耗費了大量的人力物力，現在引進管路抓舉機器人，不僅方便快捷，而且徹底解放勞動力。圖 4 掏槽機器人 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 14 73 圖 5 管路抓舉機器人 膠帶機變頻調速，通過以太網采集掘進工作面連運的跨轉信號，精確掌握工作面出煤時間；同時利用霍爾傳感器采集膠帶機的運行電流，精準判斷膠帶機帶面上的煤量多少

137、，經過合理的邏輯計算，膠帶機變頻器通過以太網與連運和膠帶機的進行聯動，實現膠帶機的智能調速：當連運啟動時，膠帶機迅速提升至滿速，保障膠帶機的運輸能力。連運停機后 120s，膠帶機逐漸降速至滿速的 75%。該小組通過采集膠帶機電機的負載電流判斷膠帶機上是否有物料堆積，當負載電流達到額定電流的 70%判定為滿載，膠帶機不再降速，當電機負載電流降至額定電流的 50%之后，再延時 60s，此時膠帶機自動降速，進而實現膠帶機智能調速。同時，為避免連運試機時頻繁啟停對膠帶機電機的沖擊，在膠帶機開機后 300s 內不檢測其它觸發信號和電流信號。三、智能化建設成效 通過視頻監控系統以及膠帶機集中控制的常態化應

138、用以來，取消了掘進中夜班的膠帶機巡檢工；引進管路抓舉機器人、掏槽機器人、噴漿機器人、鉆錨機器人等作業類機器人，不僅解放了勞動力，而且工作效率和工作面的機械化水平顯著提升；引進掘進工作面自移機尾，由絞車的伸縮取代了采掘設備的拉拽，省去了退機清煤、栓大鏈等繁瑣工序，省時省力；井下移動設備安裝高清攝像儀和人員接近防護系統，實現人員接近自動停機，有效保障了作業人員的生命安全，幸福曠工；引進錨運破一體機，增加錨護效率，掘進效率顯著提升，人員收入得到大幅提升，礦工的幸福指數顯著提升。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 15 74 案例 15 鮑店煤礦記憶截割掘進工作面 主要完成單位：

139、山東能源兗礦能源集團股份有限公司 一、主要建設內容 巷道掘進是保障礦井生產接續的先決條件，傳統煤巷掘進存在煤流系統復雜、崗點占用人員多、支護效率低、施工工藝落后等諸多問題；加之，鮑店煤礦已建成投產36年，迎來自然減員高峰期，傳統掘進工藝難以支撐礦井高質量發展。為保障職工生命安全，實現減人提效，鮑店煤礦與中煤科工集團太原煤科院開展深入合作，以膠輪車副巷工作面智能化掘進工作面為試點，重點圍繞煤巷廣泛使用的縱軸掘進機開展智能化研究，探索掘進智能化新技術、新工藝，全力打造了5G+智能化掘進安全高效生產新模式。（一）優化工作面配套裝備 選用DSJ100/63/2*110kW大功率膠帶輸送機，配套45kW

140、同步永磁變頻自動張緊和ZY1500/1000型遙控自移機尾，實現皮帶自動張緊和機尾快速延伸。安裝智能機器人，代替作業人員進行智能巡檢，實現膠帶機重點部位溫度、巷道煙霧、甲烷濃度等數據實時監控；采用CMM2-21Z型自動雙臂鉆車，配合機載臨時支護，最大程度實現錨網支護的自動化；配備KCG-500D型干式除塵風機，大幅降低工作面粉塵濃度。（二）升級礦用 5G 專網系統 在礦井萬兆主干環網基礎上，裝備使用由山東能源北斗天地公司自主研發，全球首套礦用高可靠 5G 專網系統，布置 1 臺 5G 基站控制器和 3 臺 5G 基站，實現巷道 5G 專網全覆蓋。通過掘進機電控箱內置 5G 無線信號轉換器，實現

141、掘進機運行狀態數據、機載傳感器數據、工作面視頻數據等信息實時傳輸到集控中心，平均網絡延時 13ms；系統還備有 UPS 后備電源，可保證 4 小時以上應急供電，確保通訊傳輸穩定可靠。（三）建設掘進設備遠程操控平臺 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 15 75 遠程操控平臺依托礦用 5G 專網系統，實現工作面掘進設備的遠程集中通訊控制。主要由控制主機、4 臺寬屏顯示箱、嵌入式操作面板以及各類高清攝像儀等設備組成，能夠實現掘進工作面各設備的自動化控制、視頻監控和遠程人機智能交互；平臺還具有 3D 模擬仿真顯示功能，根據傳感器檢測數據實時顯示掘進機動作工況。通過遠程操控平臺，

142、可以查看、修改、設置記憶截割參數，發送軌跡并啟動遠程自動記憶截割程序。（四）實施掘進機智能化改造。機身安裝高精度傳感器 12 個、高清攝像儀 4 個、慣性導航儀 1 臺，用于環境感知和掘進機動作檢測。通過懸臂、鏟板、后支撐和機身各布置 1 個傾角傳感器，實現機身姿態控制；懸臂布置 1 個位移傳感器，實現懸臂伸縮控制；左右履帶各布置 1 個轉速傳感器，實現行進控制；機身布置 4 個測距傳感器，實現機身與兩幫距離控制；回轉機構布置 1 個角度傳感器，實現截割臂左右擺角控制。慣性導航儀用于檢測掘進機的偏航角、俯仰角和橫滾角，進而控制巷道掘進的直線度。（五）完善全軌跡記憶截割程序 建立截割系統專用坐標

143、系，利用位姿解算軟件實現截割頭位姿數據和機身姿態數據融合，經控制單元計算出截割頭實時位置，在誤差范圍內準確的實現截割頭位置軌跡監測。將軌跡定位點由 12 個增加到 24 個，能夠適應復雜截割條件，真實模擬記錄截割全過程，實現全軌跡模擬。當現場條件發生變化時，可重新學習新軌跡并單獨存儲（最多可存儲 5 條軌跡），從而實現掘進機記憶割煤的連續自動化。（六）探索自動記憶截割新工藝 創新應用縱向截割工藝，替代傳統的橫向截割，有效避免橫向截割掘進機擺動距離長反作用力矩大導致的機身偏移；將單次大步距進尺改為小步距多循環截割，大幅提升截割質量。針對截割斷面進行軌跡優化，正常截割完成后，對巷道全斷面進行一次全

144、面修邊，進一步提升掘進斷面成型質量。以上各項工藝的改進，可以實現自動記憶截割功能的持續有效使用，大幅減少人為干預，真正做到了全全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 15 76 過程自動記憶截割。二、技術特點及先進性（一）割煤系統 通過掘進機加裝傾角、行程、轉速、測距等 12 個傳感器，應用縱向截割工藝，實現了掘進無人、多循環、一次成型高質量全自動記憶截割，全國首家在縱軸掘進機智能化關鍵技術上取得新突破。（二）支護系統 使用智能雙臂鉆車進行錨網支護，具備自動鉆孔、遙控行進等功能。兩部鉆機同時作業，僅需 3 人就可以完成原 6 人施工的永久支護作業；巖石頂板支護單根錨桿作業的時

145、間不超過 8 分鐘，提升 30%施工效率。（三）除塵系統 干式除塵風機與壓入通風構成長壓短抽的除塵系統，大幅降低了工作面粉塵濃度達 98%，有效改善了現場職工作業環境。（四）運輸系統 遙控自移機尾用于掘進機轉載機與帶式輸送機機尾的快速推移和搭接，僅需1 人即可實現機尾自移及調偏操作；使用自移機尾替代傳統掘進機拉移機尾的生產工藝，巷道支護和機尾延伸可平行作業。（五）視頻監控系統 開發智能化掘進工作面視頻畫面拼接系統，投入使用高清寬光譜、紅外攝像儀，高粉塵復雜現場環境下，可清晰展示掘進機機身和周邊環境，為實現遠程精準操控奠定堅實基礎。三、智能化建設成效（一）區域示范作用較為明顯 鮑店煤礦率先建成“

146、掘進機自動記憶截割”常態化運行的智能化掘進工作面，積累了大量可推廣、可借鑒的經驗做法，提高了掘進行業的智能化技術水平，更好的輻射帶動了省內同類礦井智能化建設工作。（二）系統集控功能顯著增強 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 15 77 通過掘進設備遠程操控平臺，運用同步采樣、信息建模、智能傳感等技術，地面及井下集控中心實現對掘進設備運行參數動態監測、故障智能分析診斷、遠程“一鍵啟?！钡裙δ?。（三）通訊保障能力明顯改善 通過 5G+智能掘進技術應用，實現高可靠、低時延、廣連接網絡傳輸，精準做到對掘進工作面設備的實時遠程控制和準確反饋，為煤炭行業 5G+掘進設備遠程控制場景

147、提供可靠保障。（四）安全生產水平大幅提升 該套掘進智能化技術，顯著提高了掘進工作面安全性、降低了工人勞動強度、保障了掘進效率和施工質量，實現了綜掘工作面少人化作業，井下作業人員由原來的 9 人減至 5 人，切實保障了礦工健康和安全。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 16 78 案例 16 小保當煤礦大斷面煤巷護盾式快速掘進系統 主要完成單位：陜西小保當礦業有限公司 一、主要建設內容 國家高度重視煤礦智能化發展，2020 年 2 月 25 日國家發展改革委、國家能源局等八部委聯合印發的關于加快煤礦智能化發展的指導意見，明確了煤礦智能化的發展目標和主要任務，2021 年 6

148、 月 5 日國家能源局、國家礦山安全監察局研究制定的 煤礦智能化建設指南（2021 年版），進一步強化了這一觀點。我國 95%的煤礦采用井工開采方法，始終堅持“采掘并重，掘進先行”的方針。長期的煤炭開采實踐使我們深刻認識到，煤礦智能化的核心就是要實現綜采工作面和綜掘工作面智能化。在煤炭人的共同努力下綜采工作面智能化初見成效，而綜掘工作面智能化嚴重滯后，導致“采掘失衡”，嚴重影響煤礦實現安全、高效、智能生產。陜西小保當礦業公司公司以“高起點設計、高標準建設、高水平管理、高效能運作”的建設理念為指導，以“集群建設、統籌兼顧、協調一致，做到技術最先進、安全設施最完善、產能工效最領先、環境最友好、管理

149、最集約，建設國家級現代化示范礦井，打造世界一流標桿煤炭企業”的建設目標為愿景，瞄準小保當煤礦大斷面巷道掘進片幫與夾矸并存難題，剖析履帶式掘錨成套裝備應用效果不佳的原因，依據“安全、高效、綠色、智能”發展理念，集成掘進技術、機器人技術、人工智能技術、現代信息技術等，建立了國內首套 EBH270D 護盾式掘進機器人，對實現煤礦安全、高效、綠色、智能掘進具有極其重要的意義，加快了煤礦智能化建設。申請及授權專利 15 件，其中發明專利 8 件。針對小保當煤礦夾矸厚度大（0.82.1m）、硬度高（f5f7）與片幫共存的快速智能掘進難題，首次提出了研發護盾式掘進機器人，其主要由截割機器人、臨時支護機器人和

150、、鉆錨機器人、錨網運輸機器人、運輸與通風除塵系統和電液控平臺等組成。該研發成果解決了影響我國煤礦巷道掘進過程中的探、掘、支、錨、運、除全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 16 79 塵等系列工藝過程中存在的關鍵技術難題，尤其是掘進工作面巷道斷面尺寸大、夾矸與片幫并存的智能掘進難題，使掘進中各環節有序、高效、通暢的銜接，提升掘進裝備的開機率、掘進效率，改善工作面迎頭的安全性，凈化井下環境等，大幅降低巷道支護成本，形成煤礦巷道智能掘進機器人系統和技術體系，提升了小保當公司的核心競爭力。該成果是集截割機器人、臨時支護機器人、鉆錨機器人、錨網運輸機器人等多機器人于一體的智能成套裝

151、備，解決了智能掘進機器人系統與巷道圍巖的耦合關系、多任務多機器人的并行協同控制、精準定位定向和定形等難題，有效提升了煤礦掘進裝備和工藝水平，最大限度的解放生產力，推動煤炭實現安全、高效、綠色、智能生產。該成果配備了超前探測設備，具備巷道成形質量與三維地質模型融合功能，能夠基于巷道掘進過程揭露信息進行掘進工作面地質信息三維建模功能，模型自動更新。具有精確自主定位、自主定向導航功能，實現了智能定形截割功能。該成果通過綜合降塵的方式確保工作面的除塵工作，包括凈化水幕降塵、巷道沖洗降塵、掘進機器人內外噴霧降塵、泡沫除塵、除塵風機降塵、濕式打眼等降塵方法，除塵效果良好。該項目的研究方法和成果在小保當 1

152、 號煤礦成功應用，平均月掘進 1050m，并創造了大斷面巷道掘進單班支護 45m、單日最高進尺 56m 的掘進記錄，掘進速度充分滿足小保當一號煤礦采掘接續，形成陜北礦區高效、快速、智能化掘進的示范；為研究適用于關中、黃陵等礦區地質條件的煤礦智能掘進機器人系統提供科學依據和實用技術。目前，該項目成果正在銅川、彬長礦業等煤炭企業推廣應用，對于有效解決采掘失衡問題，推進陜煤集團快速掘進技術向縱深發展、全面提升陜煤智能掘進整體水平，具有極為廣闊的推廣應用價值。二、技術特點及先進性 根據掘進工藝及智能化掘進要求，研發了國內首套護盾式煤礦智能掘進機器人系統，該系統由截割機器人、臨時支護機器人 I 和、鉆錨

153、機器人、錨網運輸機器人、電液控平臺以及運輸通風除塵系統等組成。通過深入研究智能掘進系統全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 16 80 關鍵部位運動學和動力學特性，保證了掘進系統設計的可靠性。提出了智能掘進多機器人協同控制方法和智能導航控制方法，構建了“本地+近程+遠程”的控制系統架構，實現了“數據驅動+虛實同動”的智能掘進多機器人遠程智能測控。主要技術創新包括：1.提出了上下兩層、前后兩級的護盾式機體結構，克服了履帶式掘進裝備對復雜煤巖條件下的適應性難題，解決了臨時支護、截割穩定性、平行作業等問題，實現了掘進機器人系統整機安全、可靠、高效運行。2.建立了截割機器人與護盾式

154、臨時支護機器人之間的穩定性模型，研發了集成于護盾式臨時支護機器人中的全寬橫軸截割機器人，提高了截割的自適應性、穩定性和高效性。3.提出了鉆錨和錨網運輸機器人并行協同控制方法，研發了集鉆孔、錨固、護幫、運網、布網等功能于一體的鉆錨和錨網運輸機器人，提高了鉆錨效率和可靠性。4.構建了集“本地-近程-遠程”控制的智能控制系統，研發了數字孿生驅動的遠程虛擬測控系統，實現了掘進機器人系統自動截割、自主導航、多機協同與“人-機-環”安全預警（圖 1、圖 2、圖 3）。圖 1 煤礦智能掘進機器人系統構成 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 16 81 圖 2 智能控制系統架構 圖 3

155、掘進機器人遠程虛擬測控平臺 本項目研究成果形成了大型煤礦智能掘進新理念，對研發新一代智能掘進機器人系統，全面提升大型煤礦掘進裝備和工藝水平，最大限度的解放生產力，確保巷道掘進的“安全、高效、綠色、智能”具有極其重要的意義；同時，形成了一整套煤礦智能掘進機器人技術的自有知識產權，帶來了顯著的經濟效益和社會效益。三、智能化建設成效 該項目于 2020 年 9 月進行了現場工業性實驗，通過了 0.82.1m 厚的夾矸嚴酷地質條件考驗，日進尺突破 56m，掘進工作面操作人員由 18 人減少到 8 人。經綜合計算，應用后新增產值 9436.7 萬元，新增利潤 4897.6 萬元，新增稅收全國煤礦智能化建

156、設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 16 82 1226.8 萬元。大幅提升了巷道掘進效率，有效解決了片幫與夾矸并存復雜地質條件下的采掘失衡問題，確保了礦井安全、高效、智能生產。護盾式掘進機器人主要社會價值包括：1.改善掘進工作面人員環境，降低工人勞動強度和減少掘進工作面人員，保證了掘進工作面操作人員的安全。2.解決智能快速掘進難題，培養了一批智能掘進人才，形成了榆北大斷面智能快速掘進技術體系。3.響應國家煤礦智能化號召，引領煤礦智能掘進技術發展，對促進煤礦智能化掘進技術發展具有重要作用，社會意義巨大，符合國家煤礦智能化建設的要求。4.社會影響不斷擴大，自發布以來得到社會各界的廣泛關注和

157、高度評價。5.知識產權成效顯著。本項目現已申請及授權專利 10 余件，其中發明專利 4件，發表學術論文 10 篇。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 17 83 案例 17 大柳塔煤礦 5G+連采機器人群協同作業系統 主要完成單位：國能神東煤炭集團有限責任公司 一、主要建設內容 國能神東煤炭集團大柳塔煤礦利用礦井優勢條件為智能化建設搭建發展平臺，讓智能化為礦井高產高效提供硬件支撐，成為煤礦安全、高效生產的“護身符”。根據煤礦智能化建設指南（2021 年版）井工煤礦智能化建設目標，大柳塔煤礦通過 5G 通訊網絡實現連采機、錨桿機、破碎機、卷纜車的集中監控，與膠帶機、局部通風

158、機、供配電設備在同一平臺實現協同作業，連采機遠程控制、自主割煤、人工干預的生產方式，錨桿機自動鉆錨、自動間距定位、自動行走與排距定位功能，卷纜車與連采機無縫對接，大柳塔煤礦連采三隊 52508 掘進工作面實現了減人提效和遠程控制目標，形成了完整的一套掘進智能化技術體系。主要做法如下：1.部署掘進工作面 5G 通訊網絡。設計 5G 無線通訊系統，系統主要由地面的 5G 核心網設備（5GC）、地面操控中心、KT606-K(5G)礦用隔爆型基站控制器（基帶控制單元（BBU）+遠端數據匯聚單元（RHUB）、KT606-F(5G)礦用隔爆兼本安型無線基站（微型射頻拉遠單元（pRRU）、KZC127(5G

159、)礦用隔爆兼本安型信號轉換器（CPE）、KT606-S1(5G)礦用本安型手機和連采機設備產品構成。2.部署工作面集控中心協同連采機智能化作業。部署工作面集控中心（圖 1）,借助 5G 無線通信技術，采用傳感器實時采集并顯示連采機運行參數、工作狀態等信息，工作人員通過視頻、監控軟件所提供的信息，從工作面撤離至離工作面較遠的安全區域進行自動截割作業。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 17 84 圖 1 工作面集控中心 3.部署地面分控中心協同井下分控中心協同作業。通過工業以太網將工作面集控中心數據傳送至地面數據中心，工作人員可控制距離地面 14 公里的井下智能連采機遠程記

160、憶截割、定位截割、自主截割控制模式，完全擺脫作業人員強度大、風險高、條件差的作業環境，能夠真正地將作業人員從井下艱苦復雜的環境中解放出來，作業人員坐在地面分控中心就能實現對井下生產的全過程干預及控制（圖 2）。圖 2 地面分控中心 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 17 85 4.智能化連采機控制系統協同智能化作業。結合慣導系統提供的連采機位置和姿態信息，控制系統主要實現的連采機運動控制功能包括：確保單刀前進/后退時按照規定的基線方向走直線；連采機從左幫到右幫的調機功能；掃幫時的巷道寬度保證。在單刀進刀時，以實時獲取的連采機的航向角信息為測量輸入量，采用 PID 算法控

161、制兩條履帶的行走電流大小，確保一旦發生航向角偏移，能及時糾正；截割控制目前結合煤礦截割工藝和連采機司機建議，采用 13 步截割法；調機控制采用了“NV 型”調機法，通過連采機的旋轉、退機、前進等組合操作，實現連采機平移。智能化連采機控制系統協同智能化作業技術方案如圖3。5.配套自動卷纜車協同連采機作業 自動卷電纜車用于掘錨機、掘進機等設備進線電纜收放工作，具備電纜無人收放和定位激光儀自動跟蹤、校準功能。通過替換連采機跟機電纜，使用內部 4芯控制線載波通信，實現連采機與自動卷纜車通訊，連采機 PLC 控制箱采集卷車信號，通過跟機電纜 4 芯控制線接入連采機饋電開關并進入工業環網，完成跟機電纜自動

162、收放。圖 3 智能化連采機控制系統協同智能化作業技術方案 6.智能化連采機定位定姿系統協同連采機智能化作業 采用慣性導航+激光導引的方式實現連采機定姿定位，慣性導航安裝于連采機，激光導引安裝于自動卷纜車，兩者互為基準，連續測量，實現連采機和自動全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 17 86 卷纜車定位定姿定向功能，激光導引裝置實時追蹤定位連采機，組合慣導系統實時提供精確的角度和位置，包括航向角、俯仰角、橫滾角以及連采機在巷道 xyz坐標，為自動控制提供位置基礎。7.連采機與梭車協同作業 梭車駕駛室安裝控制器并自帶通訊天線功能，連采機駕駛室安裝基站，兩者互相接收，利用無線

163、WiFi 技術實現梭車選擇性控制連采機運輸機尾的啟停和姿態。二、技術特點及先進性 1.基于“慣性導航”關鍵技術實現連采機姿態控制，輔以激光導引和視覺識別等技術，實時修正累計誤差，通過對“三角、三標”的控制，將連采機控制在標準航線內；利用無線 WiFi 技術實現梭與連采機協同作業。2.負載敏感自適應技術可根據負載情況自主調節進刀深度、截割速度等參數，實現與現有采掘工藝完美契合。3.基于采高、振動、電流、視頻等多傳感器檢測數據，運用合理算法輔助煤巖分界識別，進行頂底板控制。4.應用 5G 無線傳輸技術，確保了傳輸的可靠性和穩定性，實現了傳輸視頻畫面，遠程操控無延時。5.利用慣性導航技術實現連采機定

164、位、定姿，利用激光導引技術與慣性導航互為基準，連續測量，實現卷纜車自動收放纜線距離。6.采用紅外線原理，增設時間繼電器實現破碎機與梭車協同作業；利用紅外發射原理實現破碎機與梭車協同作業。7.利用 5G 無線通訊技術實現連采機全方位跟機視頻監控，跟機視頻既有客戶端又有網頁版，即能在井下集控中心監控也能在地面分控中心監控。8.利用膠帶運輸機空載可控停機原理和特點實現可視化管理。掘進工作面膠帶運輸機空載可視可控自動化管理系統成功將膠帶機運行過程中的“人、機、環、管”數據信息相融合，利用自動化數據挖掘技術，實現掘進工作面膠帶運輸機空載運行可視化管理。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進

165、案例 17 87 三、智能化建設成效 基于 5G 技術連采機器人群智能控制及自動化協同作業系統應用，通過掘進工作面 5G 通訊網絡、工作面集控中心協同連采機智能化作業、地面分控中心協同井下分控中心協同作業、智能化連采機控制系統協同智能化作業、配套自動卷纜車協同連采機作業、智能化連采機定位定姿系統協同連采機智能化作業技術手段，將作業人員從危險惡劣的環境中解放出來，遠離煤礦“五大”災害，免受粉塵、噪音等職業病侵害，實現遠程自動割煤。實現工作面生產區域無人化，為傳統掘進系統實現智能化積累了寶貴的實踐經驗；連采機全方位跟機視頻監控使煤機司機在生產過程中全方位、零死角、高清晰監控，以達到身臨其境的感覺，

166、保證煤機在生產中更智能、更高效、更安全地運行；膠帶運集中控制及空載可視可控管理減少設備損壞和節約設備電耗，促進了掘進工作面不斷向自動化安全高效發展。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 18 88 案例 18 曹家灘煤礦大斷面智能快速掘進工作面 主要完成單位：陜西陜煤曹家灘礦業有限公司 一、主要建設內容 曹家灘煤礦作為特大型現代化智慧煤礦，如何實現大斷面煤巷的快速掘進，成為曹家灘煤礦亟待解決的主要問題。為解決上述問題，曹家灘公司成立科研專班，與科研單位及院校合作，開展煤巷大斷面快速掘進研究。研究具有適用性煤巷快速掘進頂板穩定性機理及主要影響因素，形成基于頂板穩定性的成套支護

167、理論和技術，選擇安全有效的支護方法；同時分析影響快速掘進的因素，對掘支各工藝、全要素、全時段關鍵流程判別，優化制約煤巷掘進速度的瓶頸，確定“以掘定支、掘支平行”為準則的施工工藝及勞動組織。二、技術特點及先進性 針對大斷面煤巷快速掘錨成套裝備的運行效果，構建以人機協同、掘支同步的智能化信息化裝備創新為硬件，以減量提質、強幫護頂高強度、高剛度圍巖控制技術創新為理念，以空間交叉、掘支平行高匹配高融合精細卓越施工工藝創新為抓手，以實時實地、由表及里全方位高質量安全創新監測系統架構為保障，充分體現思維方式、技術、裝備、工藝、安全管理現代化與創新。（一）思路創新 快掘裝備初期引進的失敗經驗，揭示了地質條件

168、對工業性試驗的重要性，要想取得試驗的階段性成果，在地質條件的選擇上一定要從簡單到復雜，由單一到全面。曹家灘煤礦主采 2-2煤層，屬于穩定型厚煤層，平均埋深 286m，礦井地質結構簡單，取得成功后再逐步向相似條件、復雜條件及不同工藝的礦井推廣。（二）裝備創新 結合曹家灘煤礦地質條件及掘錨機組運行情況，全方位優化了設備結構和性能，對自動化錨護系統、自移式連續運輸機、記憶式自適應截割系統、可視化遠程操控系統、隔絕式全覆蓋立體除塵、機身姿態自糾系統、動態感知安全防護系全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 18 89 統、組合式精準定位系統、超前鉆探等方面進行了十大類 102 項改造

169、。優化提升后的快掘裝備具備大斷面巷道“探、掘、支、運”一次成巷、可伸縮式超大寬度截割控制、大斷面快速支護與超前鉆探、物料輸送、多機協同控制等功能，最終實現掘進、支護和運輸一體化連續作業，大幅提高掘進效率。1.智能化快掘裝備（1）快掘 3.0 成套裝備 曹家灘煤礦與科研單位、裝備制造廠家合作，結合自身地質條件，研發了“掘錨一體機+煤礦用錨桿鉆車+自移式超長遠距離膠帶輸送機”快掘成套裝備（圖1）。在保證快掘的前提下增加智能控制功能，實現了精準定位、自主導航、超前鉆探、智能截割、自動支護、連續轉載、故障自診、遠程集控，將掘進工作面作業人數減少至 79 人，在“少人則安”理念的基礎上實現了掘進工作面的

170、智能化生產。圖 1 掘錨成套裝備整體示意圖（2）快掘 4.0 成套裝備 快掘 4.0 成套裝備包括掘錨一體機、錨桿轉載機、智能連續運輸系統、除塵系統、集控中心以及物料配送機器人等 6 大模塊（圖 2、圖 3）。其快掘工藝是在快掘 3.0 成套裝備的基礎上研發新型掘錨一體機，適應巷道寬度 6.6m，巷道高度5.5m。增加物料輸送系統，可將錨護物料運送至掘錨機機尾，并將物料舉升至離地 3m 處。增加多模式通風除塵系統，通過機載高效濕式除塵技術和泡沫除塵技術相結合，有效降低工作面煤塵。研發新型噴涂材料，告別傳統錨網支護技術，大大降低了工人勞動強度。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進

171、案例 18 90 圖 2 快掘 4.0 成套裝備整體示意圖 圖 3 快掘 4.0 成套裝備聯調 2.輔助保障裝備（1）防爆柴油機滑?；炷翑備仚C 配套了防爆柴油機滑?；炷翑備仚C+防爆混凝土輸送罐車施工巷道混凝土地板（圖 4）?；備仚C安裝的傳感器測定巷道基線信號傳輸到控制器，控制器控制整機動力部件按照基線滑模施工。采用持續補料、振動棒提漿密實、抹平板成型的智能化施工工藝，日均施工混凝土地板 200m 以上。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 18 91 圖 4 混凝土攤鋪機（2）煤礦用巷道修復機 配套了煤礦巷道修復機（圖 5），解決了遺煤影響拉移機尾和巷道清理問題，減

172、少了輔助作業人員，降低了勞動強度。圖 5 煤礦用巷道修復機（3）防爆柴油機履帶運輸車 配套了防爆柴油機履帶運輸車（圖 6），解決了窄型順槽、快速掘進工作面等受限空間內錨護材料、散裝物料及小型機電設備的運輸問題，減少了輔助作業人員，降低了勞動強度。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 18 92 圖 6 防爆柴油機履帶運輸車（三）工藝創新 研究巷道快速成巷理論與工藝技術，突破新型鉆錨預緊一體化錨桿、“一鍵打錨桿”、高效噴涂等關鍵技術與材料，研發巷道變形實時監測技術，研發新型掘錨一體機、運輸、控制等先進技術與裝備，形成領先的集理論、設計、材料、技術、裝備于一體的快速掘進成套技術

173、與裝備，引領快速掘進發展方向。三、智能化建設成效（一）安全效益 1.“少人則安”的本質安全型掘進工作面。智能快速掘錨成套裝備通過配備機械手、智能材料庫、一體化中空樹脂錨桿、自動探放水設備、遠程操作臺、高效噴涂等設備實現掘進智能化工藝。作業人數由 15 人減少至 79 人，打造了“少人則安”的本質安全型掘進工作面。2.現場安全管理全覆蓋。機身配備了臨時支護護盾，永久支護緊跟臨時支護，從根本上杜絕了空頂作業；左右機身側均安裝了大空間高作業平臺，平臺與煤壁加裝了防砸擋板，杜絕了片幫煤從高空墜落對人員傷害；側翼安裝自動報警系統，設備運行期間人員靠近時，系統自動報警停機，保證了人員安全；截割大臂前配備了

174、自動超長鉆探，實現了水患的有效預警。（二）經濟效益 巷道掘進速度由傳統施工工藝的月均進尺 500m 提升至 2020m 以上，每月增加近 4 萬 t 掘進煤量；同時快速掘進技術的應用將傳統成巷周期由 10 個月縮全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 18 93 短到 4 個月，采煤工作面巷道形成周期縮短了 60%，大幅度降低了掘巷周期和巷道維護費用，具有廣闊的推廣應用前景和經濟效益。（三）社會效益 1.解決了采掘失衡難題 積累了大量的快速掘進巷道圍巖支護參數優化、掘錨成套裝備優化、工藝優化及施工組織優化經驗，鍛煉了一大批經驗豐富的技術管理人員和成熟的快速掘進施工人員，形成了

175、大斷面快速掘進技術體系，大幅度提高了巷道掘進速度，解決了礦井采掘失衡的難題，為礦井高質量發展奠定基礎。2.打造行業標桿，成為行業典范 2020 年 11 月 26 日，在曹家灘煤礦召開了全國煤礦快速掘進現場推進會。參會代表對曹家灘煤礦大斷面快掘建設成果給予了充分肯定。國家能源集團、山東能源集團、延長石油集團、徐礦集團等先進煤炭企業先后派學習組來公司對標學習。中國煤炭報、中國能源報、中國化工報、陜西日報、榆林日報、新浪新聞等煤體對曹家灘公司快掘系統進行了報道。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 94 案例 19 隆德煤礦 5G+智能連掘系統 主要完成單位：神木縣隆德礦

176、業有限責任公司 一、主要建設內容 隆德煤礦 5G+智能連掘系統建設對連續采煤機、梭車、破碎機、帶式輸送機等設備控制系統進行升級，實現連續采煤機遠程可視化智能控制、高精度定向、多參數感知、一鍵啟動、自適應截割、自主移機、自動掘進、狀態監測與故障預判的功能，梭車自主裝、運、卸，錨桿鉆車、破碎機、輸送機集中監控等功能。運用 5G 網絡傳輸技術，使得全套設備具備井巷掘進作業集中控制、視頻監控、遠程干預功能，以降低人員的勞動強度，改善作業環境，提高工作安全性。實現以連采機為核心裝備的掘進工作面的智能化，解決制約巷道掘進無人化、智能化的關鍵性難題，補齊礦井的無人化和智能化的“短板”，為智能化礦井建設提供基

177、礎支撐。系統主要包括井下 5G 核心網的搭建，進口設備電氣控制系統國產化升級改造，連采機、梭車、破碎機之間的順序聯動作業。具體如下：（一）5G 核心網建設 掘進工作面多設備智能化運行離不開高速、可靠穩定的信息網絡，連采機、梭車、錨桿鉆車、破碎機、輸送機、供電、通風、供排水等多系統均需要通過可靠網絡建立數據傳輸通道進入統一的協同平臺。掘進工作面設備位置不確定，尤其是連續采煤機、梭車均為移動設備。遠程視頻監控、人工干預、智能化控制、參數設定等功能的實現都需要高速穩定的數據傳輸網絡。連采機、梭車、錨桿鉆車等頻繁移動設備優先考慮無線網絡，因此本系統采用了5G無線網絡進行傳輸，以滿足數據量和實時性的要求

178、，根據項目目標需要，配置了 5G 無線網絡。在礦端布置 5G 核心網，5G 無線網絡傳輸上下行帶寬不低于 200M，井下重點區域覆蓋，根據連采工作面特點，在連采雙巷掘進的工作面布置 5G 基站，1000M 的工業以太環網，控制延遲小于 50 ms，以滿足連采機、梭車等設備的高速率大流量全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 95 傳輸，實現井下和地面調度指揮中心遠程控制系統互聯互通。圖 1 井下安裝示意圖（二）掘進工作面系統建設 隆德煤礦主要對久益 12CM15-10D 型進口連續采煤機、久益 10SC32-48B 型進口梭車、山西天地煤機 PZL460/150 型履帶

179、式轉載破碎機等設備電氣控制系統進行國產化升級改造，兼容原機外接設備，實現遠程集中控制、可視化監視、一鍵啟停、自主生產、人工干預，梭車自主裝、運、卸，錨桿鉆車、破碎機等功能融合。圖 2 系統配套裝備示意圖 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 96 圖 3 掘進工作面系統示意圖（三）連續采煤機智能化功能 基于智能化功能需要，需要對電氣控制系統功能進行國產化替換升級，電機和液壓系統采用原機配置，此外，還根據需要增設智能化控制的中央控制器、組合慣導系統、行走手柄、聲光報警器、攝像儀、傾角傳感器、角度傳感器等其它外接設備。圖 4 電氣系統外設示意圖 礦用隔爆兼本安型中央控制器

180、是連續采煤機機器人化的核心設備之一，主要全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 97 實現掘進機數據采集、自適應截割、自主移機、煤巖分界探測識別等核心控制功能。圖 5 中央控制器 組合慣導測量系統包括激光跟蹤導引裝置和慣性位姿測量與導航裝置兩部分，結合激光高精度慣性導航技術、激光測量技術、圖像識別技術、組合導航技術、無線通信技術、多元信息融合技術，開發使用于煤礦井下設備定向、定位、定姿測量產品。通過特定算法克服傳統慣導產品在井下無外接輔助輸入信息條件下測量誤差的關鍵問題，同時解決煤礦機械井下側滑、振動、沖擊等惡劣工況條件下的精準定位和測量問題。圖 6 為組合慣導位姿測量

181、系統中的激光跟蹤導引裝置和慣性位姿測量與導航裝置。圖 6 組合慣導位姿測量系統 通過激光跟蹤導引裝置對連采機進行實時跟蹤和精確定位，精準測量連續采煤機的航向、姿態和位置信息。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 98 圖 7 激光跟蹤導引示意圖（四）梭車智能化功能 基于智能化功能需要，對梭車電氣控制系統、轉向系統、牽引系統、制動系統進行升級。增設中央控制器、慣性導航裝置、激光雷達掃描系統、操作箱、腳踏開關、聲光報警器、攝像儀、速度傳感器、角度傳感器等其它外接電氣件。中央控制器是梭車智能化系統的控制中心，自主運行所涉及的傳感器全部接入該控制器，完成相應的功能。為實施梭車

182、自主裝運卸功能，需要增設定位定姿及自主導航系統，該系統包含巷道建模及位姿測量系統、軌跡規劃及自主導航系統兩部分，分別如下：通過“高精度慣性導航裝置+激光雷達”的組合測量系統對巷道實時掃描，建立透明三維工作面。以 SLAM 技術為基礎，依靠慣導精準的航向、俯仰和橫滾角度測量以及特定算法，進行地圖匹配，進而獲得梭車精確的姿態和位置。圖8 為巷道建模示意圖。圖 8 巷道建模示意圖 基于巷道三維地圖以及位姿信息的指引，對梭車進行軌跡規劃，設計相應的控制策略，實現自主導航，結合轉向、速度等精確控制，實現梭車自主運行。配全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 99 置前后向雷達，能

183、夠有效的對連采機和梭車進行識別，進行自動對接，實現自動裝、運、卸功能。同時配置前、后向及料倉攝像儀，可以遠程對梭車周圍環境及物料情況進行監視，以便人工干預。（五）給料破碎機智能化功能 基于自動控制的需要，對給料破碎機本機控制系統進行升級，提供 AC127V電源，增加自動啟停泵站功能，與梭車智能化聯動閉鎖，其余功能保留不變。針對遙控控制的需要，升級液壓系統，實現電液控制履帶行走，方便延伸皮帶時操作設備。配置遙控裝置，實現破碎機的部分遙控功能。（六）工作面集控中心 工作面集控中心是全工作面設備的綜合監控中心，是工作面的數據中樞，是各設備協同作業、遠程控制和人工干預的平臺。接入設備涵蓋連采機、梭車、

184、錨桿鉆機、破碎機、輸送機以及供電、通風、瓦斯等；集設備控制、參數設置、狀態顯示、音視頻監控、網絡傳輸、對話交互等功能于一體。此外，考慮掘進工作面粉塵較大，集控中心設置空氣過濾系統，以改善工作人員作業環境。圖 9 集控中心示意圖 二、關鍵技術及先進性（一）基于 5G 技術的大帶寬、低時延、高可靠、移動連接、大連接的特點，輕量化核心網：具有易部署、易操作、易維護等特點。（二）組合慣性導航技術 由于慣性導航技術具有不需要外界輔助信息的特性，在航空、航天、航海等軍事領域得到了廣泛的應用。而煤礦井下設備的實際工況，不具備 GPS 的定位條件和加速度計的應用環境，可借助的外界輔助信息也非常有限，因此非常適

185、合全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 100 慣性導航這種獨立導航的技術應用。慣性導航系統是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統。其基本工作原理是通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航坐標系中，就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息。結合高精度慣性導航技術、激光測量技術、圖像識別技術、組合導航技術、無線通信技術、多元信息融合技術，通過特定算法克服傳統慣導產品在井下無外接輔助輸入信息條件下測量誤差的關鍵問題，同時解決煤礦機械井下側滑、振動、沖擊等惡劣工況條件下的精準定位和測量問題。提出利用組合慣性導航技術

186、，解決單純慣性導航累計誤差和航向漂移的難題。（三）連采機自動控制技術 目前連采機控制采用本機或視距遙控的方式實現機械化生產，不具有任何自動控制功能，自動化程度低。對連采機控制系統進行研究，設計自動控制策略和軟件，實現連采機的自動掘進、自主移機、自動掃幫等智能控制功能。（四）負載敏感自適應技術 目前連采機完全由人工操作，司機根據負載變化實時調整截割負載，以免設備過載或引起前級開關保護跳閘。通過負載識別算法，使連采機具有了自學習功能，能夠學習并模擬人的主觀能動性，可以很好的適應環境。對截割負載、截割速度等參數進行 PID 匹配，實現恒功率截割。具有自主判斷識別、自適應巷道起伏、煤層變化、煤巖分界、

187、巖層硬度變化等各種工況。（五）協同作業控制技術 連采機與梭車的運輸聯動配合完全依靠連采機司機和梭車司機通過喊話、燈光等原始手段進行協調，兩設備之間不具有自動協同控制的功能。對連采機與梭車的配合作業的工藝進行分析，設計協同作業控制策略及控制軟件，實現系統高效作業。（六）梭車自主裝、運、卸技術 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 19 101 實現自主導航，結合轉向、速度等精確控制，實現梭車自主運行，配置前后向雷達，對連采機和梭車進行識別，二者自動對接，實現自動裝、運、卸功能，同時配置前、后向及料倉攝像儀，可以遠程對梭車周圍環境及物料情況進行監視，以便人工干預。三、智能化建設

188、成效 該案例的應用，實現了生產管控一體化，解決了掘進工作面有線傳輸的難題，實現了連續采煤機和梭車的遠程控制、可視化監視、一鍵啟停、人工干預等多種功能，具體建設成效如下：一是減人增安方面，減少了工作面固定崗位工，提高了工作面的安全系數和掘進效率，降低工作面人員勞動強度，達到了減人提效的目的。系統建成之前，每班至少需要作業人員 4 人操作（一名連采機司機，一名破碎機崗位司機，一名梭車司機，一名拖曳電纜工人，一人安全監護）。系統建成后，只需 2 人操作（一人操作控制臺，一人安全監護）。人工費以 15 萬元/人年算，兩個生產班每年減少的費用大約 60 萬元。二是提質增效方面，改變了礦井掘進的生產模式，

189、真正讓掘進智能化與礦井信息化無縫連接，顯著提高了礦井掘進工作面設備的自動化程度。系統建成后，設備運行協調性顯著提高。建設之前，連采機、梭車工作協調性只能依靠人工操作；建成后，連采機、梭車依靠控制系統進行協調作業，更安全可靠。三是作業人員健康安全方面，掘進工作面環境惡劣，工作人員人身安全和職業健康受到嚴重威脅的區域，連續采煤機智能控制系統的研制成功，能夠將人員從極度危險和職業病頻發的區域中撤離出來。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 20 102 案例 20 華陽一礦高抽巷全斷面快速掘進系統 主要完成單位：山西華陽集團新能股份有限公司 一、主要建設內容（一）智能化快速掘進系

190、統構成 華陽一礦 81405 高抽巷運用 EQS-3000 型全斷面巖巷盾構機順利實現截割和裝載一體，矸石經刀盤中心的溜渣槽，落到一運皮帶機、二運皮帶機，后經高抽巷 DJS80/20/2160 型高強度皮帶機運輸，再經采區 2 部皮帶機轉載至充填巷立眼。立眼安裝 P-90B 型耙巖機將矸石轉載至 DJS80/255 型可伸縮皮帶機，至HDJA00 型充填拋矸上料機和 TCJ-D80/30/67 型拋矸機，實現井下就地充填（圖1）。圖 1 81405 高抽巷智能化快速掘進系統構成（二）創新完善運輸排矸系統 考慮盾構機渣石較碎和含水量大的實際，為避免渣石成泥糊狀造成運輸難題，選擇在采區口施工一條大

191、斷面充填巷，巷道實際施工長度 750m，沿 15#煤層頂板掘進，凈寬 6.0m，凈高 5.0m，凈斷面 30，設計充設計充填體積 20000m，經測算基本滿足 81405 高抽巷掘進矸石量。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 20 103（三）智能化快速掘進系統實現的具體目標 建立以集中控制系統為核心，利用井下環網和光纖將井下數據上傳至地面工控機和安全管控平臺，實現盾構機、動力饋電分路開關、皮帶變頻開關、局扇變頻開關、風專饋電分路開關的工況顯示及遠程控制啟停、故障診斷、數據監測、各系統風、水用量統計。并增加熱釋傳感裝置具備危險區域人員接近識別與報警功能。（四）設備運行優勢

192、 一是 EQS-3000 型全斷面巖巷盾構機集智能導向、遠程監控、多級保護、應急防護、故障診斷、趨勢預警、精準支護、連續排矸數字化、自動化、智能化系統于一體。二是綜合運用撐緊系統、推進系統、截割系統等多種傳感器，同時對關鍵位置實時在線監測，避免發生機械損傷和人員傷害事故。三是支護工人通過遙控器操控機載液壓型錨桿鉆機進行支護，可實時調整錨桿鉆機在盾構機上的位置，保證釬桿或錨桿與鉆孔始終重合，保障支護的連續性。四是采用多級皮帶運輸方式排矸，減少皮帶延伸量，并配備用液壓絞車，用于移動機尾。五是盾構機配備多種保護裝置，實現盾構主控室集中控制啟停，可實現連續運輸和無人值守。二、技術特點及先進性 一是掘進

193、效率高。盾構機通過在 81405 高抽巷的成功應用，單日最高進尺完成 51m，刷新了全國同類巷道最高生產紀錄，月最高進尺完成 641m，平均班進10.13m，最高班進 28.2m，改寫集團公司巖巷月進歷史，單進水平是原來的 35倍，工效也是原工藝的 23 倍。二是機械化、成套化、智能化程度高。盾構機實現截割、裝運、支護工藝的全部機械化、連續化作業，且有自動作業、調整、監控的信息化和智能化模式。三是安全性高。通過刀盤截割、護盾臨時支護，人員在永久支護下作業，具有較高的安全性。四是支護成本低。巷道斷面為圓形，且成型質量好，圍巖破壞少，現場錨桿布置數量少，支護成本大大降低（圖 2）。全國煤礦智能化建

194、設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 20 104 圖 2 巷道斷面布置及支護圖 三、智能化建設成效 一是盾構機實現機械化破巖，破巖速度快，工作面粉塵少，只需 1 人操作完成作業，2m 循環用時 1h。二是盾構機巷道頂板支護簡單，頂幫錨桿數量少、支護強度小，單排用僅 20min，平均每米材料成本 300 元，支護成本不到原來的三分之一。三是盾構機永久支護采用盾體后掘錨平臺機載式鉆機進行，實現了機械化施工和截割平行作業。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 21 105 案例 21 可可蓋煤礦超長斜井全斷面智能掘進系統 主要完成單位：陜西延長石油礦業有限責任公司 一、主要

195、建設內容 可可蓋煤礦是陜西延長石油（集團）有限責任公司在“十四五”期間的重點項目，該礦井坐落于陜西省榆林市榆陽區小紀汗鎮，井田面積 177km2，可采儲量 12 億 t，設計產能 1000 萬 t/a，服務年限 88.5a，建設有主、副斜井，中央進、回風立井以及北一回風立井，全礦井采用分區式通風。作為在建的大型礦井，可可蓋煤礦秉承“智能化建井，建智能礦井”理念，在建井全機械化和遠程操控平臺的基礎上，建立集智能感知、智能決策和智能控制為一體的智能控制平臺，探索出切實可行的斜井智能化建井模式?？煽缮w煤礦采用主、副斜井開拓方案，主斜井設計全長 5304.9m，5.6緩坡下山；副斜井全長 5302m，

196、6緩坡下山，每隔 1000m 設 50m 的緩沖平段。采用全斷面敞開式掘進機施工基巖段，斷面形狀為圓形，掘進斷面面積為 39.9m2，采用錨網噴聯合支護?？煽缮w煤礦基于全斷面敞開式掘進機，斜井施工采用全機械破巖工藝，實現了斜井“探-掘-支-錨-運”五大工藝的機械化作業，為建井模式智能化奠定了工藝基礎?？煽缮w煤礦進一步借助物聯網、智能感知、大數據、5G技術、仿真技術、云計算等新興技術，聯合鐵建重工集團，結合煤礦敞開式斜井施工工藝，研發了全斷面掘進機智能掘進控制系統（圖 1），將五大工藝中的掘進工藝實現了全流程智能化控制。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 21 106 圖

197、1 全斷面掘進機主機組裝完成（一）掘進機智能控制系統 根據地質勘察數據與實際掘進參數，建立圍巖可掘性的動態評估模型，并物聯網與遠程高效視頻監控技術，研發出全斷面掘進機掘進裝備運行智能監測控制系統。掘進機智能監測控制系統（圖 2）通過圍巖特性分析結果和方位感知，實現對推進速度、掘進狀態、刀盤轉速等多動作多功能區的智能控制。（二）方位感知 全斷面掘進機精準鉆進和裝備姿態智能調控系統，建立了激光+傳感器組合導航系統，直觀實時掌握設備姿態和偏離設計軸線程度，同時以數值的形式準確地描述全斷面掘進機設備主機前部與后部相對于巷道設計軸線的實際偏移量，通過地層處理和遠程操控技術實現裝備姿態調整和掘進方向的精準

198、控制。圖 2 掘進機智能控制系統（三）截割部工況感知與過載保護 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 21 107 基于截割部溫度、壓力、轉速等感知原件，智能控制系統可自主分析掘進機工作時各系統運行狀態，并通過掘進機工況報警子系統，預警故障。根據報警信息，掘進機操作人員可切換至人工控制操控掘進機，智能控制系統會將人工控制動作進行分析并自主學習。此外，針對刀盤溫度過高、刀盤壓力過載等嚴重問題，智能控制系統會通過自分析決策，啟動刀盤及相關附件自我過載保護。（四）自動噴混系統 混凝土噴射系統主要由混凝土輸送泵、噴射機械手、供電及電氣控制裝置、液壓驅動裝置、速凝劑泵送系統和平臺附件

199、構成。整套系統安裝在噴混橋上實現與全斷面掘進機掘進同步混凝土噴射支護，全斷面掘進機噴混系統已預設噴漿泵壓力、機械手移動路徑，并可遠程控制噴混系統啟停。（五）智能化支護系統 全斷面敞開式掘進機的支護環節主要包括錨桿索施工、鋼拱架安裝、仰拱塊鋪設和全斷面噴漿，協同智能控制上述四個施工環節，是智能支護控制系統的主要內容。本案例通過信息化、全面感知、智能控制等前沿技術相融合，研發了基于全斷面智能掘進信息互聯協同控制的智能支護系統。智能支護系統通過分析人工支護方式作業運動原理，模擬人工施工行為動作，極大提高了支護作業智能化。（六）推進控制系統 全斷面敞開式掘進機調向直接簡便，可適應可可蓋煤礦 6斜井的掘

200、進調向及防栽頭，其具體調向方式為：調節扭矩油缸伸出和縮回來進行上下調向，調節左右撐靴油缸行程差來進行左右調向。（七）車輛失速智能保護 車輛失速智能化柔性攔截系統采用先進的通信、監測、信息處理、計算機等技術構建，以無線通信技術（無線傳感器網絡）為技術基礎的井下無軌膠輪車運輸監控系統，使用工業以太環網網絡和無線傳感器網絡的網絡結構，實現對煤礦井下無軌膠輪車運輸的監測、控制、攔截管理等功能，提升車輛運輸系全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 21 108 統安全及效率。該系統集監測監控、智能預警、智能聯動、融合共享及數據可視化于一體，具有設備自診斷、通信雙保障、攔截雙觸發、車輛準

201、攔截、攔截柔性化、控制智能化等優點。該系統安全可靠維護方便，具有較好的安全性和實用性。二、技術特點及先進性 本案例研發了煤礦超長斜井全斷面敞開式掘進機掘進成套工藝技術裝備體系，突破了“深埋超長、連續下坡、地層富水、地層多變、巖性軟弱”復雜地質條件斜井智能化高效建設的技術裝備瓶頸，展現出了機械化程度高、無需爆破作業、井下人員少、施工效率高、施工質量好、安全性高等諸多優勢。項目創建了“有人安全巡視、無人掘進操作”的安全高效建井新模式，將礦工從危險環境中及高強度勞動中解放出來。具體表現在：1.本案例創新采用智能化、全機械化破巖技術，相對于鉆爆法施工減少炸藥消耗量約 1100t、雷管約 140 萬發，

202、減排二氧化碳 220t；機械破巖對巷道圍巖擾動小，減少了超欠挖，減少了支護材料消耗，節約了支護成本；全斷面敞開式掘進機智能掘進技術裝備大幅度減少了斜井掘進工作面作業人員，掘進效率較傳統綜掘法、鉆爆法分別提高了 3 倍和 5 倍以上；實現了“無人則安，少人則安”智能安全建井模式的成果實踐，改善了礦工的作業環境。2.項目研究成果創新了全斷面敞開式掘進機智能掘進工藝技術體系，實現了復雜地質條件下全斷面敞開式掘進機施工超長（5000 m）斜井施工，是我國煤礦智能化建井技術的重大技術突破，具有安全可靠、綠色低碳、高效智能等多方面優勢，在我國礦井安全高效建設方面具有顯著的應用潛力和價值。三、智能化建設成效

203、 項目研究成果是智能化建井領域重要實踐，將為煤礦智能化建設提供有力技術支撐，為我國西部煤炭資源高效煤礦開發建設提供了可復制、可借鑒、可推廣的智能化建井新模式，具有典型的示范引領作用。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 109 案例 22 山腳樹礦 5G+智能化綜掘系統 主要完成單位：貴州盤江精煤股份有限公司 一、主要建設內容（一）建設情況 貴州盤江股份山腳樹煤礦智能化綜掘 230310 工作面在引入成熟的智能化綜掘機基礎之上，再次引入掘進巷道鉆探、運輸、錨固成套工作裝備，采用與 5G相結合的通訊方式，實現綜掘工作面掘進系統數據傳輸高效穩定，基于綜掘巷道施工作業較為繁

204、瑣的實際情況，優化了綜掘工作面掘進工藝，采用多工序智能掘進系統作業方法，實現掘進巷道探、掘、支、錨、運一體化掘進機組智能作業，提高掘進面作業效率?？傮w布置情況分為兩部分，分別為巷道“地面作業”和“空中作業”，“地面作業”主要是掘進裝備，實現綜掘工作面掘進機自動截割、裝載、運輸等，“空中作業”主要是探測、錨固、運輸等，合理利用了巷道地面和空中的空間，優化巷道內錨護的作業工序，實現巷道迎頭“分節拍”錨護，結合智能化和5G+的控制系統，最終建成山腳樹煤礦綜掘全工作面成套裝備自動化掘進及多工序錨護的示范面。在瓦期抽采治理上，抽采智能化鉆機增加了大容量鉆桿箱及機器視覺人工智能技術，并實現了地面調度中心遠

205、程集中控制井下智能化鉆機作業，一箱鉆桿就能完成一個鉆孔，提高了工作效率，大幅減輕了工人的勞動強度。建成了貴州省瓦斯抽采智能化打鉆示范點，也為其他類似礦井的瓦斯抽采智能化建設提供借鑒。（二）主要內容 山腳樹礦智能化成套掘進系統由地面綜掘系統、空中單軌吊系統、智能化控制系統、5G+掘進控制系統（如圖 1 所示）組成。地面綜掘系統是以綜掘機為基礎，增加多部錨桿裝置，實現掘進智能化，錨護機械化?？罩袉诬壍跸到y主要是結合探測、錨固、運輸為一體，可完成井下材料運輸工作，同時可參與掘進工作，實現迎頭探水、探瓦斯；并且增加兩部錨桿鉆機，可完成巷道內任意位置的錨固。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能

206、掘進 案例 22 110 智能化控制系統以掘進裝備姿態監控與智能感知系統、掘進裝備定形定向截割系統、掘進系統協同控制及遠程遙控系統、掘進機人員定位系統、掘進機集控系統為主要構成，實現地面掘進系統的智能化作業。5G+掘進控制系統主要是建設山腳樹煤礦專用 5G 網絡，地面 5G 覆蓋山腳樹煤礦絞車房和辦公區，井下 5G 覆蓋山腳樹煤礦采區綜掘面；在礦用 5G 無線通信系統基礎上，運用 5G 網絡實現對井下掘進機的無線遠程控制功能，從而在遠程操作的條件下，完成高效、安全的井下掘進作業，實現煤礦井下掘進工作的智能化、少人化的目標。圖 1 智能化成套綜掘裝備系統示意圖 1.總體配套情況建設效果 如上圖所

207、示，總體為掘錨機+第二運輸機+自移機尾系統+單軌吊系統成套方案：（1）智能掘進：遠程智能截割、截割軌跡在線監測。（2）第二運輸機：將物料轉運至自移機尾上方。（3）自移機尾系統：獨立的液壓系統，可以自行邁步前移，不需掘錨機后退拖拽；增加補打錨桿機構，用于后方錨桿施工。（4）單軌吊系統：單軌吊系統安裝在巷道的上方，不占用下方空間，并且在單軌吊上增加超前鉆探和錨桿系統，用于探水和探瓦斯，錨桿系統可以進行錨桿作業。（5）協同控制：協同控制成套設備，達到協調、連續、高效、安全運行的目的。（6）錨護平行作業：掘錨機在前面打部分錨桿，其他部件在后面補打錨桿、錨索，根據頂板條件，按同節拍作業時間分解前、后錨桿

208、作業，實現錨護平行作全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 111 業。掘錨機主要是在掘進機基礎上增加兩部機載錨桿鉆機，同時優化整體結構，實現一體化作業。圖 2 掘進機 自移機尾的末段有液壓泵站，液壓缸實現機尾邁步前移與橫移功能。三運機尾向前移動時，不再需要掘錨機后退拖拽機尾，自移機尾自帶動力，可以自己邁步前移，為掘錨機節省時間，提高掘進效率。自移機尾后方增設錨桿機構，錨桿機構可以用于補打錨桿或錨索，減少人工操作，見圖 3。圖 3 自移機尾 補打錨桿機構安裝在自移機尾上方，用于后方錨桿或錨索的補充施工，可有效減少人員搬運錨桿機帶來的高強度勞動。整體與掘錨機錨桿部一致，保

209、證通用性，減少配件數量。單軌吊系統整體結構，見圖 4，主要分為三大部分：（1）蓄電池單軌吊（2）錨桿機構（3）超前鉆探裝置 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 112 圖 4 單軌吊系統 單軌吊采用防爆特殊型蓄電池單系統，以德標 I140E/I140V 工字鋼為運輸軌道，以車載防爆鉛酸電池為動力源，與專用吊裝設備配合，來完成井下材料、設備和人員等輔助運輸任務，同時將超前鉆機安裝在設備前端，用于探水、探瓦斯，見圖 5。錨桿鉆機整機結構如圖 6 所示。圖 5 單軌吊系統 圖 6 錨桿鉆機 超前鉆探裝置鉆臂通過承載連桿、調節油缸、推動油缸連接在起吊梁上，起吊梁上方加裝兩個

210、承載起制小車，用于進行制動剎車。2.智能化控制系統部分建設效果（1）掘進裝備姿態監控與智能感知系統 整體基于慣性導航技術的掘進機定位技術。慣性導航技術是通過陀螺儀和加速度傳感計測量掘進機的三軸角速度和三軸加速度信息，通過積分運算得到掘進機的姿態與位置信息，是一種不依賴外部信息的自主導航技術，見圖 7。慣性導全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 113 航系統的無源特性特別符合在井下的使用要求，目前慣性導航系統在煤礦井下救援機器人、綜采工作面直線度測量與控制中的研究與應用正得到國內外的廣泛關注。圖 7 掘進裝備姿態監控與智能感知系統 對于掘進機位姿偏向位移的測量用激光指

211、向儀光斑檢測系統和激光測距儀實現，主要分為數據獲取和數據處理，見圖 8。圖 8 掘進機位姿偏向位移的測量原理圖 掘進機可視化系統主要由數據采集設備、數據傳輸設備、核心控制設備三部分構成，見圖 9。（2）掘進裝備定形定向截割系統 基于斷面自動截割成形控制運動學分析，提出了截割頭空間位置坐標的檢測方式，運用神經網絡控制算法等建立掘進機定位斷面自動切割控制系統，提出截割軌跡優化方法及工藝，提高掘進精度及效率。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 114 圖 9 掘進機可視化系統示意圖 掘進機的智能控制有掘進機行走部的智能路徑跟蹤和掘進機截割臂自動斷面成形截割兩部分。由此基于

212、三維重建數據、期望巷道模型和截割工藝，提出了一種基于有限狀態機切換的高階滑?？刂品椒?，并設計了控制系統。采用云端-遠程-本地三級運動控制架構，利用三維測量信息，實現截割導航與斷面自動截割。利用慣性導航系統實時獲取掘進機在空間巷道內位置關系，重建工作面作為三維地圖。根據掘進機器人當前位姿，利用隨機路圖（PRM）方法，自動規劃至截割面的運動軌跡。對于掘進機來說，巷道斷面的截割環境是全局已知、局部未知的準靜態環境，雖然截割過程中可能發生遇到夾矸的情況，需要基于多參數對夾矸位置及截割臂的位置進行描述，但是軌跡規劃是要針對掘進機的整體截割工藝流程及斷面進行設計，因此采用柵格地圖作為掘進機的環境建模模型，

213、并基于該地圖對截割軌跡進行規劃。（3）掘進系統協同控制及遠程遙控系統 掘進系統協同控制及遠程遙控技術主要包含四個系統，分別為掘進機智能控制系統、掘進機遠程可視化系統、掘進機人員定位系統、掘進機集控系統。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 115 掘進機智能控制系統 掘進機智能控制系統主要包括數據采集與傳輸單元、智能截割單元、遠程控制單元。掘進機遠程控制系統 掘進機遠程控制系統立足于新型機械產品技術領域，面向工程機械裝備制造產業，將煤炭巷道掘進技術升級換代，解決現有煤巷掘進帶來的管理、安全、環保、效率等一系列問題。系統針對巷道工作面進行研究，以一種具有實時性的掘進機機

214、身位姿參數測量系統作為基礎，提出懸臂式掘進機智能遠程控制方案，研究一種新型實用的掘進機智能遠程控制系統，能夠長期適用于現場惡劣的采掘環境，讓司機遠離粉塵和現場危險地段，改善操作人員的工作環境，減少人員傷害事故，提高掘進作業的安全性。多機協同控制系統 掘進設備的電控系統實現對設備上多電機的復合邏輯控制和保護、電磁閥控制和比例調節、傳感器數據采集、遠程遙控、圖形顯示、人機交互等功能。各設備電控系統通過無線通信裝置、機載分站 5G 模組與礦方 5G 基站完成通訊，進行數據雙向交互，實現高效快速掘進系統的協同控制，見圖 10。圖 10 多機協同控制系統（3）智能瓦斯抽放鉆機遠程集中控制系統 智能瓦斯抽

215、放鉆機遠程集中控制系統以用戶為中心，遵循安全、生產與經營管理業務線，基于私有云&公有云搭建的混合云云計算平臺基礎，提供云平臺全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 116 IaaS、PaaS、SaaS 產品服務，圍繞監測實時化、控制自動化、管理信息化、業務流轉自動化、知識模型化、決策智能化目標進行相應業務應用設計，提供煤礦智能化控制門戶、智能監控、安全生產管理、精細化運營管理、四維時空數字化服務和智能決策支持服務，實現煤礦抽采智能管控。地面遠程集中控制系統（圖 11）由礦端地面智能控制站、云端地面智能控制站和移動端智能監視站組成，通過顯示屏結合混合現實和操作桿力反饋等技

216、術實現對井下設備的遠程操控，達到親臨現場操作的感覺。其中，礦端智能控制站通過模塊化設計的嵌入式軟件，支持多種遠程通訊模式及主流工業總線，采用多項技術提高系統遠程通訊的可靠性，自診斷能力強，能監視主要硬件和軟件的工作狀態，并通過有線或無線方式傳送數據，實現設備的遠程監控和故障診斷、故障保護、故障記錄等功能。圖 11 地面遠程集中控制系統（4）智能化鉆機 智能鉆機（圖 12、13、14）采用 73*1000mm 規格的鉆桿，設計鉆孔深度300m，一次鉆桿箱裝載 300 根，鉆桿凈重大于 6t；傾角和方位角可自由調整；整體采用主機鉆車和鉆桿車分離方式。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘

217、進 案例 22 117 圖 12 智能化鉆機 圖 13 主機鉆車結構示意圖 圖 14 鉆桿車結構示意圖（5）鉆孔軌跡測量系統 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 118 利用地面空間位置測量的成熟技術，以及基于高精度姿態檢測傳感器模塊獲取鉆孔軌跡，利用成熟的無線通訊技術，實現鉆孔軌跡測量系統，實現鉆孔軌跡隨機記錄，開孔角度實時測量。鉆孔內的無磁探管將數據無線傳輸至現場測量主機上，在測量主機上可以查看、存儲、查詢所獲取的鉆孔三維軌跡及其相關參數，鉆孔軌跡測量裝置配套智能化抽采鉆機，協作開孔姿態角度調整、獲知瓦斯抽放鉆孔施工中位置偏差，在保障煤礦生產安全方面發揮積極作用

218、。（6）瓦斯抽采鉆孔群質量評價系統 瓦斯抽采鉆孔群質量評價系統（圖 15）能夠將鉆孔數據顯示為二維及三維圖，并能夠形成 Excel 數據報表，圖形軌跡能夠保存為 CAD 格式。計算機軟件能夠展示鉆孔群的設計及實鉆軌跡，形成二維及三維圖形；實現鉆孔質量評價數據化、對鉆孔和鉆孔群進行有效性評價，實測鉆孔與設計鉆孔比較分析、鉆孔質量評價標準化和輸出鉆孔竣工圖。其評價結果可以指導和修正鉆孔施工開孔參數，修正區域或局部鉆孔設計方案，從技術手段上和根本上解決打鉆空白帶問題，有效解決由于打鉆不到位而引起的煤與瓦斯突出、瓦斯超限、瓦斯爆炸等重大煤礦安全生產問題。圖 15 瓦斯抽采鉆孔群質量評價系統 二、技術特

219、點及先進性 1.5G+掘進控制技術 建設 5G 網絡后與礦上現有網絡形成清晰的組網架構、保障網絡具備良好的性能；通過 5G 模組在掘進機上的安裝和改造，實現基于 5G 的遠程低時延控制，見圖 16、17。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 119 圖 16 5G+掘進控制技術示意圖 圖 17 5G+智能掘進規劃-遠程智能控制技術 5G+掘進控制系統可實現井下環網達到 5 萬兆帶寬，且支持不更換設備的條件下，平滑升級至 10 萬兆，在國內煤礦屬領先水平；井下既建立了 5G 寬帶網絡，又建立了 NB 窄帶網絡，更加切合煤礦使用需要；全網交換機連接均可基于單、多模光纖或銅

220、介質，可按需要任意選擇；網絡采用環網結構，光纖網絡中的任何位置發生一個斷點事故均可在瞬間內完成鏈路通信的恢復；主要網絡節點設備均有主備切換，單一節點故障不影響整個網絡使用；全網基于統一、簡潔的網絡管理。同時，地面控制中心遠程控制井下掘進機指令傳輸時延不超過 50ms；井下通過遙控器遠程控制掘進機指令傳輸時延不超過 20ms；掘進機可通過地面控制中心實現遠程一鍵啟停。2.智能防卡鉆技術 智能抽采鉆機為提高鉆機防卡鉆自動化水平，增強防卡鉆效果，結合現場施工經驗，基于大數據專家庫采用人工智能算法，建立以 PID 與信號選擇器相結合的控制器，實現煤礦鉆機自動防卡鉆電液控制系統。該系統可實現回轉動力的自

221、全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 120 適應變化，避免回轉動力不足引發的卡鉆，降低了系統能量損失?？刂破鲗崟r監測回轉壓力信號，控制電液伺服閥閥芯運動，實現給進力的自適應變化；同時系統可根據回轉壓力自動判別卡鉆程度，并自動采取相應的防卡鉆措施，增強了防卡鉆的效果。通過軟件進行系統仿真試驗，驗證了自動防卡鉆電液控制系統的可行性。在自動防卡鉆電液控制系統中，PID 控制器用于回轉壓力的控制?？刂破髟O定值為 16MPa，輸入值為油壓傳感器實時反饋的回轉壓力值，偏差值為設定值減去輸入值，PID 控制器以偏差值為輸入信號，在對偏差進行比例、積分、微分運算后輸出控制信號。當回

222、轉壓力超過設定值 16MPa 時，PID 控制器通過 3 種不同形式的控制作用消除系統偏差，抑制回轉壓力持續上升。3.機器視覺伺服控制技術。利用工業六軸機械手臂應用在煤礦井下，通過視覺伺服控制系統判斷視野內是否有待抓取鉆桿，對攝像機、目標和鉆機的模型進行實時校準、實時跟蹤空間目標并獲取抓取目標的三維位姿信息，規劃抓取路徑，從而控制機械手臂對目標的準確抓取。三、智能化建設成效（一）提高勞動效率 受工綜掘工作面掘進程序繁多的影響，并且錨護作業占用時間長的影響，嚴重影響采掘比例失調，我礦創新地采用多種裝備協同同坐，并且采用多工序“分節拍”錨護方法，實現錨桿作業分散化，實現多位置錨護并行作業，大大提高

223、了巷道掘進的效率。同時綜掘工作的施工均由人工改為機械化，并增加智能化控制系統，進一步提升了煤礦井下的安全性和智能化程度。相對于傳統人工控制機械設備作業方式在效率上有了明顯的提高，為礦區智能化探索與發展打下堅實基礎。（二）加強安全保障，減輕勞動強度 為進一步提升智能化水平，我礦提出了井下 5G網絡建設，實現智能掘進 5G+遠程控制，不僅對煤礦提供強有力的無線通信網絡保障，還可為井下移動音視頻通話、井下傳感器無線通信、移動機器人巡檢、低延遲大型設備遠程控制等應用全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能掘進 案例 22 121 場景提供優質的網絡環境保障，為煤礦智能化建設提供更多無線化應用的可

224、能；光電纜及設備數量的減少，維護工作量下降；隨著自動化和智能化系統的逐步增多，維護人員在原有基礎上可維持不變甚至減少，不但提高了安全性，同時提高了作業效率、減輕了勞動強度。（三）精準施鉆，為瓦斯治理提供更加強大有效的數據支撐 普通鉆機施工過程中主要依靠人工經驗調節鉆進參數，操作人員操作技能參差不齊，鉆孔施工時出現噴孔現象或瓦斯超限時，存在安全隱患；卡鉆、掉鉆事故頻發，無法按照鉆進工況及施工工藝自動調節鉆進參數，進行自適應鉆進。智能瓦斯抽采鉆機根據抽采工藝所設定的技術參數，以及現場傳感器傳回的數據，實現抽放鉆孔的自動鉆進、退桿、自動裝卸鉆桿、自適應鉆進調節等。系統采集了包括壓力傳感器、溫度傳感器

225、、位移傳感器、編碼器、接近開關、轉速傳感器、瓦斯傳感器、一氧化碳傳感器、流量傳感器等傳感器數據，實時監測鉆機設備的數據（鉆機的打孔軌跡、鉆頭壓力、鉆孔速度、鉆孔深度、傾角度、鉆桿箱現有桿數量、存取機器手臂位置），并且該數據通過網絡上傳到地面控制站，實時顯示進退鉆過程中的狀態，再結合經驗數據（推進壓力、鉆速、圖像分析等）預防卡鉆、噴鉆。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 122 第三章 智能采煤 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 23 123 案例 23 保德煤礦基于 F5G 網絡的采放協同工作面 主要完成單位：國能神東煤炭集團有限責任公司 一、主要建設內

226、容 結合國能神東煤炭公司保德煤礦 81309 綜放工作面地質條件、裝備進行研究，以智能煤礦為依托，建設智能控制平臺、網絡平臺（F5G 網絡、5G 網絡），融合采放協同工藝、煤矸識別、智能放煤、自動找直、人員定位、機架安全聯動、瓦斯安全聯動等技術，最終為 81309 綜放工作面提供一個智能化綜放解決方案及應用實現。首先，在礦井規模部署 F5G 工業光網絡，顛覆網絡架構、將逐級匯聚的傳統三級網絡簡化為一跳上井的新型二級網絡。井上設備ORH（Optical Ring Head，光環網頭端設備）提供多個萬兆接口，井下設備ORE（Optical Ring End，光環網末端設備）支持上行萬兆/下行千兆，

227、ORH 和ORE 之間連接采用 ORP（Optical Ring Passive，光環網無源設備），實現井下業務一跳到井上。創新性的與現有井下綜合分站相融合，ORE 安裝在綜合分站，滿足綜合分站里人員定位、語音廣播、溫度及振動傳感、視頻監控等業務接入綜合承載需求。此外，利用井下光纜資源，同一個光纜不同光纖，實現 1+1 芯（主備）光纖從井上機房直達綜采面，通過 F5G 網絡實現綜采面的萬兆視頻專線。其次，通過搭載防爆視覺傳感器，建設具有視覺巡檢掃描與工作面建模功能的巡檢機器人，實現回采工作面高精度三維動態地質模型實時調整；提出煤矸圖像高效預處理與精準識別算法，開發適用于綜放工作面高粉塵環境的長

228、效防塵、主動除塵的智能攝像頭；研究煤礦煤矸的視頻圖像數據特點，通過卷積神經網絡對樣本圖像數據進行半監督學習，提取煤、矸目標的視覺特征，建立起煤、矸目標對象的檢測、識別模型；研究基于煤礦煤矸特點的振動傳感頻率與時域能量分布特點，通過試驗給出合理的煤矸識別頻率區間；形成基于振動、視頻信號的煤矸識別，實現綜放開采智能化控制；最后在膠帶輸送機機尾全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 23 124 安設灰分儀，實現放煤效果的實時檢驗。在上述智能化項目建設的基礎上，建立自動化放煤模式下的多放煤口協同冒放理論，建立采放協調智能放煤算法及工藝模型，開發采放協調綜放工作面的智能放煤決策算法，

229、開發透明開采智能綜放控制系統軟件，形成透明開采智能綜放控制系統，最終實現“智能采放、遠程干預”。二、技術特點及先進性 1.F5G 工業光網絡采用兩層網絡架構，全光工業網終端萬兆上聯，一跳上井，支持視頻傳輸網、遠程控制網、安全監控網、人員定位網等系統的業務統一接入的智能化傳輸高速低時延通道。2.采用先進的 LASC 高精度三維慣導系統對采煤機進行定位，不受粉塵、光照等因素干擾，能夠自主全天候獲取采煤機實時姿態，全工作面通過推移控制邏輯閥基于提出的“一刀檢測、一刀找直”的方案實現支架自動高精度找直控制。3.應用智能煤礦云網融合技術，建設井下 5G 移動網絡、高速固網快速接入云平臺，實現策略統一調度

230、，資源高效訪問，提升綜放系統調度和指揮的效率。4.通過研究磁探傷技術，實時對刮板機的斷鏈情況進行監測，同時融合工作面三機設備的健康狀態監測、采煤機及三機的集中定點潤滑系統，為工作面設備健康運行保駕護航。5.巡檢裝置具備搭載高清攝像儀、紅外熱成像攝像儀、三維激光掃描雷達、位置檢測系統、通訊系統的功能，結合軌道系統實現跟機同行走、同步高清視頻和高清紅外視頻拍攝、工作面三維激光掃描建模，為構建三維透明工作面提供基礎數據。6.開發適用于綜放工作面高粉塵環境的采集頻率大于 20 幀/s，COMS 傳感器靶面尺寸 2/3 英寸的智能攝像頭，開發煤矸圖像高效預處理與精準識別算法，同時基于煤矸灰度圖像特征實現

231、煤矸識別。7.開發高頻采集振動傳感器，通過研究煤矸沖擊振動信號的預處理與分析方法，獲得能夠表征放煤過程的特征參量及其識別算法。8.解決智能化采放協調控制機理與方法的科學問題，建立自動化放煤模式下全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 23 125 的多放煤口協同冒放理論，建立采放協調智能放煤算法及工藝模型，開發采放協調綜放工作面的智能放煤決策算法。通過創造性的結合多種智能控制算法，實現對采煤機智能放煤控制，實現綜放工作面的“智能采放、少人干預”，最終將保德煤礦 81309 工作面建成高級智能化綜放工作面，并在行業內推廣應用。三、智能化建設成效 通過一年多的系統建設，保德煤礦

232、F5G 網絡優勢初步顯現，在行業內首次將現有綜合分站和 ORE 設備融合集成，實現了礦井現有通信網絡的平滑升級，為礦井生產數據上傳、視頻流等數據提供了高可靠、大鏈接、低延時的重要保障。81309 綜放工作面已實現采煤機記憶割煤、自主導航、自動噴霧，液壓支架實現了自動跟機拉架、自動收打互幫、自動推溜和采煤機的協同作業，三機已實現遠程控制和一鍵啟動，地面和井下監控中心已具備實時監控和遠程操作，工作面已實現 5G 網絡全覆蓋；初步實現了自動放煤，已完成按時間放煤和記憶放煤的控制邏輯，并且達到放煤與后部刮板運輸機的智能聯動；完成了自動找直功能驗證，lasc 系統的調試，實現每刀后的數據準確生成率；完成

233、工作面三維智能巡檢機器人的安裝與調試，為透明開采和采煤機遠程控制奠定了堅實基礎；實現了前、后部運輸機機頭大塊煤的視頻識別、采煤機滾筒、護幫板回收狀態的視頻識別、人員進入危險區域的視頻識別和預警；采用UWB的定位系統，實現人員接近防護、人員軌跡、采煤機軌跡的數據查詢。目前 81309 智能化綜放工作面單班作業人數由原來的 13 人減少為單班 7 人常態化作業。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 24 126 案例 24 金鳳煤礦透明化綜采工作面 主要完成單位：國家能源集團寧夏煤業有限責任公司 一、主要建設內容 煤礦智能化建設指南（2021 年版）中智能采煤系統架設內容為根據

234、煤層賦存條件、工作面設計參數、產能指標等要求，建設不同模式的智能化采煤工作面：薄煤層和中厚煤層智能化少人開采模式、大采高工作面人機環智能耦合高效綜采模式、放頂煤工作面智能化操控割煤+人工干預輔助放煤模式、復雜條件智能化+機械化開采模式。其中，條件適宜的薄及中厚煤層實現智能化少人開采，逐步推廣應用采煤機自適應截割、液壓支架自適應支護、智能放頂煤、刮板輸送機智能運輸、智能供液、綜采設備群智能協同控制等技術。鼓勵條件適宜的工作面應用基于地質模型的智能化開采實踐。國家能源集團寧夏煤業有限責任公司金鳳煤礦在建設透明開采工作面之前，所有自動化工作面采用采煤機記憶截割+液壓支架自動跟機移架模式，作面采用SA

235、M 綜采自動化控制系統，通過融合采煤機智能記憶割煤控制，液壓支架跟隨采煤機自動移架支護、推移刮板輸送機控制，工作面設備可視化視頻監控，無線以太網數據傳輸，基于慣性導航技術的工作面自動找直控制、綜采設備集中控制等功能，建立綜采成套裝備自動化控制系統，實現在工作面監控中心和地面調度中心對工作面設備進行自動化監測控制。金鳳煤礦 011815 工作面位于金鳳煤礦一分區，回采煤層為 18 煤，采用綜合機械化一次采全高，走向長壁后退式采煤方法，全部垮落法管理煤層頂板。工作面走向長度 838.2m，傾向長度 288.36m，煤層厚度 2.8-3.4m，平均厚度 3.1m，煤層傾角 216，平均傾角 9，01

236、1815 工作面回風巷、機巷、切眼掘進期間共計揭露斷層 9 條，全部為正斷層，可采范圍內為 9 條，工作面采高為 3.40m。金鳳煤礦 011815 透明化綜采工作面采用鉆孔雷達勘探、槽波勘探等技術進行工作面精確建模，結合礦井原有地質、鉆孔、三維地震等資料，開展三維地震全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 24 127 數據解釋。利用地震多屬性數據綜合解釋研究區的斷裂系統，精細刻畫斷層、裂縫及裂隙的形態和展布；利用三維地震高精度反演技術預測煤系地層包括煤巖在內的各巖層厚度及其展布狀況。融合斷裂系統、煤系地層解釋成果數據，構建開采區地質模型，為智能開采的透明工作面構建提供參考

237、和基礎數據。011815 工作面建模全局視角如圖 1。圖 1 011815 工作面建模全局視角 金鳳煤礦 011815 透明化工作面是構建面向煤礦智能開采的綜采工作面高精度三維動態地質模型，建立數字孿生工作面，并實現模型的動態修正。研究面向智能開采的工作面及巷道成套開采裝備實時數據驅動的三維模型構建技術，在開采工作面復雜條件下，實現移動設備的空間絕對位置快速測定方法。研究基于“透明工作面”地質模型的割煤基線實時生成技術、基于“透明工作面”地質模型的工作面直線度基線實時生成技術研究、基于“透明工作面”地質模型的工作面俯仰采控制基線實時生成技術，提供給控制系統下一刀截割模板數據，指導采煤機、液壓支

238、架等設備的自適應開采。最終形成三維可視乎智能開采管控平臺，實現對綜采設備及地質模型的動態可視化管控功能。數字孿生控制界面如圖 2。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 24 128 圖 2 數字孿生控制界面 通過項目的研究，形成透明化工作面核心技術和主要平臺實現國產化，形成了透明化自適應智能開采成套技術，初步實現“基于大地坐標的自適應智能采煤”目標，確保在裝備智能化的基礎上，實現智能開采的地表或遠程“決策在線化，控制協同化”，為煤礦工人變為采礦員，最終實現少人或無人采煤奠定堅實的高科技基礎。二、技術特點及先進性 金鳳煤礦 011815 工作面構建工作面模型的過程中采用法國斯

239、倫貝謝 Petrel地震解釋與測井軟件技術，開展三維地震數據精細解釋工作，技術包括三維地震數據的疊前偏移處理、三維地震數據的加密解釋，同時利用地震波運動學和動力學信息進行三維地震數據的動態解釋。該方法的核心技術就是基于貝葉斯判別的馬爾可夫鏈蒙特卡洛地質統計學反演。這種反演方法有別于一般的確定性反演和普通地質統計學反演，充分利用了地質信息、地震信息、巖石物理信息，通過對其進行充分融合，得到高分辨率地質模型。具體工作如下：1.開展三維地震數據和鉆孔數據的質量控制分析工作，進行該煤層解釋的可行性分析，主要包括鉆孔數據評價和地震數據頻譜分析；2.以巖石物理分析為基礎，利用鉆孔與地震標定建立三維地震數據

240、與鉆孔數據的聯系，進而開展疊后反演工作;3.結合反演成果和地震相干、曲率等屬性，開展煤層三維立體精細解釋；全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 24 129 4.結合區域內煤層以及頂底板巖性和厚度特點，開展高分辨的疊后地質統計學反演。該反演可以精細的刻畫煤層厚度及頂底板厚度與巖性，對于煤系地層解釋構造成果分辨率遠高于常規地震解釋；5.分析鉆孔、地震、地質資料對地質模型精度的影響，利用斷裂系統、煤系地層巖性及厚度等成果數據，對開采區內煤系地層進行精細地質建模，重點解決開采區內各種類型斷層和煤層、地層的一體化快速建模。金鳳煤礦透明開采工作面率先提出基于三維透明化工作面的智能開采

241、控制技術，基于歷史和最新的鉆探、地震、生產、煤巖層探測等數據，自動構建“透明工作面”地質模型；綜合采用數字化、信息化、網絡技術構建工作面的智能開采系統，與“透明工作面”的三維信息充分融合，實現自適應的割煤和設備的連續推進，保障工作面的連續生產。平臺配套復雜煤層條件的智能化開采成套裝備，引領該領域研究發展方向，項目整體達到國際領先技術水平，形成煤礦智能開采的成套技術體系，適用于同等煤礦煤層賦存條件，全面提升煤炭行業開采水平和安全保障能力。三、智能化建設成效 金鳳煤礦在建設 011815 透明開采工作面過程中構建了基于 GIS 的透明化工作面智能開采與安全管控平臺，建立了高精度的透明化工作面地質模

242、型，利用 5G技術集成工作面成套裝備和人員的實時數據、慣導系統定位信息，利用人工測量及傳感器實時數據動態修正工作面地質體和煤巖層數據模型，為工作面控制系統提供采煤截割線、直線度基線、俯仰采基線，指導工作面裝備在復雜地質條件下的少人或無人自適應開采，為工作面實現煤礦智能開采的提供了必要的基礎條件。本工作面研究最終實現少人或無人開采，建立了基于網絡技術的遠程可視化管控，構建了透明化工作面和數字孿生系統，提供可視化的三維交互式操作平臺，實現對井上下工作環境、機電設備和礦體的實時控制和決策，為操作人員提供了重要的輔助決策依據。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 25 130 案例

243、 25 華寧煤礦一次采全高智能化工作面 主要完成單位：山西華寧焦煤有限責任公司 一、主要建設內容 山西華寧焦煤有限責任公司（以下簡稱“華寧公司”）在智能化發展方面始終以堅持“機械化換人、自動化減人、智能化作業”的發展理念，圍繞“安全、高效、綠色、智能”的創新發展理念，以“信息化、數字化、網絡化、智能化”為手段，堅持管理創新與合作創新。2019 年，建成 6.3m 大采高智能化工作面，達到了設備就地、集中、遠程三級網絡管理，大大降低作業人員勞動強度，減少了現場作業人員數量，提高了作業安全性和工作效率，全員日工效達到 145.8 噸/人，綜采隊勞動組織由“三八制”調整為“四六制”，取消了夜班生產，

244、實現了一周雙休和法定節假日休假。根據國家發展改革委、國家能源局等八部委關于加快煤礦智能化發展的指導意見 和國家能源局全國煤礦智能化建設現場推進會精神，山西省市場監督管理局發布了智能煤礦建設規范，其中提出了多項煤礦智能化建設的發展方向和建設原則。為響應號召和嚴格落實集團公司要求，圍繞“安全、綠色、高效、智能”主攻方向，堅持“機械化換人、信息化減人、智能化少人”的發展理念，以引領行業智能化發展方向，建設世界一流能源企業為目標，華寧公司堅持管理創新與合作創新，加大智能化關鍵技術攻關與工程實踐力度，堅持“前瞻性、先進性、可靠性、實用性、開放性”的原則，吸收國內外成熟、先進的智能化技術，致力于智能化建設

245、。二、技術特點及先進性 以黨建為引領，高起點、高標準、高質量推進，全力打造中煤集團一次采全高智能化綜采工作面的精品工程、示范工程、標桿工程。實施過程中完成智能化技術改造 31 項，總結各項成果 80 余項，打造“兩巷五線兩齊一色、工作面九線一齊一色”（圖 1、圖 2）的工作理念，做到有標準、有考核、有驗收，堅持從全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 25 131 每個細小環節抓起，做到工程“安裝一段、達標一段、驗收一段”，打造了 22109、22106、22111 智能化工作面安裝精品工程。圖 1 工作面兩巷“五線、兩齊、一色”圖 2 工作面“九線一齊一色”（一）工作面人員

246、精準定位 工作面人員精準定位系統具有工作面“人機環”閉鎖聯動功能，能準確的根據不同工種人員在工作面的具體位置和設備的安全距離有效的對設備進行閉鎖。（二）皮帶機尾自移 皮帶機自移機尾自移實現了高產高效工作面順槽轉載機與帶式輸送機尾的快速推移和正確搭接，滿足工作面高進度、快推進的需要，同時該裝置具有膠帶跑偏調整、調高、轉載機推移方向校正和自行前移等功能，保證順槽轉載的通暢和銜接。由 8 個兩位兩通閥分別控制在四個調平缸、兩個推移缸，四個側移缸和兩個調高缸上，各油缸以高壓乳化液為動力，液壓系統工作壓力不低于 20MPa，而且在四個調平缸進液回路（升起機架）設有液壓單向閥，以保證機架維持所要求的狀態，

247、而不至導致機架在自重壓力下自行下落。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 25 132（三）割三角煤工藝及自移架 整個工作面采煤機割煤過程軌跡呈現 z 字形，先行采煤機割透整個工作面，然后由液壓支架推行形成三角煤彎曲段，采煤機斜切進刀，然后回刀吃掉三角煤，完成完整一刀的采煤過程；液壓支架跟隨采煤機位置進行跟機作業，采用提前過架支撐，實現三角煤割煤過程中的超前支護，采煤機到達指定位置后等待支架動作完成信號，采煤機接收到支架完成信號后進行下一步指令，建立閉環的控制系統。（四）前部刮板運輸機機尾自動張緊 自動張緊系統的工作原理為根據壓力傳感器所采集的數據判斷伸出閥或者收縮閥的動作

248、。其中，液壓泵站為整個系統的動力源，伸出閥和收縮閥為整個系統的執行機構，通過其液壓缸的收縮和伸出來控制伸縮機尾的收縮和伸出。為保證系統的穩定運行，當乳化液壓力超過限值時，減壓閥動作以達到減壓的目的。（五）支架防碰撞 采煤機記憶切割模式運行時，通過機器視覺方式及傳感器檢測方式相結合，對液壓支架側護板收縮情況進行感知，液壓支架側護板距離采煤機前滾筒 5 架時采煤機正常速度運行，距離 3 架時采煤機減速 50%，距離 2 架時采煤機停止運行。（六）煤量自動監測 通過煤量掃描儀對通過刮板輸送機和轉載機的煤量進行掃描，通過對采煤機采高、行走速度、截深、電流、刮板輸送機電流、電壓、運行速度等數據采集和分析

249、，實現刮板輸送機實時煤量的計算，實時掌握刮板輸送機的煤量數據，為刮板輸送機運行過程中根據煤量自動調速提供數據基礎。（七）采煤機傾角傳感器改進 將傾角傳感器從油缸位置改進到采煤機機械搖臂，通過在采煤機機械搖臂上安裝高精度的傾角傳感器，能夠及時準確檢測機械搖臂的橫滾角和俯仰角的動作信號，并通過數字方式，將監測到的搖臂角度數據，傳送至操作系統，以便操作人員及時調整設備姿態。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 25 133（八）安全監控智能聯動 實時監測綜采工作面運、回上隅角、采煤機周圍瓦斯濃度，將瓦斯濃度上傳至采煤機綜合控制平臺，控制平臺根據瓦斯濃度控制采煤機的運行速度。三、智

250、能化建設成效（一）工效大幅提升，推行正規循環作業 一次采全高智能化開采設備的應用極大提高了勞動生產率，勞動組織由放頂煤開采時“三八制”調整為“四六制”，取消了夜班生產，并且實現了一周雙休，原煤回采工效提升了 46.4%，日工效達到 145.8 噸/人，實現了“少時則安”的目標。（二）減輕勞動強度，實現安全高效生產 一是一次采全高工作面相比放頂煤工作面減少了放煤工序，且通風斷面增大，上隅角瓦斯得到有效管理；二是增設跟機自動化噴霧系統，有效降低了工作面煤塵；三是沿頂、底板回采，回采期間頂板更加穩定可靠，安全系數進一步提升。四是通過在地面控制中心或順槽控制中心操控采煤作業，將工人從艱苦的環境中解放出

251、來，從高強度體力勞動中解放出來，大幅度的降低了員工的勞動強度，保護從業人員安全健康。（三）推進智能生產，實現減員增效 通過一次采全高智能化設備的應用，實現了在調度指揮中心、井下專用操作集控室即可實時監控、操作設備運行，進入割煤、拉架等自動化生產流程，直接減少生產環節流程及現場作業人員，實現了本質安全。綜采隊由原放頂煤期間的定員 124 人減至 87 人，生產班期間，集控室操作工 1 人，采煤機巡視工 1 人，支架巡視工 2 人，三機巡視工 1 人，膠帶機巡視工 1 人，初步達到了減人效果。（四）提高資源回收，增加企業經濟效益 一是工作面回采率由放頂煤時 93%提升至 97%，增加 4%。多回收

252、煤炭資源11.1 萬噸，按照全年預算煤炭價格 893 元/噸，將增加收入 9 900 萬元；二是精煤回收率由放頂煤時 65%提升至 73%，提升 8%，精煤回收增加 21 萬噸，按照全年預算精煤價格 1223 元/噸，將增加收入 2.56 億元；三是矸石排放量減小，降低矸石排放費用。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 26 134 案例 26 納林河二號煤礦基于地質融合慣導的智能綜采系統 主要完成單位：中煤西北能源化工集團有限公司 一、主要建設內容（一）煤機路徑規劃 實現目標數據的刀數根據目標數據與現工作面數據對比確定，通過路徑規劃可實現工作面的平穩推進，當路徑規劃完畢后

253、，艾柯夫采煤機在固定位置或啟機位置向 IFC 系統發出數據請求，IFC 系統會將系統規劃好的每一刀數據通過Ethernet/IP 協議下發給煤機，至此便完成了煤機的路徑規劃割煤。在割煤過程中，煤機根據各支架處的規劃數據結合煤機數據狀態表，驅動煤機在工作面的各觸發點執行相應指令，完成對煤層的路徑規劃切割。為了使割煤順利進行，煤機在運動過程中會根據復雜的地質條件使用相應的傳感器對煤機本身的動作和姿態作相應調整。割煤過程中，煤機因底板的變化產生橫向或縱向傾斜時，煤機通過自身的傾角傳感器進行傾角補償，防止臥刀或漂刀，使煤機保持在合理狀態。由于地質條件復雜多變，煤機運行的速度也會受到影響，集控臺崗位工通

254、過視頻觀察截割搖臂的抖動情況，在不影響自動化情況下對采煤機進行遠程降速，實現煤機自動截割。（二）三維建模 工控平臺上位機可根據陀螺儀獲取的當前工作面數據與目標刀數據進行三維建模，從而形成“三維數據模型”，在割煤過程中，marco 可通過讀取煤機實時數據和陀螺儀反饋的煤機實時數據進行割煤。所有臥底量、提刀量、采高可通過 marcoifc 平臺算法結合規劃路徑實現；在煤機司機跟機過程中，可根據實際割煤情況，通過支架控制器適當調整下一刀或后幾刀的局部數據，從而生成新的三維模型。并且三維模型具有糾錯功能，以保證工作面平穩推進。（三）兩巷超前支架自移 滑移支架自移：工作面膠運順槽使用兩組滑移支架進行超前

255、支護，當工作面全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 26 135 推移機頭完畢后，觸發滑移支架自動推移程序，第一組滑移支架控制器報警并進行自移，自移時，第一組支架 1、3 組立柱作降移升動作向前移動一個步距，之后，2、4 組立柱做出同樣動作完成自移。當第一組移動完畢后，第二組滑移支架控制器開始報警并按照第一組滑移支架移動步驟完成自移?；仫L超前支架自移：工作面回風順槽使用 4 臺垛式支架進行超前支護，當工作面推移機尾完畢后，自動觸發垛式支架自移程序第一臺滑移支架控制器開始報警并進行自移，當第二次推移機尾完畢后，第二臺垛式支架開始自移，然后第一臺垛式支架再進行自移，以此類推。（

256、四）皮帶自移機尾 當推移轉載機觸發推移油缸接近傳感器后，皮帶機尾自移系統通過配置電液控制器、跑偏傳感器、立缸行程傳感器、水平缸行程傳感器、傾角傳感器、實現自移機尾自動向前推移，并進行自動調平。（五）設備列車自移 設備列車自移包括軌道自移、板車自移、全自動自移，通過時間參數控制抱閘、驅動、推移等動作。該系統具備：就地控制、遙控器控制、集控室遠程控制三種控制模式，同時在設備列車上配備視頻監控系統，將實時畫面傳輸至及集控室、地面調度中心進行整體監控，結合語音報警功能實現設備列車的智能自移。二、技術特點及先進性（一）“以架調溜”的自動調直方法 在回采時，上位機根據慣導與里程計的位姿檢測系統形成刮板輸送

257、機曲線和根據液壓支架推移桿信息形成液壓支架曲線，并根據刮板輸送機曲線與液壓支架曲線對比計算下一刀的液壓支架推移補償量，從而實現工作面自動調直，井下試驗結果為工作面自動調直的最大直線度誤差為 30cm，攻克了因少推溜導致采煤機割支架頂梁而無法上刀的難題，如圖 1 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 26 136 圖 1 工作面自動調直流程（二）自動加刀和甩刀方法 針對工作面復雜煤層開采，提供一種自動化加刀和甩刀的工藝及系統，采用支架輔助的采煤系統，由采煤機、液壓支架、刮板輸送機組成，如圖 2 所示。在割煤過程中，由于工作面的推進速度較快，出現的機頭和機尾推進度不一致、

258、輸送機上竄下滑等問題，通過及時安排加刀和甩刀整工作面推進方向和推進度，保證工作面支架齊直。圖 2 智能化采煤自動加刀和甩刀的工藝示意圖（三）自動擺底調技術 通過人工巡視的方式掌握工作面推進時運輸機的竄動、架型和架間距情況，根據采煤工作面的實際情況，在集控中心上位機合理的選擇支架擺底調功能和控制模式對支架進行連續調整，直至工作面運輸機、支架架型符合安全生產標準化要求。（四）兩巷超前支架與端頭支架自動跟機移架技術 根據綜采工作面現場實際情況，決定自動跟機移架推溜動作的執行順序，采用成組推溜方式，從第 16 架開始推溜。工作面煤壁和頂板條件較好時，無嚴重片幫和冒頂時，執行先移架后推溜；工作面煤壁和頂

259、板條件較差，片幫和冒頂嚴全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 26 137 重時，工作面支架需全部拉超前架加強頂板和幫部支護，執行先推溜后拉架。通過工作面滑移支架和垛式支架，實現兩巷支架按照預定模式向前自移。（五）液壓支架遠程智能化控制研究 在順槽控制中心對綜采工作面液壓支架進行單動作和成組動作控制，結合采煤機位置，兩巷超前架、端頭支架和中間支架均可實現自動跟機移架。對液壓支架實施自動控制；對系統參數進行修改或程序進行升級；實時記錄液壓支架的運行狀態參數，根據人工操作的工藝和動作，對實時運行狀態進行模擬顯示，歷史數據查詢。（六）刮板輸送機直線度精確檢測技術 采用 RFID

260、射頻，行程傳感器實現工作面精確定位，以及輔助慣性導航技術修正的工作面精確定位技術，如圖 3 所示。原理：采用 RFID 技術確定采煤機實時位置，通過編碼器對由 RFID 技術確定采煤機位置校準工控平臺推導出板運輸機位置曲線，輔助以慣導技術對工作面刮板運輸機位置曲線校準，實現工作面精確定位功能。圖 3 工作面精確定位技術（七）工作面帶式輸送機自移機尾和糾偏技術 為了使皮帶橫向跑偏位移自動減少，防止皮帶撕裂，同時提高效率和消除人員工作中的隱患和危險，提出了一種膠運順槽皮帶機尾橫向跑偏自動調整方法，如圖 4 所示，當跑偏傳感器檢測到皮帶跑偏時，系統將尾端架的滑架收起，通過水平油缸將滑架沿跑偏方向推出

261、并得到的相應的補償位移，之后將滑架落地并支全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 26 138 撐起尾端架，由水平缸推移滑座向偏移方向移動相應的補償位移，皮帶的跑偏位移與尾端架的補償位移相互抵消，糾正皮帶跑偏。整個過程都由系統根據傳感器的反饋自動進行調節，提高效率并減少工作人員的危險程度。自移機尾調整跑偏傳感器尾端架立缸抬升滑架跑偏水平缸推移滑架伸出立缸伸出抬起尾端架水平缸推移尾端架停止動作超程(大于200mm）行程傳感器未超程（10mm-200mm)自移機尾調整結束未跑偏 圖 3 膠運順槽皮帶機尾橫向跑偏自動調整方法 三、智能化建設成效 隨著程序及工藝的進一步測試優化，從開

262、始 3 小時 40 分鐘割 2 刀煤，到穩定在 3 刀 3.5 小時完成，單班最大割煤刀數 7 刀。該智能化綜采工作面實現了全工作面程序割煤和跟機自動化，普通綜采工作面人工操作時，工作面正常作業人員至少需要 11 人，采用智能化回采后，工作面單班生產僅需要 5 人，煤機、支架巡視工 1 人、班長 1 人、機頭、機尾巡檢各 1 人、控制臺需要 1 人，工作面人員主要是調整和監護設備運行，設備所有動作自動完成。項目的順利實施，促進了煤礦開采技術的進步，探索了一條工作面智能化開采的路子，對探索中厚層工作面智能化開采的推廣具有重大意義，同時也為解決蒙陜地區煤層具有沖擊傾向性礦井地安全高效開采問題提供了

263、新思路。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 27 139 案例 27 王家嶺煤礦智能化綜放工作面 主要完成單位：中煤華晉集團有限公司 一、主要建設內容 以“智能放煤機理-智能放煤方法與工藝智能放煤控制技術-智能放煤系統裝備-工程示范”為主線，基于厚煤層綜放開采頂煤體破碎與冒放機理、采放協調控制機理與方法和放煤過程控制原理，研究了厚煤層協同智能放煤工藝決策、多模式融合的智能化放煤控制機理，并研發了智能協調控制關鍵技術與裝備，建立智能綜放工作面示范工程。先后經歷 12309、12302、12313、12303、12315 和12316 六個工作面應用，提高綜放工作面智能化水平

264、，達到減人提效增安的目的。主要建設內容如下所示：（一）采放機理研究 基于有限差分及顆粒流耦合數值方法，利用 FLAC3D 及 PFC3D 數值模擬平臺，借助 Fish 語言編程，開發了以“隨機自由落體-逐步伺服夯實”的耦合建模方法、“實時壓力監控-支架自動增阻”的放煤支架全歷程模擬方法、“煤矸動態識別-自主關窗判別”的放煤控制數值模擬方法為核心的采、放動態全歷程一體化模擬技術，為后續綜放開采基礎理論的研究提供了技術支撐。依據采放協調工藝原理，確定了智能綜放面割煤速度、放煤時間、不同位置放煤口數目，獲得了綜放工作面產能、時間協調關系。（二）大數據專家決策系統建設 鑒于設備采集的數據來自不同系統，

265、且不同系統間無論是結構還是數據收發方式都存在一定區別，數據結構也未有統一標準，因此大數據健康管理平臺采集過程中需要對多元、多系統數據進行異構處理，形成統一的數據源和數據格式，便于系統分析和調用。案例采用 StreamSets 實現數據交換平臺，外出系統外部數據源到結構化數據庫的數據交換和同步。建立的大數據專家決策系統（如圖 1 所示），實現對工作面設備數據的價值挖掘，系統具有故障診斷、預警、自學習等全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 27 140 功能，構建設備全生命周期健康監測模型，減少生產過程設備故障率，間接提高生產效率。圖 1 大數據專家決策系統（三）井上下協同控制

266、系統建設 通過大量實踐，綜放工作面智能化開采技術研究與應用將采煤機控制系統、支架電液控制系統、工作面運輸控制系統、三機通信控制系統、泵站控制系統及供電系統有機結合，實現對綜合機械化綜放工作面設備的協調管理與集中控制，如圖 2 所示。采煤機以記憶割煤為主，人工遠程干預為輔；液壓支架以跟隨采煤機自動序列（前端跟機開采、后端跟機放煤）動作為主，記憶放煤、多輪放煤、遠程放煤控制為輔；綜采運輸設備實現集中自動化控制。本案例實現了集視頻、語音、遠程集中控制為一體綜采工作面裝備遠程控制，實現工作面采煤機、刮板運輸機和自動化放煤等設備的聯動控制和關聯閉鎖等功能。圖 2 井上下協同控制系統 主要工作經驗如下所示

267、：1.建立“產-學-研”閉環技術發展模式。軟硬件設備依托中煤集團裝備制造優勢保障設備穩定運行，各項技術依托中煤集團研究院技術支持推動生產工藝的全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 27 141 革新，“采放機理”、“自動放煤”等技術依托國內采礦智能院校重難點攻關。以生產應用為導向，推動智能化技術落地生根。2.建立以主要領導為核心的工作組，倒排時間節點，下發管理制度，穩步推定工作面智能化建設。制定智能化常態作業推進方案，針對使用率、應用效果等指標設置進階性獎懲機制和后評價機制，持續提升智能化設備及系統的可靠、適用，把減員、提效、增安落到實處。3.建立技術反饋優化機制，依據生產

268、過程優化各項技術。例：慣性導航系統加裝減振裝置與后備電源，并增加數據維度，提高慣性導航系統精度與穩定性。二、技術特點及先進性 1.頂煤破碎及運移全歷程模擬技術 傳統的放頂煤模擬技術采用采、放單獨工況進行計算，無法實現支架與圍巖的耦合作用過程，本案例基于有限差分程序，開發了放頂煤液壓支架工作阻力全歷程模擬方法，獲得了高水平應力條件下頂煤主應力驅動路徑；結合工業 CT 掃描數據為基礎，運用 Sobel 均值濾波及空域銳化算法，采用 Matlab 程序開發了原生裂隙三維重構方法，借助 PFC3D 程序，建立了裂隙煤體三維數值模型，基于頂煤應力邊界條件，反演了其裂隙演化過程。2.采放協調智能放煤工藝及

269、方法方面 國內外關于采放協調工藝的研究多依據采放協調工藝原理，確定了智能綜放面割煤速度、放煤時間、不同位置放煤口數目，獲得了綜放工作面產能、工序間的協調關系，而本案例在此基礎上，建立了綜放工作面煤機不同運行階段割煤、移架、放煤等主要工序位置協調關系，為智能化綜放工藝參數設計提供了依據。3.智能化放煤控制關鍵技術與裝備方面 本案例基于煤矸振動信息特征，研制了煤矸識別傳感器，設計了多元放煤控制功能模塊；構建了高仿真度工作面三維虛擬現實與人員智能定位感知的智能化放煤輔助系統，實現了綜放工作面智能化放煤全景展示。研發了頂煤精準預探測空間掃描技術、支架放煤機構尾梁、插板精準測量與整體姿態三維展示技術，建

270、立了支架放煤機構防碰撞模型，實現了厚煤層綜放工作面放煤機構精準監測。研全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 27 142 發了一套基于放頂煤開采技術的慣性導航系統，實現了橫滾、水平、俯仰三個方向精度均小于 50mm；基于 SparK 技術的 SVM 算法，有效解決了工作面綜采設備無效數據的過濾和有效數據的提取，實現了對綜采設備的工況數據的有效采集和分析。三、智能化建設成效 1.采煤工作面實現減人 30%，工效達 181 噸/工，達到了礦井減員提效的目的，同時將職工從操作工變為巡視工，并從危險的工作采場解放到相對安全的監控中心，在進一步節約了人工投入的同時，全面提高生產作業安

271、全性，。2.采用智能化綜放技術后，生產能力較之前有明顯的提升，年生產能力提高了 96 萬 t/a。3.綜放智能化綜采技術的成功應用，標志著智能化技術在除薄煤層、中厚煤層以外，厚煤層綜放工作面的全方面的應用，形成了覆蓋智能化開采完備的示范工程體系，為行業、國家國家和煤炭行業推廣智能化少人開采技術掃清了障礙。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 28 143 案例 28 轉龍灣煤礦中厚超長千萬噸級智能綜采工作面 主要完成單位：山東能源兗礦能源集團股份有限公司 一、主要建設內容（一）項目背景及目標 1.項目背景 煤礦產業的快速發展引進了越來越多的現代化技術，而本身的開采技術也在不

272、斷開發與完善，在“十三五”期間，我國的煤礦行業成功攻克了智能化開采技術難關，研發出綜采成套智能控制系統，實現了無人現場操作的智能化開采作業。山東能源集團、兗礦能源集團和鄂爾多斯公司根據轉龍灣煤礦中厚煤層占整個資源儲量的 38%的實際情況，明確了實施中厚煤層智能高效開采戰略思路，要求礦井在實現均衡生產、延長礦井年產 1000 萬噸服務年限和中厚煤層智能化開采、提升礦井核心競爭力上“走在前、做表率”。2.項目目標（1）建設一個高產高效的中厚煤層超長智能化綜采工作面。（2）培養一支能夠熟練應用自動化采煤工藝、熟練掌握自動化系統設備使用標準的專業隊伍。（3）培養一批素質高、能力強、精通自動化工作面系統

273、的專業技術人員。（4）探索一條可復制、可推廣的高產高效中厚煤層自動化采煤工作面創建模式。（二）研究內容 本項目的研究重點包括液壓支架自動跟機移架技術應用，采煤機程序化割煤技術應用，高鏈速刮板運輸機、轉載機技術應用，高鏈速刮板運輸機自動張緊技術應用，工作面直線度檢測及自動找直功能技術應用。完成綜采智能化工作面工程示范應用，實現超長中厚煤層綜采工作面高產高效及智能裝備的穩定可靠。2022 年 4 月在轉龍灣煤礦 23301 工作面建設完成（圖 1），實現工作面設備全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 28 144 遠程集控、視頻監控功能，采煤機實現全工作面程序化自動割煤，割煤速

274、度平均15m/min，液壓支架全面實現中部及三角煤自動跟機移架功能，跟機率達到100%。圖 1 智能采煤工作面（三）工作經驗 1.人員培訓問題。重點解決礦管理人員認知問題，區隊及技術人員認識問題，現場操作人員的熟練程度問題。一是根據自動化工作面建設工作的推進進度，適時組織相關專業理論培訓，按層級分別對礦層面的管理技術人員、區隊管理技術人員、區隊崗位人員進行培訓；二是根據不同層級制定培訓內容，分別從自動化系統架構設計、自動化工作面各子系統功能原理、具體設備構成、設備安裝標準、設備使用標準、設備檢維修標準等方面進行不同層級管理和操作人員培訓。進一步提高人員對系統的認識程度；三是培訓以現場實際操作為

275、重點，開展系統維護、故障判斷分析、維護重點培訓，培訓人員明確學習重點，逐步提高人員操作熟練性。2.人員協調問題。統籌協調礦管理人員、技術人員及區隊實操人員，一方面解決由于安裝調試期間兩面正常生產，一面安裝調試帶來的人員短缺問題，另一方面確保管理、技術和實操人員不間斷全流程參與自動化工作面建設，避免帶來培訓實踐盲區，確保投產后三班連續性自動化生產。3.過程管控問題。每天組織自動化建設推進協調會，統計每天工作計劃落實情況，研究解決自動化推進過程中遇到的問題，制定下一步工作計劃，確保問題全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 28 145 得到及時有效解決。二、技術特點及先進性 根

276、據中厚煤層高產高效自動化采煤工作面總體工作要求，礦井從技術論證、工作面設計、裝備配套、設備改造等各個方面開展創新研究。（一）液壓支架方面 一是供液系統方面，為保障工作面液壓系統整體供液壓力和流量，泵站至工作面分別建立 3 路供液管路和回液管路，同時在工作面內布置 7 路供回液分支，形成“三進三回、五路分支”的供液系統，有效保障供液質量穩定可靠；二是程序優化方面，通過優化阻尼閥介入距離（由 300mm 改為 350mm），有效提高了液壓支架自動找直的精準度；三是參數設置方面，通過優化液壓支架自動跟機 61個關鍵參數，調整抬底和降抬底延遲時間等方法，實現支架動作的快準穩，單架移架時間全部控制在 9

277、s 以內，完全滿足采煤機 15m/min 的截割速度，無丟架現象，圖 2 所示。圖 2 智能采煤電液控信息系統（二）三機控制方面 一是選用高鏈速和大功率刮板輸送機和轉載機，解決運輸系統運量低、轉載機入料口卡堵問題；二是升級刮板運輸機機尾自動張緊系統，融入自動張緊控制算法，提升了刮板的精準監測和控制能力，實現鏈條自動張緊基于負載信息隨動控制，形成更加符合現場的自動張緊功能；三是通過增加斷鏈保護裝置，有效降低了刮板運輸機斷鏈風險；四是配備工況監測系統和健康管理系統，通過對三機減速箱進行實時數據采集和分析，實現故障報警和關鍵零部件維護提醒功能，如圖 3 所示。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年

278、）智能采煤 案例 28 146（三）采煤機方面 選用生產能力高（截割功率 610kW）、智能化功能全的采煤機，具備 8 種智能割煤工作模式。1.采煤機 圖 3 智能采煤三機控制系統 通過采集采煤機在工作面不同位置的割煤速度和刮板運輸機、轉載機煤流淤煤次數，制定出符合現場實際的采煤機狀態表，實現了煤流運輸系統平穩運行。采煤機滾筒裝配弧形擋煤罩，實現在工作面不同位置自動切換狀態從而有效提升采煤機裝煤效果，如圖 4 所示。圖 4 采煤機控制系統 2.LASC 自動找直 液壓支架全部安裝高精度行程傳感器和液壓阻尼閥，通過電液控系統與LASC 慣性導航系統無縫配合，有效實現精準的工作面自動調直功能?，F場

279、采取4 刀循環（學習刀、下放刀、執行刀、效果刀）模式進行找直，經過不斷調試，全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 28 147 達到了 420m 工作面最大偏差值 50mm、平直度 99.95%的找直效果，如圖 5 所示。圖 5 智能采煤系統自動找直 3.3D 可視化建設 利用工作面 3D 虛擬現實和實體仿真技術建立工作面模型，確定采煤機、液壓支架幾何尺寸，通過采煤機俯仰角度傳感器及支架傾角傳感器檢測的數據，能夠再現工作面的實際設備位置關系，實時反映工作面設備運行狀態，從而輔助工作面生產管理，最終建成“面內少人巡視、順槽遠程干預”的智能化采煤工作面，實現面內 2 人生產，進

280、一步提高了生產工效，如圖 6 所示。圖 6 智能采煤系統 3D 實景仿真 三、智能化建設成效 23301 智能化工作面建設成功以來，已三班常態化運行 6 個月，工作面每天自動化割煤刀數最高 25 刀，日最高產量 4 萬 t，工作面支架工由原來 4 人減為 1人，正常生產人數不超過 2 人，達到了減人增效的目的，滿足礦井中厚煤層高產高效的生產要求，智能化水平達到國內外領先水平。相比常規綜采工作面產量提全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 28 148 升 359%以上，即每天提升產量 3.13 萬噸，按照噸煤利潤 400 元，累計生產 6 個月計算，創效：3.13400306

281、=22.54 億元。本項目各項指標均已達到國內外領先水平，在支架自動跟機移架，采煤機程序化截割、端頭自動化、綜采設備智能協同調速運行等主要技術指標方面優勢明顯，實現了全工作面綜采設備智能化協同運行。成套的綜采智能控制技術與裝備等創新成果可在更多中厚煤層綜采工作面進行推廣應用。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 29 149 案例 29 黃陵一礦基于透明地質規劃截割的智能開采系統 主要完成單位：陜西陜煤黃陵礦業有限公司 一、主要建設內容 黃陵礦業公司在實現傳統記憶截割智能開采的基礎上，另辟蹊徑從基于透明地質模型建立、大數據精準決策平臺、裝備精準控制這個新思路進行探索攻關，開

282、展透明地質規劃截割智能開采技術研究與實踐。（一）關鍵技術及建設情況 1關鍵技術（1）綜采工作面動態三維地質模型構建技術。利用多源數據融合系統，實現鉆探、物探、測量數據的耦合分析?；陔[式迭代三維建模技術構建高精度多屬性動態地質模型。通過規劃截割系統對三維模型進行“CT”剖切，提供規劃截割曲線。通過數字孿生系統，搭建三維虛擬場景配準地質與設備模型，將真實開采工況映射至賽博空間。（2）智能精準開采控制技術。通過流程管控、精準開采控制、自動化控制、規劃參數控制等系統，根據規劃截割模型控制采煤機自主完成截割高度、運行方向、運行速度、折返換向點的精準執行；液壓支架自主完成中部與三角煤部分的規劃控制精確跟

283、機、拉架、推溜，實現全工作面設備根據規劃截割模型生產循環的自主執行。（3）綜采大數據智能分析決策技術。根據透明地質模型“CT”切片、開采工藝、設備工況等數據分析決策出最優的生產信息，建立規劃截割模型并傳遞至智能精準控制系統。通過大數據運營、地質數據分析、采煤工藝決策、采煤機規劃、電液控規劃等系統指導全工作面設備自主規劃截割。2建設情況 2020 年 3 月在黃陵礦業一號煤礦 810 工作面實施，4 月完成巷道測量、槽波地震勘探、鉆孔探測，構建了工作面三級靜態模型。2020 年 5 月進入工業性試全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 29 150 驗階段，8 月項目通過陜煤股

284、份公司組織的專家驗收。二、技術特點及先進性（一）技術特點 1.研發了隱式迭代算法的三維建模技術，構建了綜采工作面高精度地質模型。（1）提出了以綜采工作面為研究對象的綜合探測與分析方法，包括煤層厚度統計分析、煤層厚度變異系數分析、煤層傾角變化分析、煤層厚度變化趨勢分析、地質異常體分析，準確預測工作面內異常構造體，為智能開采提供地質保障。（2）基于地質寫實、鉆孔雷達探測、槽波地震勘探收集數據，進行數據分析，構建綜采工作面靜態地質模型（圖 1）。圖 1 建模數據來源（3）研發了隱式迭代建模、動態更新算法，通過開采過程中采煤機采高、慣性導航俯仰角等監測數據，實現對靜態地質模型的動態更新，更新后模型精度

285、誤差 150mm 以內（圖 2、圖 3）。圖 2 更新后的模型圖 圖 3 更新后的模型分析結果圖 2.首創了一套可“預測、預判、預控”的綜采大數據智能決策平臺，實現大數據技術在生產決策中的應用。（1）研發了基于地質模型對綜采設備智能精準控制和空間感知的大數據分全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 29 151 析、決策應用平臺（圖 4）。搭建高性能大數據集群設備，構建針對綜采工作面地質、設備和感知數據的高可靠、高通量、高運算量、高精準度的大數據分析決策平臺。開展大數據融合、模型數字化、分析決策、機器學習等技術研究，實現對地質模型、綜采設備、空間感知的海量數據融合應用、自主分

286、析和精準決策。圖 4 大數據智能分析決策平臺（2）開發了 IMS-P 智慧礦山綜采智能化管控系統平臺（圖 5），對透明地質模型與綜采設備進行坐標統一和相對坐標傳遞。應用慣性導航技術，實時測量刮板輸送機的直線度和采煤機在三軸方向的位移變化，為工作面自動找直和精準定位提供技術依據。應用激光雷達測距技術，實時監測運輸機機頭和機尾距兩巷煤幫的距離，得出工作面整體姿態（進尺、上竄下滑量），為工作面調整的精準控制提供決策依據。掃描識別兩巷安裝的雷達反射板，實時監測工作面推進度，實現綜采設備在透明地質模型中的精準導航和定位。圖 5 智慧礦山綜采智能化管控系統平臺（3）設計了一種集聚合、插值、補償、無界流的機

287、器學習算法，實現對綜采工作面規劃截割模型的決策優化和透明地質模型的動態更新修正（圖 6）。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 29 152 圖 6 地質模型的動態更新修正 3.首創了基于“CT”切片技術的精準控制方法，實現工作面無人開采。（1）構建了智能化綜采工作面精準控制中心，研發了精準控制系統（圖 7）。圖 7 綜采工作面精準控制中心（2）研發了基于透明地質模型的“CT”切片技術，生成規劃截割模型（圖8）。圖 8 地質模型“CT”切片技術（3）設計了一套擬人化的自主規劃截割開采工藝，形成采煤機 22 道規劃截全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 2

288、9 153 割工藝和液壓支架 14 道規劃控制工藝（圖 9）。圖 9 規劃截割工藝和規劃控制工藝（4）創新了全工作面無人干預規劃截割的生產模式，實現了無人化開采（圖10）。圖 10 全工作面規劃截割生產模式（二）實現的主要功能 1.實現了精準控制中心對工作面設備的工況監測與遠程控制功能，并可以按照逆煤流順序“規劃”啟停。2.實現了利用隱式迭代建模、動態更新算法等技術對工作面靜態三維地質模型的動態更新。3.實現了利用“CT”切片技術生成規劃切割曲線功能，切割曲線包括有等間距網格點的煤厚、頂底板傾角、俯仰角等信息；并根據反饋的當前工作面切眼實際位置，自動生成之后 10 刀的規劃曲線。4.實現了根據

289、透明地質模型和綜采設備的工況監測數據和開采工藝，利用大全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 29 154 數據機器學習、數據聚合、插值、補償、無界流等算法對規劃截割模型進行實時修正，形成高精度的規劃截割模型。5.利用慣性導航技術、雷達測距技術和大數據算法，實現綜采工作面在三維地質模型中的精準導航、定位和工作面自動找直。6.利用雷達測距技術，可以測量運輸機機頭機尾距兩側巷幫的距離，大數據中心利用實時測量數據，提示進行上竄下滑控制。7.實現了利用數字孿生系統，對工作面主要設備以及虛擬巷道進行實時展示。（三）技術優勢及推廣應用情況 該技術首次實現大數據分析決策技術在煤礦綜采作業中

290、的應用，增加了智能控制系統的“自動分析、提前預測和自主控制”功能，全面提升智能開采技術在復雜地質條件下的自適應調整能力，具有很強的推廣應用價值，同時也為高科技技術在煤礦生產決策中的深度應用進行了有益探索。該技術的成功實踐，實現了由傳統的記憶截割向三維空間感知、智能規劃和自主截割的技術跨越，帶動了我國在煤機裝備自動化、智能化方面的整體技術進步，為建設大型現代化礦井提供了保障，有力的推動了我國煤炭工業的轉型升級。三、智能化建設成效 1.該技術的成功應用后，工作面實現了無人開采，徹底將工作面巡檢人員和遠程監控員解放出來，減人增效成績顯著。2.生產過程中大大減少了干預控制和調整作業時間，生產效率提升約

291、 30左右。3.實現了由傳統的記憶截割向三維空間感知、智能規劃和自主截割的技術跨越，全面提升智能開采技術在復雜地質條件下的自適應調整能力，對推動煤炭行業智能化開采技術進步具有重要意義。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 155 案例 30 新巨龍煤礦智能化采煤工作面 主要完成單位：山東能源魯西礦業有限公司 一、主要建設內容 2020 年 11 月初，以 6305 智能化采煤工作面為建設重點，成立領導小組，抽調機電運輸、生產技術以及基層單位骨干人員，組建技術攻關、安裝調試、現場施工“三個專班”，并組織相關部門至先進智能化煤礦進行多次調研、論證，結合采場條件，按照“重型

292、化、智能化、引領性、可靠性”的選型目標，對液壓支架、采煤機、刮板運輸機、順槽帶式輸送機等設備進行全面升級，6305 智能化工作面記憶截割、跟機移架、自動割三角煤實現了常態化運行。聚焦裝備升級、管理提升、科學治災三條主線，凝心聚力、合力攻堅、全速推進 6305 智能化工作面建設步伐。1.液壓支架重型化，促進支護強度提升 工作面液壓支架工作阻力由 15000kN 升級為 18000kN（圖 1），支護強度由1.49MPa 提高至 1.7MPa，立柱、千斤頂采用激光熔覆、鍍銅錫合金等防腐工藝，應用 5 級精密過濾水處理裝置，消除乳化液配比用水中的雜質，為工作面提供高質量的純凈“血液”。2.采煤機高功

293、化，促進截割效率提升 采煤機由 MG620/1540-WD 型升級為 MG900/2400-WD 型（圖 2），截割功率由 620kW 提高至 900kW，同時配高強度、高抗壓彎搖臂及破巖型截割滾筒，提升了截割效率。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 156 圖 1 工作面工作阻力 18000kN 的液壓支架 圖 2 MG900/2400-WD 型采煤機 3.原煤運輸高效化，促進運行效率提升 刮板輸送機中底板全部使用 HARDOX（悍達）450 型耐磨鋼板（圖 3），厚度由 45mm 增加至 60mm，過煤量可達到 600 萬 t 以上。順槽帶式輸送機選用DSJ14

294、0/300/4500S 型帶式輸送機（圖 4），帶寬 1400 mm，帶速 4m/s，運輸距離1920m，運輸能力 3000t/h。采用“永磁電機+變頻器”驅動方式，能夠實現帶式輸送機由 04m/s 的智能調速運行，相比傳統帶式輸送機節能降耗 35%以上。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 157 圖 3 工作面刮板輸送機 圖 4 DSJ140/300/4500S 型帶式輸送機 4.供電供液遠程化，促進安全環境提升 集中配電點、泵站布置在大巷車場，采取遠距離供電、供液模式。乳化泵流量由 630L/min 升級到 800L/min，供電、供液距離均達到 3500m 以

295、上，遠離動壓區，實現了“一點多面式”供電、供液（圖 5）。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 158 圖 5 “一點多面式”供電、供液 二、技術特點及先進性（一）強化意識形態，筑牢思想防線 真正樹牢“辦礦先治災”的理念，堅定不移走專家治災、技術治災、超前治災、管理治災之路，堅持將區域治理與局部治理、井下治理與井上治理有機結合、全盤分析，確保災害可預、可防、可治。（二）強化卸壓效率，筑牢裝備防線 引進 CMS1-4500/55Y 煤礦用深孔雙臂伸縮式卸壓鉆車，實現了 200m 遠距離全遙控操作、系統故障自診斷、一次穩鉆施工 46 個鉆孔、液壓系統快速推進等功能，保證工

296、作面快速高效卸壓。（三）強化數據分析，筑牢監測防線 1.升級防沖預警臺網 實現了監測系統雙電源自動切換、應力系統 UPS 備用電源三重電路供給，形成了“動載+靜載、區域+局部”的防沖全要素、全時段、全頻段、全領域的監測預警管理模式（圖 6）。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 159 圖 6 沖擊地壓防治監控系統 2.應用井下槽波地震勘探技術 精細探查開采區域斷層等地質構造，認真分析槽波投射能力 CT 圖及反射剖面，地質保障作用不斷強化。建立底板突水監測預警系統。通過在上、下巷安裝監測分站 2 個、電極 95 個，實現底板突水預警的動態監測，為開采期間防水安全提供保

297、障。3.建立地表沉降自動監測系統 安設 25 個 GNSS 地表沉降自動監測點，實現地表沉陷的在線監測（圖 7）。4.建立 KJ1234 防火監測系統 采用多參數傳感器就近取樣分析，監測數據無線數字傳輸，每月可減少防火觀測工入井個數 60 個。（四）強化措施落實，筑牢治災防線 多梯次卸壓，保障安全穩采。通過實施“超前長距離預卸壓、堅硬巖石頂板爆破卸壓、斷層應力區加密爆破卸壓、厚底煤短柱卸壓”等措施，防沖卸壓工程始終超前工作面 300m。全方位降溫，實現舒適開采。建立了以 WAT 集中制冷降溫為核心、地面冷卻水及井口全風量降溫為輔助的“風冷并舉、三位一體”聯合制冷模式，工作面通風量控制在 200

298、0m3/min 左右，上出口進風溫度控制在 22，有效保證了工作面舒適開采。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 160 圖 7 地表沉陷的在線監測系統 三、智能化建設成效（一）實現減人提效 1.減少生產人員。通過跟機移架、記憶截割、自動割三角煤等基本功能的常態化運行，實現“7+5”（7 人生產，5 人梯隊培養進行文明整治及端頭放煤、浮煤清理等工作）生產模式，每天減少 8 人，噸煤工效提升 81.25 t/工。2.減少檢修人員。通過設備運行數據監測分析，改變傳統檢修模式，創建“每天少時精準檢修，三天周期集中檢修”新模式，檢修效率不斷提升。其中：刮板輸送機應用遠程變頻及

299、設備健康系統，實現了設備精益管理、精準檢修，每天可減少運輸機維護人員 2 人。順槽帶式輸送機采用全硫化工藝+重型熱浸鍍鋅支架+高分子托輥，提高帶面服務壽命，每天可減少維護人員 2 人；利用 AI 智能攝像儀配合線型激光標定光源方式，實現智能調速、雜物識別及預警，每班可減少巡查人員 1 人。3.減少固定崗位人員。一是工作面風機、排水點等零星地點用電設備，全部接入集中控制系統，實現遠程操控，每班可減少崗位工 1 人。二是工作面供電供液通過實時監測、遠程控制等功能，每班可減少崗位工 1 人。（二）營造安全環境 1.單元支架安全便捷。工作面兩巷采用邁步式支架配合單元支架支護，沿空巷道超前支護距離達 4

300、00 m 以上，實體巷道超前支護距離達 120 m 以上，利用自全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 30 161 主改造的便攜快插電液控控制器和調度單軌吊，實現單元架遠距離升降、快速挪移，提升安全系數。2.封閉限員區域實現“三無”。工作面兩順槽限員區域分別安裝內外智能門禁，通過地面集控中心及人臉識別系統，達到生產班次封閉區域“無人化”；同時結合礦井“半小時運輸圈”，防沖區域內實現“無料場”、“無備品備件”。3.設備危險區域安裝“能量隔離”裝置。采煤機滾筒接近保護、轉載機機械和人員精準定位雙重閉鎖保護、帶式輸送機驅動部紅外隔離保護，實現了工作面危險區域人員安全管控。全國煤礦

301、智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 31 162 案例 31 小保當煤礦 450m 超長智能開采工作面 主要完成單位：陜西陜煤榆北煤業有限公司 一、主要建設內容 針對中厚煤層小采場開采效益較低，以及工作面加長后頂板控制難度大、工作面裝備配套復雜、安全保障函待革新、裝備穩定性和可靠性較低等問題，采用450m 智能化超長工作面方案實現小保當二號井 23m 煤層年產 10Mt/a 的目標，實現了工作面“頂板可控可預測”、“智能開采提效率”、“高速截運創效益”，形成了 23m 中厚煤層 450m 千萬噸智能化超長工作面成套裝備及關鍵技術。（一）超長工作面高速截割智能控制工藝 針對生產過程

302、中煤機從機頭開向機尾時煤與矸石堵塞煤機，煤機與運輸機逆向行駛時煤機速度難以掌控、運輸機負荷過載，嚴重制約生產效率的問題，創新提出了“分段控速”的采煤工藝，即在工作面前半段煤機高速割煤、后半段煤機降速，從而控制運輸機負荷。為了控制運輸機煤量達到跟機推溜的效果，創新提出前半部分推一半刮板輸送機跟緊煤機、隨后推出另一半的分段推溜模式，滿足跟機需求的同時又能有效控制煤量。通過融合工作面液壓支架的采高、傾角、推移行程、支架動作時的姿態，對液壓支架移架及推溜過程進行建模，實現刮板運輸機直線推移。（二）超長工作面高可靠性支-采-運和控制成套裝備與系統 采用中煤科工開采研究院研發設計的 ZY16000/18/

303、32 D 型液壓支架，實現了自動補壓、自適應支護、姿態調整、人員定位、輔助降塵等功能，聯合泵站實現了智能供液。工作面具有自動調直系統和精準拉架推溜控制，配合 360高清視頻監控，實現了自動化、可視化、節約化的高級智能綜采工作模式（圖 1）。國產MG7501940-WD 采煤機具備高速牽引與高速截割，并提升了關鍵零部件使用壽命，解決了智能綜采高清視頻傳輸、低延時控制響應、自動化長效運行、快速便捷運維等關鍵問題，工作效率提高了 18%，各項性能指標均達到國際領先水平。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 31 163 國產 SGZ1100/31400 刮板輸送機能夠定時檢測記錄

304、刮板機鏈條伸長量、磨損量，實現設備全生命周期管理；具有煤流負荷檢測和鏈條自動張緊功能，有效減少刮板運輸機斷鏈壓死等停車風險。國產 SAM 型自動化控制系統實現了對工作面采煤機、液壓支架、刮板運輸機、泵站等遠程一鍵啟停；建立了智能化工作面大數據“一張圖”模式，在遠控模式下監測采煤機、液壓支架、刮板輸送機等運行情況，實現了“透明工作面”。圖 1 智能化超長工作面監測系統（三）基于真實數據驅動的監控系統 基于高精度、高可靠性傳感系統開發的智能截割軟件，實現了全作業循環的智能截割、循環記憶截割?？尚薷膮蹬渲?，實現工作面采煤機、液壓支架數字孿生應用（圖 2）。通過數字孿生技術構建了井上下協同控制系統，

305、輔助遠程開采決策及控制。支持支架動作的三維展示，實時反應井下支架狀態、采煤機的實時位置和速度，并能指導截割工藝的修訂。建立了機-液耦合移架運動學模型，分析移架運動學規律，辨識移架速度關鍵影響因素，為大流量智能供液系統和高壓升柱系統提供決策。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 31 164 圖 2 三維可視化開采工藝和裝備動態配套 450m 高度智能化超長綜采工作面的探索與實踐，創新提出了“全培訓”、“全崗位”“全能力”的“三全”管理理念，首創“一人多崗、一崗多能、混搭使用”新模式，減少用工 60%以上，為中厚煤層沖擊“一人一面一千萬噸”目標高效生產提供了“中國方案”。二、

306、技術特點及先進性 本案例建成了全球首個高度智能化 450m 超長綜采工作面，形成了具有自主知識產權的首套國產 450m 超長工作面成套技術與裝備，主要技術特點如下：1.針對中厚煤層高效開發、大功率需求與小空間、小功率之間的矛盾，創新提出中厚煤層智能化開采模式；建立了基于液壓支架承載特性和彈性獨立支座的支架群組巖梁模型，確立了超長工作面液壓支架與圍巖強度耦合、剛度耦合和穩定性耦合關系，為超長工作面頂板穩定控制和高效支護提供了理論基礎，實現了工作面的安全支護和快速推進。2.研制了寬中心距、高可靠性智能耦合液壓支架與超前支護裝備，開發了大中心距、高可靠性、低矮槽幫、下鏈懸浮和鏈條動態張緊控制技術，實

307、現了超長工作面頂板和煤壁的穩定控制、超長運輸距離的可靠輸送，解決了超長工作面“支”、“運”難題。3.發明了中厚煤層超長工作面高速截割智能控制工藝，研發了智能耦合型液全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 31 165 壓支架群組控制技術，開發了液壓支架液壓系統參數化設計平臺、自適應支護控制系統和兩側雙進雙回敏捷供液系統，提出了工作面設備群高效推進協同控制策略，實現了中厚煤層安全高效開采。圍繞上述創新點，獲得發明專利 13 項（授權 10 項），實用新型專利 10 項（授權 9 項），制定國家標準 2 項，團體標準 1 項，出版專著 1 部，論文 20 余篇。三、智能化建設成效

308、 本案例圍繞減人、增產、保安、提效目標，以智能化綜合管控平臺為樞紐，實現了支架狀態、工作面起伏變化、采高、割煤速度的自動調整。采煤機速度達到每分鐘 1015m 以上，生產效率提高了 15%，全天最高割煤達 19 刀、最高日產達 4.6 萬 t。23m 煤層千萬噸級全國產 450m 智能化綜采工作面關鍵技術及成套裝備的成功實施，標志著我國在高端煤機裝備制造和智能化開采技術方面邁出了突破性的一步，為我國中厚煤層智能高效開采做了示范。圖 3 國產首套 450m 智能化綜采工作面 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 32 166 案例 32 龍王溝煤礦特厚煤層智能高效綜放工作面

309、主要完成單位：鄂爾多斯市國源礦業開發有限責任公司 一、主要建設內容 中國大唐集團大力開展智能化礦井建設，通過積極探索和實踐準格爾煤田特厚煤層智能化成套裝備研究與應用，實現了特厚煤層綜放工作面常態化智能采煤和智能放煤，通過研究工作面智能控制技術，達到了多機協同管控，實現了智能綜放工作面本質安全運行，通過研究智能化技術管理體系，構建了本源-全息-模態為核心的四維地理信息系統，實現了工作面所有對象的透明化管控和智能分析決策，龍王溝煤礦通過不斷探索實踐特厚煤層綜放智能高效開采技術，為煤炭行業特厚煤層智能化開采技術提供了經驗和示范。二、技術特點及先進性 通過不斷技術革新，完成了綜放工作面智能化成套裝備、

310、智能化控制技術、智能化技術管理等 12 項智能化關鍵技術攻關和應用。（一）智能開采裝備與控制系統方面 1.建成內蒙古自治區首個 20m 以上特厚煤層智能綜放工作面。在國內首次使用兩柱掩護式特厚煤層大采高綜放液壓支架（ZFY18000/28/53D），其支護寬度（2.05m）、支護高度（2.8-5.3m）、工作阻力（18000KN）均為全國領先。2.首次突破了采煤機外置射頻精準定位技術瓶頸，實現了采煤機精準定位和包括三角煤區域的全工作面自動跟機拉架、自動收打護幫板、自動噴霧等功能，應用采煤機高級自動化割煤邏輯控制程序和 D 齒輪行程編碼器，實現采煤機、液壓支架、超前支架及前后部刮板輸送機的智能協

311、同聯動開采控制。同時結合液壓支架姿態信息實時數據反饋，有效監測伸縮梁行程、護幫板角度、支架高度、頂梁旋轉角度等避免了碰撞或截割支架的情況，解決了采煤機記憶割煤過程中與支架協同控制的難題（圖 1）。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 32 167 圖 1 智能化截割 3.采用 LASC 慣性導航自動調直技術，在采煤機機身中部安裝了高精度光纖陀螺儀，實時測量采煤機的三維坐標，根據煤機行走軌跡，基于調直基準線對推移曲線進行動態監測和三次直線度校準，并控制液壓支架修正推移行程，實現了工作面的自動矯正調直功能。4.首次利用放頂煤支架插板傾角、行程傳感器變化量與放煤量之間的關系實現了

312、自主控制+人工末端干預的智能放煤技術，根據現場放煤需求和現場地質條件，結合放煤大數據分析決策模型，遠程自動設置放煤參數，通過程序自動控制支架尾梁角度和插板行程，實現了以分段多輪順序自動放煤為主，人工干預為輔的常態化智能放煤，同時研制的一種特厚煤層聯合放頂的間隔等量放煤工藝已取得國家發明專利。5.通過實時在線監測三機運行電流、電壓、電機轉速、繞組及減速器軸承溫度、鏈條張緊油缸壓力等工況，實現工作面設備一體化智能決策和負荷均衡控制，通過對前后刮板機、轉載機運行電流參數實時分析，當設備電流過載時，協同自動均衡控制采煤機牽引速度及支架尾梁放煤量，達到了智能綜放工作面煤流均衡控制的目標。同時自動補壓系統

313、可實現運輸機鏈條自動張緊，全時段自適應調節，避免了松鏈、卡鏈等情況的發生，并對異常監測情況進行語音報警，提高了運輸全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 32 168 機設備性能和使用壽命。6.工作面移變設備具備了遠程集控、遠程整定和分合閘控制等功能，工作面移變數據電流、電壓數據實現在線監測和遠程參數配置，各類供電設備實現故障自動報警和遠程故障診斷和監控等功能。7.建成了區域集中智慧無人遠距離供液系統（圖 2），實現了供水及供液系統遠程一鍵啟停、乳化液自動配比、液位、濃度及壓力在線監測、泵站電磁卸載自動控制、主從控制及均衡開機、自動補液和遠程參數設置等智能化控制功能，乳化液泵

314、站無人值守，具備了可同時供兩到三個工作面，達到了智能化減人和盤區十年內不搬家的目標。圖 2 智能泵站（二）開采管理技術方面 1.突破智能采礦協同設計技術瓶頸，基于四維地理地理信息系統采礦協同設計和輸配電供電計算功能，實現了綜放工作面施工設計、工程量計算、設備選型、電纜設計、供電計算、設備工作面安全評價和三維效果圖的自動生成，為智能綜放工作面安全高效開采提供了技術保障。2.研究應用了礦產資源動態勘察優化技術，結合井上下鉆孔、探煤、煤質等數據，基于四維地理地理信息系統礦產資源動態勘察功能，實現了自動計算資源儲量塊段、開拓儲量、準備儲量、回采儲量、損失量，并結合已經建立的煤層三維模型計算塊段儲量并自

315、動生成塊段資源儲量三維模型，實現了礦井資源儲量的全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 32 169 透明化管理。3.研究應用了綜放工作面大數據分析技術，構建了大數據礦壓分析系統，通過對支架工作阻力、循環末阻力、最大初撐力等歷史數據和礦壓顯現規律分析，結合礦壓云圖及典型工作面來壓特征，應用回歸分析算法、均化循環擬合方法等對典型頂板條件工作面循環增阻特征進行分析，實現了工作面來壓步距、來壓強度的超前預判，為工作面安全推采、保障現場人員、設備安全起到重要作用。4.探索開發了本源-全息-模態分析算法，建設了基于 SOA 架構的煤礦重大動力災害精準預警服務平臺，實現綜放工作面動力災害

316、的前兆表象精準預判、超前預警。5.構建了礦井智能化透明應急救援指揮平臺，實現了綜放工作面應急救援預案一鍵啟動、智能決策分析、避災路徑自動規劃、事故反演仿真等，提高了綜放工作面災害期間的應急響應能力。三、智能化建設成效 通過龍王溝煤礦 20 米以上特厚煤層綜放智能高效開采技術的研究應用，實現了工作面全部設備的自主協同控制和智能化放煤，工作面直接生產人數由原來的 12 人降至 5 人。先后建成了智慧機電、智慧運輸、智慧通防、智慧安監、智慧運銷等，勞動定員由初步設計的 2134 人減少至現在的 956 人，年節約人工成本 1.8 億元；采煤效率提高 3 倍，達到 96.3 噸/日人；全員效率達到 7

317、7.4t/日人；噸煤人工成本 11.66 元；綜合噸煤電耗降到 8 度以下，能源消耗率降低了 30%以上，每年節約費用超過 1000 萬元，實現了精益管理，踐行綠色發展。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 33 170 案例 33 三元煤礦智能綜采工作面 主要完成單位：山西三元煤業股份有限公司 一、主要建設內容（一）晉能控股集團三元煤業基本情況 山西省晉能控股集團三元煤業股份有限公司，1997 年正式投產，核定產能260 萬噸/年。三元煤業井田面積 19.8 平方公里，保有儲量 3.03 億噸，煤層傾角 010，現開采 3#煤層。礦井地質條件簡單，水文地質類型為中等。三元

318、煤業礦井為立井開拓，現有一個綜采工作面、一個備用工作面和兩個掘進工作面。綜采工作面采用綜合機械化低位放頂煤工藝。（二）三元煤業智能綜采運輸系統建設情況 三元煤業 4306 智能綜采工作面，在綜采遠控的基礎上，對煤機設備進行了5G 改造，并增加全景視頻拼接、主運輸皮帶人工智能監測、5G 創新網絡等子系統，全面提升綜采預算智能化水平。1.全景視頻拼接子系統 三元煤業綜采工作面全景視頻拼接子系統，通過在液壓支架上安裝 100 多路5G 高清攝像機對工作面進行實時監控，并通過 5G 創新網絡實時上傳地面，上傳后的視頻在領先的 AI 算法支持下，進行拼接融合，融合后可將 10 余組視頻畫面拼接為一副長長

319、的“畫卷”實現綜采面煤機范圍內的場景全景可視，并且可以根據智能綜采遠控系統提供的采煤機位置實時更新畫面，整體提供“身臨其井”的煤機駕駛感受，精準進行遠程操控采煤作業。在大場景監控基礎上，同時獲取重點視角的視頻，捕捉上滾筒碰撞護幫板、下滾筒探底不到位等細節。通過與煤礦現有集控系統對接，獲取煤機速度、姿態、液壓支架行程等信息，實現儀表盤展示。通過將人工智能、物聯網、人員定位和計算機視覺等技術有機融入綜采面安全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 33 171 全生產各環節，根據遠控采煤狀況在綜采面實時智能生成電子圍欄，及時對圍欄內人員進行告警，確保人員安全；實現人員違章、煤壁片幫

320、 24 小時實時監測，護幫板收放異常狀態檢測預警，為安全高效智能化生產提供技術支撐。全景視頻方案建設架構如下：（1）井下綜采面，在液壓支架處部署 5G 高清無線攝像機。（2）通過 5G 把攝像機視頻上傳到地面。（3）在地面機房，部署人工智能 AI 視頻拼接算法。（4）在地面遠控中心，在遠程控制臺、調度大屏等對全景拼接視頻進行呈現，配合遠程集控中心，實現遠控采煤。2.主運輸皮帶人工智能 AI 監測子系統 三元煤業主運輸皮帶人工智能 AI 監測子系統，在順槽皮帶機尾、轉載點的那個位置部署 11 個攝像機，通過人工智能 AI 識別，結合傳感器數據開展綜合判斷分析，實現皮帶異物、跑偏、堆煤、皮帶卡子撕

321、裂、危險區域人員侵入等異常情況的智能監測識別，實現皮帶煤量識別。同時通過業務聯動，優化問題處理流程，提升生產效率和安全。3.5G 創新網絡子系統 為支撐全景視頻遠控，主運輸皮帶人工智能 AI 監測系統，以及整體的智能煤礦建設，三元煤業同步建設了井下 5G 創新方案以及相關 5 萬兆工業環網，實現了井下網絡一網承載多種業務。二、技術特點及先進性（一）全景視頻拼接系統 全景視頻拼接系統在地面形成一幅“長長的畫卷”，核心技術包括自清潔攝像機技術、人工智能 AI 視頻拼接技術。自清潔攝像機技術：通過研究綜采面煤塵粘附機理，采用透明超疏表面，減少煤粉粘附力，使鏡頭在綜采面長期保持清潔。人工智能 AI 視

322、頻拼接技術：使用 AI 算法進行特征點匹配及 H 矩陣生成、AI 視差校正及拼縫處理、分層分組拼接等技術，確保拼接后的畫面穩定平滑。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 33 172（二）主運輸皮帶人工智能 AI 監測子系統 主運輸皮帶人工智能 AI 監測子系統基于云邊協同架構，利用晉能控股集團建設的人工智能 AI 訓練中心的強大資源，實現在三元煤業部署的 AI 算法可以邊用邊學，在線升級，越用越準，在召回率和準確率這兩大關鍵指標上站在了行業前列。同時，AI 算法實現了非正常即異常的效果，提升了監測范圍和效率。最后，在集團內部完成算法訓練迭代升級，確保了數據不出集團，保障煤

323、礦數據安全。（三）5G 創新網絡子系統 5G 創新網絡具有覆蓋范圍廣、網絡性能優等特點，在巷道場景下信號覆蓋距離相對傳統方案提升約 50%；在綜采面場景下，通過機頭、機尾各布置一個 5G創新方案基站，即可實現綜采面 5G 信號全覆蓋，無需在綜采面中部再部署 5G基站。5G 創新配套建設的 5 萬兆工業環網，同樣是煤礦業界領先解決方案，通過切片技術能承載多種不同類型的業務（含 5G、視頻監控、設備遠控等），實現多網合一、降本增效。三、智能化建設成效 三元煤業 4306 綜采工作面全景視頻拼接系統，為井上下操控人員提供了一個更加直觀、更加清晰的操控界面，提高了綜采遠控的安全性、可靠性，為綜采遠控提

324、供了另一種模式，具有推廣意義。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 34 173 案例 34 顧橋煤礦 5G+智能化綜采工作面 主要完成單位：淮南礦業（集團）有限責任公司 一、主要建設內容（一）建設情況 顧橋煤礦 1613（3）智能化綜采工作面在引入成熟的 SAM 型綜采自動化系統的基礎上，采煤機采用光纖復合電纜與 5G 相結合的通訊方式，實現綜采工作面慣導系統數據傳輸高效穩定，為自動找直創造條件；基于現場地質條件較為復雜的實際，優化了綜采工作面中部回采工藝流程，實現綜采工作面液壓支架自動跟機移架；基于現場設備布置及具體動作，優化采煤機在端頭部分的運行策略，實現端頭“三角煤

325、”區域采煤機自動運行和液壓支架自動跟機。最終建成淮南礦區綜采全工作面自動化跟機及采煤機自動運行的示范面，為國家首批智能化示范煤礦建設奠定良好的基礎，也為淮南礦區及類似條件下的綜采工作面智能化建設提供借鑒。（二）主要內容 1613（3）工作面智能化開采系統由集中控制系統、網絡通訊平臺構成。集中控制系統以 SAM 型綜采自動化控制系統（如圖 1 所示）為樞紐，通過整合液壓支架電液控制系統、視頻監控系統、采煤機電控系統、三機泵站集控系統，構建出綜采工作面智能化集中控制系統。監測與遠程控制的網絡通訊平臺以礦井環網為基礎，實現工作面設備、井下集控中心、地面調度室的信息互聯。工作面順槽控制中心主控計算機以

326、 TM.LongWallMind 自動化控制軟件為平臺，實現對工作面設備，包括液壓支架、工作面運輸機、轉載機、破碎機、泵站變頻器等設備工作狀態的實時監測與數據上傳，能夠遠程控制煤流系統設備的一鍵啟停；主控計算機通過光纜與地面調度室上位機設備連接，可實現地面對井下綜采工作面機電設備的監測與控制。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 34 174 圖 1 SAM 型綜采自動化控制系統示意圖 1.采煤機部分建設效果 采煤機具有記憶截割、手動控制、緊急停機、故障診斷等功能，采用位置編碼、紅外信號及慣性導航技術實現精確定位或三維定位，與液壓支架配合實現工作面直線度檢測與控制，具有速度

327、保護作用，限速 4m/min。采煤機采用光纖復合電纜并配置 5G 信號終端，實現光纖信號傳輸與 5G 無線信號傳輸（如圖 2 所示）。采煤機向 SAM 綜采自動化控制系統開放遠程控制權限，通過遠程操作臺，在工作面視頻系統的輔助下，實現采煤機的控制臺集控操作。為消除采煤機行走編碼器長期使用產生的累積誤差，特增設了編碼器自動校正功能，為支架、采煤機的自動協同作業提供精確定位保障，可有效防止采煤機滾筒與護幫板、伸縮梁產生碰撞及采煤機到兩端頭發生越位造成的事故。圖 2 智能化采煤工作面遠控圖 2.液壓支架部分建設效果 全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 34 175 液壓支架根據

328、采集到的采煤機位置信號自動跟機動作，通過支架傾角傳感器及采高傳感器實現支架傾角、高度等姿態感知與控制，實現立柱工作壓力、推移千斤頂的行程、支架動作等工況數據可靠傳輸，具有聲音報警、急停、本架閉鎖及故障自診斷顯示功能（圖 3）。圖 3 液壓支架傳感器配置圖 3.運輸設備部分建設效果 刮板運輸機具有運行狀態監測、故障診斷、就地控制及遠程控制功能；帶式輸送機具有綜合保護與運行工況監控功能，能夠實時監測皮帶運行工況，實現集中控制、無人值守，配備無線遙控自移機尾；設備列車采用 GY200/20 型自移裝置，實現自移功能。與采煤機實現載荷聯動，工作面刮板機及轉載機的煤流量的連續監測，并通過其負荷的大小自動

329、調控采煤機作業強度，減少了因負荷較大造成工作面壓死刮板運輸機或設備損壞的現象。4.供液系統建設效果 泵站具有運行狀態監測功能，基于 SAM 綜采自動化系統（圖 4），實現地面調度室或井下集控中心遠程控制，實現遠程集中供液，遠程配液和工作面智能供液，集五級水過濾、乳化液自動配比、遠程配液、泵站恒壓供液、自動補液、系統運行狀態記錄與上傳為一體，為綜采工作面提供清潔、恒壓、配比穩定的高質量乳化液。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 34 176 圖 4 供液系統在線監測 5.智能控制系統 地面調度室、井下集控中心均能實現綜采自動化工作面設備的集中控制和監測，集控系統實現工作面設

330、備(采煤機、液壓支架、三機、帶式輸送機、泵站)的一鍵啟?？刂坪瓦h程干預操控，以礦井環網為通訊平臺實現數據在井下、地面的高速傳輸，集控中心配置即時語音通訊系統實現井下、地面雙向通話。工作面配置云臺多攝像頭，可自動跟隨采煤機運行工況，并智能識別護幫板伸、收，防止采煤機與液壓支架碰撞，實現協同控制。對超前支架、設備列車、自移機尾可以實現遠控及遙控控制。在采煤機身安裝瓦斯及一氧化碳傳感器，實現采煤機、刮板機與瓦斯濃度協同控制。連續監測工作面刮板機及轉載機的煤流量，并通過其負荷的大小自動調控采煤機作業強度。當刮板機電流達到160A時，采煤機自動減速；當刮板機電流達到 180A 時，采煤機自動停機，待刮板

331、機電流下降至 120A 以下時采煤機方可繼續行駛。6.通訊技術 以礦井萬兆工業控制環網、視頻環網、5G 網絡為通訊平臺實現數據在井下、地面的高速傳輸。在 1613（3）工作面建成 5G+2.0 版智能化綜采工作面，采煤機數據通訊采用光纖有線通訊為主、5G 無線通訊為輔助的工作模式，確保了遠控采煤機信號的可靠性，實時遠程可視化監控，有效降低了控制延時。利用 5G 網絡傳輸、液壓支架自動跟機、采煤機記憶割煤、慣性導航自動找直等技術，實現采煤機、液壓支架、刮板機、轉載機、帶式輸送機等自動控制、協同運行。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 34 177 二、技術特點及先進性 工作

332、面端頭回采工藝技術在優化后的采煤機在端頭部分的運行策略如下：采煤機自動記憶截割運行至機頭 20 號架時，集控發出三角煤使能信號，采煤機運行至折返點 1，將機頭煤體割松動后退至 13 號支架，人工進行端頭幫部上部支護錨桿拆除作業，作業完成后集控發出取錨完成信號；采煤機自動運行至折返點 2，將機頭煤體割透，采煤機再次退至 13 號支架，人工進行端頭幫部底錨桿拆除作業，作業完成后集控發出取錨完成信號；采煤機自動在折返點 2 與 10號支架之間進行清浮煤作業 2 次（次數可根據實際情況修改），清浮煤作業完成后采煤機自動進入 20 號支架位置；待支架推溜作業完成后集控發出推溜完成信號，采煤機自動進行下一

333、循環進刀作業。下端頭作業與上端頭作業對稱。具體流程如圖 5 所示。優化后的液壓支架在端頭部分的自動跟機工藝流程如圖 6 所示。圖中給出了采煤機自動截割三角煤時各觸發點及支架自動跟機動作，實現了支架三角煤階段全自動跟機功能。以圖 6 液壓支架上端頭自動跟機三角煤流程為例，下行回采工藝中部跟機移架階段 8 至上端頭進入階段 9，此時 2316 號支架自動推出蛇形段（同時進行清浮煤，護幫板只收不伸）；階段 10 護幫板參與動作，觸發 155 號支架補充移架；階段 11 觸發 232 號支架全行程推溜；階段 12 補充移架 186 號支架；階段 13 跟機移架 3419 號支架；階段 14 清浮煤（護幫板只收不伸）；階段 15 補充移架 612 號支架（護幫板參與動作）。全國煤礦智能化建設典型案例（2023 年）智能采煤 案例 34 178 圖 5 采煤機端頭自動回采三角煤流程圖 圖 6 液壓支架