智能示范礦井

“智能示范礦井”欄目重點推送《智能礦山》“智能示范礦井”專欄刊載的論文，邀請全國各礦井分享最新智能化建設(shè)成果、亮點與經(jīng)驗，旨在發(fā)揮典型智能示范礦井引領(lǐng)作用，促進我國礦山智能化建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。截至目前，《智能礦山》雜志已刊載65家礦井智能化建設(shè)成果論文113篇。 ? 點擊訂閱

文章來源：《智能礦山》2025年第1期理事單位特刊“智能示范礦井”專欄

作者簡介：彭余生，正高級工程師，現(xiàn)任開灤（集團）有限責任公司副總經(jīng)理、開灤能源化工股份有限公司董事長，《智能礦山》副理事長，主要從事煤礦生產(chǎn)、機電、智能化相關(guān)的管理工作。E-mail：pengyusheng@kailuan.com.cn

作者單位：開灤（集團）有限責任公司

引用格式：彭余生，李勝利，韓國慶. 開灤集團智能化礦井建設(shè)及應(yīng)用實踐[J].智能礦山，2025，1(1)：54-63.

點擊文末左下角閱讀原文，免費下載閱讀pdf全文

關(guān)注微信公眾號，了解更多礦山智能化建設(shè)進展

開灤（集團）有限責任公司（簡稱開灤集團）始建于1878年，至今已有146年發(fā)展歷史，以建設(shè) “中國第一佳礦”唐山礦為肇始，托舉了唐山、秦皇 島2座城市的興起，被譽為“中國煤炭工業(yè)源頭”“中國近代工業(yè)搖籃”。在不同歷史時期，開灤集團 為我國經(jīng)濟社會發(fā)展都做出了重要貢獻。

煤炭生產(chǎn)中，開灤集團堅持把安全高效、綠色智能開采作為保障能源安全供給、實現(xiàn)長治久安的治本之策，增安、減人、提效能力持續(xù)提升，智能化建設(shè)突破見效。截至目前，9個主力生產(chǎn)礦井中，開灤（集團）有限責任公司錢家營礦業(yè)分公司（簡稱錢家營礦）已建成國家級智能化示范礦井，5個省級智能化示范礦井，煤礦智能化建設(shè)開辟了老舊礦區(qū)開灤新模式。

智能化建設(shè)歷程與規(guī)劃

開灤集團的智能化建設(shè)的歷程與規(guī)劃主要分為8個階段，分別制定了發(fā)展規(guī)劃、建設(shè)目標、實施方案，遠期目標是到2035年，形成多產(chǎn)業(yè)鏈、多系統(tǒng)集成的煤礦智能化系統(tǒng)，建成智能感知、智能決策、自動執(zhí)行的智能化煤礦體系。開灤集團智能化建設(shè)歷程與規(guī)劃如圖1所示。

圖1 開灤集團智能化建設(shè)歷程與規(guī)劃

智能化礦井建設(shè)主要思路

2.1 創(chuàng)新思路助力老企業(yè)實現(xiàn)新發(fā)展

（1）堅持頂層設(shè)計，著重總體規(guī)劃圍繞煤礦智能化建設(shè)，編制了《開灤集團煤礦智能化建設(shè)實施方案》《開灤集團數(shù)字化建設(shè)規(guī)劃》，確定了發(fā)展目標，制定了智能化建設(shè)實施方案，制定下發(fā)相關(guān)管理辦法和制度；生產(chǎn)礦井研究制定智能化建設(shè)3年規(guī)劃，確定主攻方向和具體項目。自上而下形成集團、公司和礦廠3級工作體系，為穩(wěn)步推進智能化建設(shè)提供保障。

（2）實施分類分級，統(tǒng)籌煤礦智能化建設(shè)

開灤集團所屬9座主力煤礦智能化建設(shè)存在差異。結(jié)合實際情況，堅持一礦一策，統(tǒng)籌合理推進。針對建礦時間長、開采困難、資源少、前期投入不足的3個礦井，防止無必要投入，注重安全減人、實用實效。針對具備一定服務(wù)年限，基礎(chǔ)系統(tǒng)較全面的5個礦井，全面推進煤礦智能化建設(shè)，2023年完成驗收；內(nèi)蒙古開灤投資有限公司紅樹梁煤礦（簡稱紅樹梁礦）為新建智能化礦井，嚴格按照智能化高標準建設(shè)。

（3）科學分配資金，合理統(tǒng)籌資源

開灤集團把智能化建設(shè)項目列為助推集團高質(zhì)量發(fā)展十大重點項目之首，明確責任領(lǐng)導和責任單位，建立督導落實機制，堅持由外向內(nèi)、由易向難，組織智能化項目建設(shè)。截至目前，開灤集團先后實施500多項智能化建設(shè)和改造項目，累計投入資金26億元，智能化水平顯著提高。

2.2 示范引領(lǐng)保證煤礦智能化建設(shè)行穩(wěn)致遠

（1）堅持模式引導，科學組織智能化系統(tǒng)建設(shè)

基于錢家營礦等示范礦井先行先試的成功實踐，在推動煤礦智能化建設(shè)，提升安全生產(chǎn)水平上，探索出具有自身特色的“智+開灤211”智能化礦山建設(shè)新路徑?！爸?開灤211”總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2“智+開灤211”總體架構(gòu)

“智+開灤211”架構(gòu)是指智能綜合管控、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)2個平臺，以及1張網(wǎng)和一系列設(shè)備。具體為“1個門戶、5個中心、N個應(yīng)用”+“4個主要支撐、1朵私有云”+“混合光網(wǎng)”+“生產(chǎn)感知設(shè)備”。

智能綜合管控平臺的1個門戶提供統(tǒng)一的應(yīng)用入口。5個中心為“綜合集控中心”“安全生產(chǎn)中心”“決策指揮中心”“經(jīng)營管理中心”“智能巡檢中心”；N個應(yīng)用即綜采工作面監(jiān)控、掘進工作面監(jiān)控、機電設(shè)備全生命周期管理、安全動態(tài)分析、地質(zhì)保障等；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的4個主要支撐為物聯(lián)網(wǎng)平臺、AI視頻分析平臺、大數(shù)據(jù)平臺、地理信息平臺；1朵私有云為彈性計算、彈性存儲、彈性網(wǎng)絡(luò)、彈性安全；1張網(wǎng)為混合光網(wǎng)包括工業(yè)光環(huán)網(wǎng)（F5G）和第六代無線網(wǎng)（WiFi6）；一系列設(shè)備是指生產(chǎn)設(shè)備和感知設(shè)備。

通過以點帶面、循序漸進，在大功率定向智能鉆機的上下端頭超前支架，3300電壓綜采設(shè)備，采掘運輸系統(tǒng)輸送帶化、集控化，輸送帶自移機尾，沿空留巷等技術(shù)應(yīng)用推廣取得系列突破；河北省首套F5G全光工業(yè)網(wǎng)，在開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業(yè)分公司正式投入使用，打通數(shù)字化通信高速路，為智能化礦井建設(shè)提供強力支撐。

（2）注重示范引領(lǐng)，有序推進智能化場景建設(shè)

開灤集團有序推進煤礦智能化建設(shè)，充分發(fā)揮 錢家營礦、紅樹梁礦引領(lǐng)示范作用，加快建設(shè)唐山 礦省級智能化礦井，切實推進以“智”變引領(lǐng)“質(zhì)”變。實施遠程供電、供液遠程智能控制和外圍輔助 運輸系統(tǒng)集中管控，實現(xiàn)了綜采工作面設(shè)備智能自 主控制、遠程控制干預(yù)的智能化生產(chǎn)模式。

（3）打造行業(yè)標桿，高標準組織新礦智能化建設(shè)

紅樹梁礦是開灤集團在內(nèi)蒙古自治區(qū)投資建設(shè)的第1座智能化礦井，2021年實現(xiàn)聯(lián)合試運轉(zhuǎn)，2022年通過自治區(qū)智能化礦井驗收，通過了國家一級安全生產(chǎn)標準化礦井驗收，成為蒙西區(qū)域內(nèi)千萬噸級礦井標桿。按照“高標準基礎(chǔ)+多功能平臺+專業(yè)化子系統(tǒng)”建設(shè)架構(gòu)，組織智能化基礎(chǔ)設(shè)施、智能管控一體化平臺、專業(yè)化子系統(tǒng)“三位一體”建設(shè)，實現(xiàn)了智能綜采、智能運輸、智能洗選、智能銷售等功能。礦井年產(chǎn)1000萬t，整體用工603人，達到了區(qū)域領(lǐng)先、行業(yè)先進水平。紅樹梁礦智能綜合管控平臺如圖3所示。

圖3 紅樹梁礦智能綜合管控平臺

2.3 創(chuàng)新突破智能化建設(shè)成效顯著

（1）提升智能化建設(shè)水平

通過裝備升級深化煤礦智能化生產(chǎn)新模式，技術(shù)創(chuàng)新推進煤礦主要崗位部位無人值守、智能巡視新模式。2023年，開灤集團主要生產(chǎn)系統(tǒng)自動化率達到86%，煤礦主要生產(chǎn)系統(tǒng)具備無人值守條件的崗位比例達到71%。

（2）提升智能化行業(yè)管理水平

開灤集團強化標準制定，制定團標《設(shè)備數(shù)智化運維信息系統(tǒng)通用技術(shù)要求》，編制《固定崗位無人值守智能巡視技術(shù)標準（試行）》。在國家礦山安全監(jiān)察局全國礦山智能化建設(shè)現(xiàn)場推進會介紹《加快實施煤礦智能化生產(chǎn)新模式，促進百年開灤基業(yè)長青》經(jīng)驗，榮獲“2022年中國煤炭工業(yè)協(xié)會先進會員單位”。

（3）電子信息產(chǎn)業(yè)同步發(fā)展

開灤集團所屬中灤科技股份有限公司是國家級高新企業(yè)，河北省專精特新示范企業(yè)，先后成功承建了1個國家級、多個省級智能化示范礦井建設(shè)。在全省煤礦物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)建設(shè)、煤礦智能化控制、應(yīng)急救援、礦山智能化平臺建設(shè)等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

智能化礦井建設(shè)案例

錢家營礦是開灤集團下屬大型骨干礦井，于1988年建成投產(chǎn)，共5個可采煤層，可采儲量5.49億t。錢家營礦在建設(shè)過程中，堅持以“數(shù)字治理水平迭代升級、安全優(yōu)勢產(chǎn)能充分釋放、勞動組織方式變革提質(zhì)”為目標，制定《錢家營礦智能化建設(shè)實施方案》，依托“1381”礦井智能化發(fā)展路徑，構(gòu)建起“智+開灤211”整體框架，拓展煤礦智能化建設(shè)應(yīng)用場景。

錢家營礦先后建成河北省首個薄煤層智能化工作面和智能“雙控”信息管理平臺，并于2020年11月被確定為“國家首批智能化示范建設(shè)煤礦”，自此全面啟動智能化建設(shè)引擎，正式進入智能化發(fā)展快速路。

3.1 智能化礦井建設(shè)內(nèi)容

錢家營礦堅持智慧管理為目標，全力推進智能化技術(shù)與煤炭生產(chǎn)融合發(fā)展，加快礦井十大系統(tǒng)智能化建設(shè)，從根本上、戰(zhàn)略上破解重點難點問題，用智能化引領(lǐng)礦井高質(zhì)量發(fā)展。

（1）圍繞穩(wěn)定傳輸，構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)

錢家營礦圍繞人機協(xié)同，突出管控，建立了由綜合管控信息中心、綜合集控中心、大數(shù)據(jù)綜合分析中心、運營管理中心組成的智能礦山綜合管控平臺，借助“4中心N應(yīng)用”實現(xiàn)生產(chǎn)過程的標準化、一體化和智能化管控，實現(xiàn)了人員、環(huán)境、設(shè)備等信息“一站式”管理；采用三環(huán)加支線的有線和無線混合網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，建成了萬兆工業(yè)環(huán)網(wǎng)，滿足井下多系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定傳輸；采用虛擬化云平臺方式，并通過虛擬化技術(shù)，增強數(shù)據(jù)中心的可管理性、應(yīng)用兼容性和可用性，滿足50套業(yè)務(wù)系統(tǒng)的云上運行環(huán)境要求，錢家營礦網(wǎng)絡(luò)平臺架構(gòu)如圖4所示。

圖4 錢家營礦網(wǎng)絡(luò)平臺架構(gòu)

（2）圍繞精準探測，構(gòu)建智能地質(zhì)系統(tǒng)

建成地測空間信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)地質(zhì)、測量、儲量等數(shù)字化存儲和工程圖紙資料自動生成；建成地測防治水動態(tài)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)地測防治水動態(tài)管理，及時指導礦井安全生產(chǎn)；引進千米定向鉆機、無線電波透視儀等裝備，對礦井地質(zhì)精確探測，大幅降低勞動強度，為安全高效生產(chǎn)提供保障。地測空間信息管理系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖5 地測空間信息管理系統(tǒng)界面

（3）圍繞掘錨提效，構(gòu)建智能掘進系統(tǒng)

引進智能掘進機、掘錨一體機和集中控制系統(tǒng)，其中智能掘進機具有自主定位、定姿、定向、遠程遙控截割以及單機狀態(tài)監(jiān)測和故障自診斷等功能；掘錨一體機具備掘錨同時作業(yè)，實現(xiàn)了“掘、支、錨、運”一體化平行作業(yè)；集控中心通過采集數(shù)據(jù)，具備工作面地質(zhì)信息三維建模功能，以及對運行參 數(shù)實時監(jiān)控，實現(xiàn)破巖、運輸?shù)仍O(shè)備“一鍵啟?！笨刂?。智能掘進機如圖6所示，掘錨一體機集控倉 如圖7所示。

圖6 智能掘進機

圖7 掘錨一體機集控倉

（4）圍繞少人開采，構(gòu)建智能回采系統(tǒng)

先后完成5、7、9、12煤層智能化開采，通過高速以太環(huán)網(wǎng)將采煤機、電液控支架、運輸、“三機”、泵站及供電系統(tǒng)有機融合，輔以煤壁和液壓支架高清視頻系統(tǒng)，實現(xiàn)了對工作面設(shè)備協(xié)調(diào)管理與集中控制，有效減少了崗位工作人員，智能采煤機工作界面如圖8所示。

圖8 智能采煤機工作界面

（5）圍繞自動作業(yè)，構(gòu)建智能主運系統(tǒng)

主運系統(tǒng)全部接入集中控制中心，并實時顯示設(shè)備運行參數(shù)及故障狀態(tài)。帶式輸送機采用順煤流控制模式，根據(jù)煤量自動調(diào)整運行速度，實現(xiàn)節(jié)能降耗。立井提升系統(tǒng)具有智能裝載與卸載功能，配備提升載荷和鋼絲繩監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)精確定量裝載、防重裝及過裝保護，能耗及人工成本顯著降低。主井提升系統(tǒng)界面如圖9所示。

圖9 主井提升系統(tǒng)界面

（6）圍繞集中管理，構(gòu)建智能運輸系統(tǒng)

建成機車運輸監(jiān)控系統(tǒng)，具備車載視頻、語音通話、應(yīng)急呼救等，實現(xiàn)機車無線移動通信，達到智能調(diào)度，機車精準定位。單軌吊和無極繩絞車減少運輸環(huán)節(jié)，降低安全風險，實現(xiàn)了從石門到工作面的連續(xù)運輸?；谛鄙浇g車、副立井提升機等原有運輸系統(tǒng)，分別進行升級改造，實現(xiàn)了運行狀態(tài)監(jiān)測、異常報警、停車等，單軌吊運輸車如圖10所示。

圖10 單軌吊運輸車

（7）圍繞超前防治，構(gòu)建智能通風與壓風系統(tǒng)主通風機和壓風系統(tǒng)實現(xiàn)遠程監(jiān)測和自動化運行，主通風機實現(xiàn)一鍵啟停、一鍵反風、不停風一鍵倒機等功能；系統(tǒng)建有智能通風模塊，具備通風網(wǎng)絡(luò)動態(tài)解算，能夠預(yù)測用風巷道風量及風流方向。主要風門實現(xiàn)了自動開關(guān)，現(xiàn)場安裝有視頻監(jiān)控及聲光報警器。局部通風機開停狀態(tài)，工況參數(shù)實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測。通風系統(tǒng)控制界面如圖11所示。

圖11 通風系統(tǒng)控制界面

（8）圍繞遠程控制，構(gòu)建智能供電與供排水系統(tǒng)

電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)實現(xiàn)了井上下變電所供電系統(tǒng)遠程集中管理，具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、運行狀態(tài)監(jiān)視、故障診斷預(yù)警功能；供排水系統(tǒng)實現(xiàn)了智能抽排、智能監(jiān)測、智能聯(lián)動等功能，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了故障分析診斷及預(yù)警。供電系統(tǒng)控制界面如圖12所示，主排水系統(tǒng)控制界面圖13所示。

圖12 供電系統(tǒng)控制界面

圖13 主排水系統(tǒng)控制界面

（9）圍繞做實“雙控”，構(gòu)建智能安全管控系統(tǒng)

集數(shù)據(jù)存取、風險評估、隱患排查、措施制定、任務(wù)推送、驗收銷號6大功能于一體，實現(xiàn)了安全風險分級管控和隱患排查治理雙重防控，達到對煤礦安全態(tài)勢進行動態(tài)評估、預(yù)測、預(yù)警。此外，借助AI視頻分析，對生產(chǎn)過程中的危險因素進行準確識別、預(yù)警，提升礦井安全管控水平。安全監(jiān)控系統(tǒng)控制界面如圖14所示。

圖14 安全監(jiān)控系統(tǒng)控制界面

（10）圍繞輔助決策，構(gòu)建智能化園區(qū)與經(jīng)營管理系統(tǒng)

集成指揮、調(diào)度、管控、辦公、展示等功能，實現(xiàn)了對井上井下各系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管控，完成智能安防、車輛管理及門禁閘機管理系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用，建成物資管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了物資供應(yīng)管理的無紙化、信息化、數(shù)字化、移動化，管理水平、工作效率和經(jīng)營效益均得到質(zhì)的提升，經(jīng)營管理系統(tǒng)控制界面如圖15所示。

圖15 經(jīng)營管理系統(tǒng)控制界面

3.2 智能化礦井建設(shè)成效

（1）提升安全治理能力

通過構(gòu)建智能“雙控”安全管理信息平臺，實現(xiàn)了系統(tǒng)自動風險定級、自動生成風險清單等，排查、預(yù)警、處治、評估流程得到科學優(yōu)化，風險和隱患整改率分別達到100%和98.6%，有效提高了防災(zāi)、抗災(zāi)、減災(zāi)能力。

（2）安全高效精細精益

通過智能化建設(shè)，減線減面實現(xiàn)歷史性突破，同時推進了通風、供電、運輸?shù)雀鞔笊a(chǎn)系統(tǒng)全面優(yōu)化，實現(xiàn)智能集控；綜采工作面設(shè)備運行效率和自動跟機率達到70%，生產(chǎn)工作面由2020年的4.5個減為目前3個；建成了智能掘進作業(yè)線，單頭效率提升20%，掘進作業(yè)線由10條減為8條；開拓作業(yè)線由10條減為7條。

（3）勞動組織科學合理

通過優(yōu)化勞動組織，單班入井人數(shù)由1100人減為650人。實現(xiàn)供電、運輸、排水有人巡視，無人值守，固定崗位人員減少約200人；通過加強復合型人才培養(yǎng)，高技能人才比例達到42%，擁有國家級和行業(yè)級大師工作室5個。

結(jié)語

開灤集團智能化礦井建設(shè)及應(yīng)用實踐，實現(xiàn)了綜合治理水平提檔升級，切實將安全、生產(chǎn)、經(jīng)營、機電、技術(shù)、洗煤以及人資、黨建等各專業(yè)數(shù)據(jù)融為一體，打通數(shù)據(jù)堵點、互聯(lián)互通，形成了企業(yè)大數(shù)據(jù)中心。為各級管理人員準確掌握生產(chǎn)狀況、優(yōu)化管理流程、提高工作效率、輔助科學決策提供智力保障，增強了企業(yè)治理能力和水平，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入了強勁動力。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

往期薦讀

• 征稿函┃《智能礦山》面向礦業(yè)領(lǐng)域廣大讀者征集文稿的函

• 歡迎訂閱┃《智能礦山》雜志2025年訂閱開始了！

• 行業(yè)聚焦┃2024年煤礦智能化重大進展發(fā)布會成功召開

• 《智能礦山》創(chuàng)刊4周年回顧

• 王國法院士煤礦智能化觀點集錦

• 新書訂閱 ┃《中國煤礦智能化發(fā)展報告（2024年）》（王國法，劉峰 主編）

往期特刊

中國煤科特刊

陜煤集團特刊

神東專欄

重大進展特刊

露天礦特刊

理事會特刊

紅柳林煤礦特刊

創(chuàng)新技術(shù)特刊

創(chuàng)刊號

版權(quán)聲明

本刊對已出版文章持有電子版、網(wǎng)絡(luò)版及進行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交流和與各網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫合作的權(quán)利，稿酬一次性付清，版權(quán)歸本刊與作者共同所有，如不同意，請在投稿時聲明。

聲明：本文系轉(zhuǎn)載自互聯(lián)網(wǎng)，請讀者僅作參考，并自行核實相關(guān)內(nèi)容。若對該稿件內(nèi)容有任何疑問或質(zhì)疑，請立即與鐵甲網(wǎng)聯(lián)系，本網(wǎng)將迅速給您回應(yīng)并做處理，再次感謝您的閱讀與關(guān)注。