一企一策，开启智能化生产新模式

中国煤炭报 *[nS
*D\:  
编者按：日前召开的全国矿山智能化建设和安全发展推进视频会透露，煤矿智能化正进入快速发展阶段，多家国有大型煤炭企业结合自身实际，加快建设脚步，取得了诸多宝贵经验。本期选取其中典型做法，供更多企业借鉴。 W[!bF'-10  
n\JSt}A  
中国华能集团有限公司：打造数字化矿井集群 '&/Y}]  
8QFRX'i  
中国华能集团（以下简称中国华能）现有生产煤矿23处（井工20处、露天3处），总产能11270万吨/年，基建煤矿4处，设计产能1580万吨/年。其中，砚北、核桃峪、伊敏露天矿3处煤矿被列为国家级智能化示范煤矿，华亭、灵露、柳巷、新庄、雨汪煤矿一井、白龙山煤矿一井、高头窑7处煤矿被列为省级（集团级）智能化示范煤矿。 5;{*mJ:F  
Wi)N/^;n  
勇于尝试示范试点 !H^R_GC  
sN
[q.M?  
中国华能已建成的智能化工作面均具有在顺槽监控中心和地面调度中心对井下设备的“一键启停”控制和远程干预操控功能，实现了采煤机记忆割煤、液压支架自动跟机动作、工作面设备具备联动控制和关联闭锁等。冲击地压、煤与瓦斯突出和“三软煤层”矿井新投入工作面装备全部实现智能化开采和远距离供电、供液，砚北煤矿250203下智能化综放工作面供电供液距离超过3700米，东峡煤矿创造全国首次1140伏特电压等级1450米远距离供电记录。伊敏露天矿建成国内首个露天矿山无人化示范工作面，实现了国内首批172T自卸卡车、电动宽体卡车无人驾驶（8台）编组作业，联合国内首台20立电铲实现了远程遥控作业。 #I yM`YB0  
f$nZogaQ  
同时，中国华能引进使用掘锚一体机8台、锚杆钻车7台、增高型履带式双臂全液压掘进钻车2台、远程控制掘进机1台，首次在新庄煤矿引入TBM施工工艺。加大掘进装备开发力度，首次联合高校及制造企业定制研发了无重复碾压柔性支护创新技术。 tchpO3u,  
MoC/xF&  
中国华能稳步推进重大灾害智能监测预警。砚北、核桃峪、东峡煤矿构建了冲击地压智能化多参量监测预警平台，形成基于“微震—应力—能量”的冲击地压灾害灾源识别与危险性综合监测预警系统。雨汪煤矿一井搭建了煤与瓦斯突出预警平台，实现了对瓦斯灾害进行综合分析和管控。灵东煤矿建立了复合水体下立体式水文智能监测与多参量协同预警平台，将煤层上覆多重含水层与矿井采掘生产作业进行联动监测预警。 b4^a zY  
t I+]x]m+  
中国华能还推进5G网络探索应用试点。砚北、伊敏露天矿、魏家峁露天矿3处煤矿实现了5G开采场景应用。 ^YPw'cZZ&  
#$t93EI  
全面落实五个先行 ZCuh^  
{flxZ}  
标准先行。与王国法院士团队共同制定了《华能智能煤矿建设总体规划设计》，先后印发了《中国华能集团有限公司煤矿智能化建设实施方案》《中国华能集团有限公司关于推进煤矿智能化建设工作的指导意见》等，明确了各煤矿企业智能化建设工作目标和阶段建设任务。参编发布国家标准2项、团体标准3项，正在参与编制国家标准4项、行业标准3项、团体标准12项，正在编制企业标准13项。 78z/D|{"  
D//Ts`}+n  
试点先行。积极推进伊敏露天矿、砚北煤矿、核桃峪煤矿3处国家级智能化示范煤矿建设工作和灵露煤矿省级智能化示范煤矿建设工作。 My9fbT  
q[Y*.%~  
创新先行。签订“关键核心技术实现重大突破”（智能化示范建设煤矿）攻关任务军令状，实行专项奖励。资金上支持，将煤矿年度安全费、维简费、更新改造费用优先支持煤矿智能化建设项目，在科技项目审批上建立绿色通道。资源上支撑，邀请7位院士组成中国华能煤炭产业专家咨询委员会。 YWhS<}^  
1p>&j%dk  
基础先行。由煤炭技术研发中心统筹建设了煤炭产业数字化转型，基于“华能云”构建煤炭产业云节点，联合华能信息公司、华为公司、应急管理部信息研究院等共同打造煤炭产业智能化管控平台和数字底座，实现了三级管理体系的统一建设、使用、迭代以及维护。 kJXy)  
MM+nE_9lV  
人才先行。制定了智能化人才培养规划方案，联合中国矿业大学举办了2期智能化专题脱产培训班。建立了煤炭技术研发中心和智能煤矿建设办公室，组建了煤炭产业专业技术专家组，选拔聘用了2名智能化技术专家。 ~xZ)b
tf  
am WIA`n=  
智能成效初步显现 4pu>f.  
0w^awT<$6  
煤矿重点区域和固定场所作业人员数量和劳动强度降低。智能化采煤工作面单班生产作业人数平均减少6人左右。智能化掘进单班作业人数平均减少10人左右，累计减少42人。辅运等其他智能化系统改造升级减少352人。固定岗位无人值守比率达到86.39%，比建设前增加55.78%。 {-c[w&q
 
h8SK8sK<  
安全生产管控和重大灾害智能监测预警得到加强。冲击地压智能化监测预警平台的冲击地压预警准确性达到80%以上，达到国内领先水平；砚北煤矿冲击地压灾害得到有效管控，冲击地压显现由最高2012年全年16次降至现今的“零冲击”。 l&Fx< W  
~i@Z4tj7  
劳动工效、掘进效率、电耗水平得到改善。智能化综采工作面人员劳动工效由120.03吨/工增加至154.41吨/工；矿区入井人员劳动工效由12.91吨/工增加至13.77吨/工。掘进最高月进尺由540米/月增加至1110米/月。开采系统吨煤电耗由10.72千瓦时/吨减少至10.07千瓦时/吨。 l$p"%5]_  
3Z)vJC9'  
国家能源集团宁夏煤业公司金凤煤矿：树立特色示范矿井标杆 'UCF2L  
f#vVk  
金凤煤矿位于宁夏回族自治区吴忠市盐池县马家滩矿区，资源储量5.04亿吨。矿井原设计产能400万吨/年，2022年核增产能为440万吨/年。 bU(fH^  
WAw} ?&k  
2020年，金凤煤矿被国家能源局列为71家智能化标杆示范矿井建设之一。同年，被国家自然资源部纳入“全国绿色矿山”名录。 .=b)Ae c  
EJrQ9"x&n  
金凤煤矿多年来的智能化实践取得取得重大成效。矿井先后实现减员400余人，全员工效提升25%，实现“百人”矿井，初步形成了“自主创新、工控先行、精益运营、共享传承”的具有金凤特色的智能矿山新模式。 9%Ftln6  
rFv=j:8  
实现煤矿智能化建设覆盖100% o2(*5*b!@e  
o@\q6xl.  
采煤工作面100%实现智能化。一是突破了薄煤层开采核心技术。先后在12个薄煤层工作面常态化使用采煤机惯性导航自动控制成套装备和技术，实现了远程视频监控及全覆盖系统的集中联动控制。工作面实现减人过半，生产效率提升30%。二是突破了复杂地质条件下透明化自适应智能开采技术。联合科研院所，研发包括高精度动态地质模型在内的透明化工作面系统、基于大地坐标的TGIS数字“孪生”系统和高精度测量机器人系统，实现了采煤机与地质模型的高度自适应耦合，以及工作面自适应截割等工艺流程井上可视化智能管控。三是研发推广国产TGIS矿井智能综合管控平台。全面构建矿井数字“孪生”系统，集成工作面设备数据采集、智能开采设备综合定位、透明化工作面场景模型、实现“监测控制管理”的一体化、可视化管控以及历史信息的回溯和查询等。四是突破5G+采煤场景应用。工作面摄像仪、惯导、测量机器人等设备搭载5G无线网络实现数据的高速互联互通。 m
K7egAo  
^nL_*+V`f  
掘进工作面100%实现智能化。矿井4个掘进工作面全部配备掘锚一体机+掘进远程集中控制+皮带运输集中控制+自移机尾，具备视频全覆盖+集中联动控制+自主定位、定向自主截割功能。首次引进无反复支护快速掘进系统，用智能化快速掘进装备实现掘支平行快速作业，达到掘、锚、运远程可视化连续操作。 x:Tm4V{  
PsMCs|*  
固定岗位实现100%无人值守。矿井主运输、供电、排水、通风、压风、配水、水源热泵、注氮、筛分系统捡矸10个系统32个固定岗位实现无人值守，一次性实现机电队、运输队减员、转岗超过120人。 _1Iw"K49Qx  
/Big^^u  
积极开展煤炭高效开采技术研究实践。成功应用了在不同厚度、煤层倾角及埋深的工作面实施柔模泵注混凝土沿空留巷和“110工法”，突破沿空留巷+挡矸支架+单元格支架+巷道围岩观测技术，实现了采矿工艺技术革命。截至目前，累计成功留巷超过1.3万米，多回收煤炭138.6万吨，增加经济效益5.71亿元。 QXT*O  
oY%NDTVN  
坚持创新驱动，实现成果转化 Jo ]8?U(^  
_q\w9gN  
一是引进基于机器视觉的智能视频采集、分析、控制装备和系统。具备了胶带运输的智能调速、防纵撕、人员违章行为拒止、物料堆积检测等功能，实现了安全预控和节能降耗目标。 ,e>N9\*  
(OK;*ZH+T@  
二是联合校企成功研制巡检机器人应用于井下变电所，实现了环境参数自动检测、移动视频图像采集、设备运行监测、诊断等。大力推广巡检机器人应用项目，目前主运输、清仓、喷浆等机器人项目正在安装调试。 0jwex  
i%_nH"h  
三是实现智能矿灯+UWB人员精确定位+车辆精确定位+入井唯一性检测高度融合。集成照明、通信、定位、视频、气体检测、调度通讯等功能，实现了入井人员安全监察、行为监督、巡检管控、有毒有害气体预测、S0S求救的数据共享和可视化管理，实现安全管理模式由人防和制度管理模式逐步向技防模式转变。 n47v5.Wn  
 #`2*V  
四是通过“万兆工业环网+4G/5G无线宽带网络+窄带物联网”的多网融合，实现了数据“一张网”传输，解决了“信息孤岛”现象；一部手机一个APP就可以实现管控一体化，实现了移动远程控制。打通了井下信息传输的“最后一公里”，消除了信号覆盖盲区，成功实现对各区队和班组水电消耗数据的精准采集、实时上传、科学考核。 +l$BUX  
;,]Wtmu)7  
开滦集团：老牌煤企焕发新生机 6cOm8#  
;i&'va$  
开滦集团始建于1878年，至今已有144年历史。该集团本着先进适用、务求实效的基本原则，加快推进煤矿智能化建设，取得了显著成效。 Zz04Pz1  
hI1}^;  
截至2021年底，该集团完成1个国家级、2个省级智能化示范矿井建设,主要生产系统自动化率达到82%，主要生产岗位、部位具备无人值守条件的比率达到66%。 |4FvPR[  
hbdM}"&]  
结合实际，一矿一策 0~XZ  
j1,ir  
开滦集团把生产方式由机械化、自动化提升到智能化生产的新模式，把主要生产岗位、部位由无人值守、有人巡视提升到无人值守、有人管理、智能巡视的新模式，配套制定《开滦集团主排水系统无人值守智能巡视技术标准》《开滦集团压风系统无人值守智能巡视技术标准》等，统一技术路线。坚持“三统、四自”原则推进项目实施，即“统领技术路线、统筹技术资源、统一技术方案”，逐步实现“自主研发、自主设计、自主施工、自主维护”。将信息化、自动化职能部门与装备制造产业进行机构整合，理顺管理和建设职能，形成规划、管理、装备、建设、考核一体化管控。 l<nL8/5{<  
Vz&!N/0i  
结合实际，开滦集团坚持一矿一策。 ygp NMq#?X  
N
vfQa6?;  
一类是矿老、开采困难、资源少、前期投入不足的3个矿井，组织局部智能化系统必要建设改造。已建成应用2个智能化工作面、1个自动化工作面。二类是具备一定服务年限，基础系统较全面的5个矿井，全面推进煤矿智能化建设。已建成国家级智能化示范矿井1个、河北省智能化示范矿井1个、在建2个。建成智能化采煤工作面14个、自动化采煤工作面3个、智能化掘进工作面1个。三类是新建矿井1个，严格按照智能化标准建设。红树梁矿智能化示范矿井通过内蒙古自治区能源局验收，建成智能化工作面2个。 0l
]K%5#  
Y;XEC;PXD  
坚持模式引导、示范引领 S(*SUH  
)b AcU  
2017年，钱家营矿1355E薄煤层自动化采煤工作面建成，是开滦集团首个智能化采煤工作面。2017年6月初至2018年6月底，该矿累计采煤67.67万吨，生产提效10%，材料费、人工费、三机设备投入等综合成本较9煤层工作面减少1950万元；劳动用工较非智能开采减少36%。另外，通过5煤层生产和配选，提高精煤回收率1.8个百分点，降低灰分0.47%，增加精煤产量6.4万吨，综合创效6552万元。 Hlq#X:DCn  
gg%OOvaj5  
1356W工作面由单班固定配置22人减少到14人，用工总数减少36%。以此为引领，开滦集团有序推进智能化场景建设。一是智能化综采工作面建设。坚持“一面一策”，实现了综采工作面设备智能自主控制、远程控制干预的智能化生产模式，累计建成智能化工作面18个。二是智能化掘进工作面建设。在范各庄矿3223S掘进工作面组织试点，实现掘锚一体机高效进尺、后路液压锚杆钻车快速打锚索跟进、皮带自移机尾和集中控制系统流畅运行的智能化生产模式，完成智能化掘进作业线建设，简化了支护工序，提高了支护强度，降低了劳动强度。三是智能化洗煤厂建设。选型试点在内蒙公司红树梁矿洗煤厂，应用洗煤厂智能化融合平台，实现了远程智能数据综合管理模式, 岗位配置由原来的140人减至目前的95人，降低了32%。 O}#h^AU-BS  
] Vbv64M3  
开滦集团一方面高标准组织新矿的智能化建设，另一方面高标准加快老矿智能化建设改造。红树梁矿是开滦集团在内蒙地区投资建设的第一座智能化矿井，目前通过了国家一级安全生产标准化矿井预验收，成为区域内新建矿井标杆。同时，东欢坨矿省级智能化示范矿建设已经完成，2个智能化矿井在建。 F.JvMy3  
S2fBZ=V8  
山东能源集团转龙湾煤矿：实现全流程智能化管理与运转 5eWGX  
}%9A+w}o  
转龙湾煤矿为山东能源集团兖矿能源鄂尔多斯能化公司全资子公司，矿井生产能力1000万吨/年，井田面积43.46平方千米，资源储量5.48亿吨。2020年，转龙湾煤矿进入国家首批智能化示范矿井建设名单，全面开启了智能化矿井建设。 Lm}:`  
Fn!kest  
转龙湾煤矿先后建成“5G+万兆网”生产网络系统，“5G+可视化远程控制”的全流程智能综采工作面，“数据监测+安全高效”智能掘进工作面等，闯出了一条数字化、网络化、智能化发展之路。 ebS>_jD  
!N1DJd  
针对2米至3米中厚（较薄）开采效率低、作业环境差、危险系数高的现状，转龙湾煤矿利用3D虚拟现实和实体仿真技术建立工作面模型，建成了“面内2人巡视、顺槽远程干预”的420米超长中厚（较薄）煤层千万吨智能采煤工作面，实现液压支架自动跟机、实时俯仰采控制、煤机防碰撞、工作面自动找直、端头自动化、三角煤自动截割技术的高效常态化应用，并通过预设工作面轮廓和程序截割实现采煤过程的完全自动化运行，支架自动跟机率、煤机自动截割率均达到99%以上，煤机速度达到15米/分，单架拉移时间9秒以内，工作面内作业人员仅为2人。 p9)'nU'\t  
wg=ge]E5  
针对目前煤矿辅助运输事故较多，转龙湾煤矿辅助运输系统建设了长运输人车物实时在线精准管控系统。利用全覆盖的UWB精确定位系统，实现了人员、车辆、运输环境的有效监控；利用数据精准推送功能，实现了超速、车辆及人员接近、倒车防碰撞等行车安全有效预警；利用大数据精准分析和交互，实现了超速驾驶、闯红灯等违章行为的有效管控。打造了安全、透明、高效的智能辅运系统，真正做到了车辆24小时运行在线、通话在线、监控在线、调度在线、物料在线、人员管理在线，超前有效降低了运输安全风险。 beYaQz/@W  
%<8lLRl  
转龙湾煤矿应用“掘锚一体机+迈步式自移机尾+大功率带式输送机+智能集控中心”的智能快速掘进系统成套装备，实现了“掘、支、锚、运”等全部工序高效机械化。先后建成23302胶运顺槽、23205胶运顺槽等多个智能化掘进工作面，实现了电气开关集成化控制、机尾迈步自移、煤流运输系统可视化集控等功能，掘进装备水平不断提升，掘进效率稳步提高，职工劳动强度明显降低，正常生产期间作业人员不超过7人，常态化月进保持在1000米以上。 8FT
hu[  
v5GV"qY  
转龙湾煤矿搭建选煤系统智能化信息平台和数据中心，升级完善了计质计量、安全监控、集中控制、配电监控等底层自动化系统，建成了智能控制、智能管理等13个子系统，实现了设备集中联锁控制，重点区域、关键设备、生产环节全覆盖实时监控，物料量远程调节，生产过程及辅助环节智能控制，煤质在线监测、产量计量、设备安全监控系统常态化运行，生产厂区由定人定岗转变为人员巡岗的生产模式。全系统开机时间由15分钟缩短至3分钟，减少固定岗位工12人，产品质量稳定率提升2%。 q>*+.~  
8?O6IDeW  
转龙湾煤矿智能矿山综合信息管控系统以5G+万兆工业环网、私有云、物联网、AI平台建设为基础，深度融合综采、掘进等主要生产、安全系统数据，形成全面感知、实时互联、分析决策、动态预测、协同控制的安全生产数字孪生智能化管控平台，实现矿井多部门、多专业、多管理层面的数据集中应用、交互共享和决策支持，各主要业务系统的智能操控与协同联动控制。 5}4r'P$m:  
Ytnk^/Z1L  
同时，转龙湾煤矿通过AI魔镜日常普查、智能手表实时监测等组合筛选方式，多维度对有健康安全风险的职工进行甄别、提醒、预警以及重点关注。 AA um1xl  
Rx 4 ;X  
今后，转龙湾煤矿将与华为煤炭军团成立联合创新工作组，推进矿鸿全场景及沉浸式采掘工作面联合创新研究，进一步实现全面构建各子系统互联互通，重点解决现场看不清、看不见、看不全的“痛点”问题。 *1KrI9i  
Og`w~!\  
贵州发耳煤业有限公司：全力攻坚薄煤层智能化开采 =)3tVH&  
3X&}{M:Qo  
贵州发耳煤业公司成立于2004年11月30日，由贵州安晟能源公司和贵州能发电力燃料开发公司共同组建，属于煤与瓦斯突出矿井。发耳煤矿设计生产能力300万吨/年，为发耳电厂主要配套项目，是贵州省“西电东送”重点工程之一。 QuJ)WaJkC  
O?9&6x   
截至目前，发耳煤业公司先后建成6个（次）智能化综采工作面，完成了矿井综合信息化管控平台、通风、压风、排水、原煤运输、供配电、工业视频监控7个子系统升级改造项目。该公司的智能化建设被评为贵州省“大数据与实体经济深度融合升级标杆项目”。 {\L /?#  
ZLJf
SnB  
发耳煤业公司把智能化建设定为“一号工程”。在外出学习山东枣矿集团智能化建设经验的基础上，结合矿井薄煤层且地质条件复杂的实际，制定了智能化、信息化建设规划。特别是在智能化工作面改造项目上，采用了“智能控制+远程干预”的开采模式，并紧紧围绕与瓦斯防治相结合的建设理念，配备先进智能装备及配套设备，形成切合实际的智能化综采生产系统。 4` gAluJ#  
m. G}#/  
发耳煤业公司智能化和信息化建设经历了三个发展阶段。一是探索试验阶段。二是全面推广阶段。三是拓展提高阶段。 1/YWDxo,  
bi bjFg  
通过5年多的探索实践，发耳煤业公司公司智能化、信息化建设取得了显著成绩。现如今，在智能化综采生产工作面，通过操作井下或地面调度指挥中心集中控制平台，泵站、转载机、采煤机、液压支架等设备按照系统设定的指令自动运行，各类数据信息通过光纤传入工业环网，实时传输到显示屏上，实现了远程控制。建成了矿井综合信息化管控平台、通风、压风、排水等7个子系统。在调度指挥中心电子屏幕上，实时显示每个子系统的运行情况，工作人员可根据告警信息及时作出判断和快速处置。 M38QA  
{(#>%f+|C  
发耳煤业公司“两化”建设的经济效益和社会效益十分突出，既保障了安全生产、实现了减员提效，又改善了职工工作环境、实现了稳产高产。 _s Z9p4]  
<o";?
^0Q  
智能化综采工作面实现了集控中心远程操控“一键启停”、远程操控，全过程对生产过程中机电设备出现的故障及时做出提示。矿井通风机、压风机、原煤运输、变电所、排水泵房5个子系统实现了无人值守。2个综采工区采煤作业人员累计减人74人，每年节约人工成本903万元，7个生产辅助子系统减少值守人员67人，每年节约人工成本633万元。智能化综采工作面日均产量提升至2960吨，效率提高了54%。 ^{GnE
qml&  
c?{&=,u2  
此外，发耳煤业公司在多个专业领域拓展持续创新。 {`vF4@  
7N/v  
发耳煤业公司完成了5G+胶带机智能巡检煤矿机器人示范项目，从主井胶带机头至井下沿线，胶带巡检机器人将巡检的各项参数通过5G网络进行传输，替代人工巡检，实现了胶带运输的智能化监测。采用定向钻机实施长距离瓦斯治理技术，今年以来定向钻孔进尺2.3万米，提高了瓦斯治理效率；使用钻孔轨迹测量仪，精准定位抽采薄弱区域，保证抽采达标。实施110工法无煤柱自成巷技术，节省巷道2465米，降低成本198万元，回收煤炭资源6万吨，创效3000多万元。投入4800万元，购置薄煤层智能装备，每年减少矸石量10万吨。在五上采区安装单轨吊1.3万米，取代了24部绞车运输。