智能示范礦井┃彭余生副總經理：開灤集團智能化礦井建設及應用實踐

2025年02月26日 17:07 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

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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成果、亮點與經驗，旨在發揮典型智能示范礦井引領作用，促進我國礦山智能化建設高質量發展。截至目前，《智能礦山》雜志已刊載65家礦井智能化建設成果論文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，現任開灤（集團）有限責任公司副總經理、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、機電、智能化相關的管理工作。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及應用實踐[J].智能礦山，2025，1(1)：54-63.

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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年發展歷史，以建設 “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“中國煤炭工業源頭”“中國近代工業搖籃”。在不同歷史時期，開灤集團為我國經濟社會發展都做出了重要貢獻。

煤炭生產中，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、實現長治久安的治本之策，增安、減人、提效能力持續提升，智能化建設突破見效。截至目前，9個主力生產礦井中，開灤（集團）有限責任公司錢家營礦業分公司（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，煤礦智能化建設開辟了老舊礦區開灤新模式。

智能化建設歷程與規劃

開灤集團的智能化建設的歷程與規劃主要分為8個階段，分別制定了發展規劃、建設目標、實施方案，遠期目標是到2035年，形成多產業鏈、多系統集成的煤礦智能化系統，建成智能感知、智能決策、自動執行的智能化煤礦體系。開灤集團智能化建設歷程與規劃如圖1所示。

圖1 開灤集團智能化建設歷程與規劃

智能化礦井建設主要思路

2.1 創新思路助力老企業實現新發展

（1）堅持頂層設計，著重總體規劃圍繞煤礦智能化建設，編制了《開灤集團煤礦智能化建設實施方案》《開灤集團數字化建設規劃》，確定了發展目標，制定了智能化建設實施方案，制定下發相關管理辦法和制度；生產礦井研究制定智能化建設3年規劃，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，為穩步推進智能化建設提供保障。

（2）實施分類分級，統籌煤礦智能化建設

開灤集團所屬9座主力煤礦智能化建設存在差異。結合實際情況，堅持一礦一策，統籌合理推進。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。針對具備一定服務年限，基礎系統較全面的5個礦井，全面推進煤礦智能化建設，2023年完成驗收；內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。

（3）科學分配資金，合理統籌資源

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

2.2 示范引領保證煤礦智能化建設行穩致遠

（1）堅持模式引導，科學組織智能化系統建設

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，提升安全生產水平上，探索出具有自身特色的“智+開灤211”智能化礦山建設新路徑。“智+開灤211”總體架構如圖2所示。

圖2“智+開灤211”總體架構

“智+開灤211”架構是指智能綜合管控、工業互聯網2個平臺，以及1張網和一系列設備。具體為“1個門戶、5個中心、N個應用”+“4個主要支撐、1朵私有云”+“混合光網”+“生產感知設備”。

智能綜合管控平臺的1個門戶提供統一的應用入口。5個中心為“綜合集控中心”“安全生產中心”“決策指揮中心”“經營管理中心”“智能巡檢中心”；N個應用即綜采工作面監控、掘進工作面監控、機電設備全生命周期管理、安全動態分析、地質保障等；工業互聯網平臺的4個主要支撐為物聯網平臺、AI視頻分析平臺、大數據平臺、地理信息平臺；1朵私有云為彈性計算、彈性存儲、彈性網絡、彈性安全；1張網為混合光網包括工業光環網（F5G）和第六代無線網（WiFi6）；一系列設備是指生產設備和感知設備。

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電壓綜采設備，采掘運輸系統輸送帶化、集控化，輸送帶自移機尾，沿空留巷等技術應用推廣取得系列突破；河北省首套F5G全光工業網，在開灤能源化工股份有限公司范各莊礦業分公司正式投入使用，打通數字化通信高速路，為智能化礦井建設提供強力支撐。

（2）注重示范引領，有序推進智能化場景建設

開灤集團有序推進煤礦智能化建設，充分發揮錢家營礦、紅樹梁礦引領示范作用，加快建設唐山礦省級智能化礦井，切實推進以“智”變引領“質”變。實施遠程供電、供液遠程智能控制和外圍輔助運輸系統集中管控，實現了綜采工作面設備智能自主控制、遠程控制干預的智能化生產模式。

（3）打造行業標桿，高標準組織新礦智能化建設

紅樹梁礦是開灤集團在內蒙古自治區投資建設的第1座智能化礦井，2021年實現聯合試運轉，2022年通過自治區智能化礦井驗收，通過了國家一級安全生產標準化礦井驗收，成為蒙西區域內千萬噸級礦井標桿。按照“高標準基礎+多功能平臺+專業化子系統”建設架構，組織智能化基礎設施、智能管控一體化平臺、專業化子系統“三位一體”建設，實現了智能綜采、智能運輸、智能洗選、智能銷售等功能。礦井年產1000萬t，整體用工603人，達到了區域領先、行業先進水平。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 創新突破智能化建設成效顯著

（1）提升智能化建設水平

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

（2）提升智能化行業管理水平

開灤集團強化標準制定，制定團標《設備數智化運維信息系統通用技術要求》，編制《固定崗位無人值守智能巡視技術標準（試行）》。在國家礦山安全監察局全國礦山智能化建設現場推進會介紹《加快實施煤礦智能化生產新模式，促進百年開灤基業長青》經驗，榮獲“2022年中國煤炭工業協會先進會員單位”。

（3）電子信息產業同步發展

開灤集團所屬中灤科技股份有限公司是國家級高新企業，河北省專精特新示范企業，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。在全省煤礦物聯網產業建設、煤礦智能化控制、應急救援、礦山智能化平臺建設等領域處于領先地位。

智能化礦井建設案例

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

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煤礦”，自此全面啟動智能化建設引擎，正式進入智能化發展快速路。

3.1 智能化礦井建設內容

錢家營礦堅持智慧管理為目標，全力推進智能化技術與煤炭生產融合發展，加快礦井十大系統智能化建設，從根本上、戰略上破解重點難點問題，用智能化引領礦井高質量發展。

（1）圍繞穩定傳輸，構建智能網絡平臺系統

錢家營礦圍繞人機協同，突出管控，建立了由綜合管控信息中心、綜合集控中心、大數據綜合分析中心、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應用”實現生產過程的標準化、一體化和智能化管控，實現了人員、環境、設備等信息“一站式”管理；采用三環加支線的有線和無線混合網絡架構，建成了萬兆工業環網，滿足井下多系統數據的安全穩定傳輸；采用虛擬化云平臺方式，并通過虛擬化技術，增強數據中心的可管理性、應用兼容性和可用性，滿足50套業務系統的云上運行環境要求，錢家營礦網絡平臺架構如圖4所示。

圖4 錢家營礦網絡平臺架構

（2）圍繞精準探測，構建智能地質系統

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

圖5 地測空間信息管理系統界面

（3）圍繞掘錨提效，構建智能掘進系統

引進智能掘進機、掘錨一體機和集中控制系統，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監測和故障自診斷等功能；掘錨一體機具備掘錨同時作業，實現了“掘、支、錨、運”一體化平行作業；集控中心通過采集數據，具備工作面地質信息三維建模功能，以及對運行參數實時監控，實現破巖、運輸等設備“一鍵啟停”控制。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，構建智能回采系統

先后完成5、7、9、12煤層智能化開采，通過高速以太環網將采煤機、電液控支架、運輸、“三機”、泵站及供電系統有機融合，輔以煤壁和液壓支架高清視頻系統，實現了對工作面設備協調管理與集中控制，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，構建智能主運系統

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

圖9 主井提升系統界面

（6）圍繞集中管理，構建智能運輸系統

建成機車運輸監控系統，具備車載視頻、語音通話、應急呼救等，實現機車無線移動通信，達到智能調度，機車精準定位。單軌吊和無極繩絞車減少運輸環節，降低安全風險，實現了從石門到工作面的連續運輸。基于斜山絞車、副立井提升機等原有運輸系統，分別進行升級改造，實現了運行狀態監測、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，構建智能通風與壓風系統主通風機和壓風系統實現遠程監測和自動化運行，主通風機實現一鍵啟停、一鍵反風、不停風一鍵倒機等功能；系統建有智能通風模塊，具備通風網絡動態解算，能夠預測用風巷道風量及風流方向。主要風門實現了自動開關，現場安裝有視頻監控及聲光報警器。局部通風機開停狀態，工況參數實現遠程實時監測。通風系統控制界面如圖11所示。

圖11 通風系統控制界面

（8）圍繞遠程控制，構建智能供電與供排水系統

電力監控自動化系統實現了井上下變電所供電系統遠程集中管理，具備數據采集、數據分析、運行狀態監視、故障診斷預警功能；供排水系統實現了智能抽排、智能監測、智能聯動等功能，通過在線監測系統實現了故障分析診斷及預警。供電系統控制界面如圖12所示，主排水系統控制界面圖13所示。

圖12 供電系統控制界面

圖13 主排水系統控制界面

（9）圍繞做實“雙控”，構建智能安全管控系統

集數據存取、風險評估、隱患排查、措施制定、任務推送、驗收銷號6大功能于一體，實現了安全風險分級管控和隱患排查治理雙重防控，達到對煤礦安全態勢進行動態評估、預測、預警。此外，借助AI視頻分析，對生產過程中的危險因素進行準確識別、預警，提升礦井安全管控水平。安全監控系統控制界面如圖14所示。

圖14 安全監控系統控制界面

（10）圍繞輔助決策，構建智能化園區與經營管理系統

集成指揮、調度、管控、辦公、展示等功能，實現了對井上井下各系統統一協調管控，完成智能安防、車輛管理及門禁閘機管理系統建設應用，建成物資管理系統，實現了物資供應管理的無紙化、信息化、數字化、移動化，管理水平、工作效率和經營效益均得到質的提升，經營管理系統控制界面如圖15所示。

圖15 經營管理系統控制界面

3.2 智能化礦井建設成效

（1）提升安全治理能力

通過構建智能“雙控”安全管理信息平臺，實現了系統自動風險定級、自動生成風險清單等，排查、預警、處治、評估流程得到科學優化，風險和隱患整改率分別達到100%和98.6%，有效提高了防災、抗災、減災能力。

（2）安全高效精細精益

通過智能化建設，減線減面實現歷史性突破，同時推進了通風、供電、運輸等各大生產系統全面優化，實現智能集控；綜采工作面設備運行效率和自動跟機率達到70%，生產工作面由2020年的4.5個減為目前3個；建成了智能掘進作業線，單頭效率提升20%，掘進作業線由10條減為8條；開拓作業線由10條減為7條。

（3）勞動組織科學合理

通過優化勞動組織，單班入井人數由1100人減為650人。實現供電、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，高技能人才比例達到42%，擁有國家級和行業級大師工作室5個。

結語

開灤集團智能化礦井建設及應用實踐，實現了綜合治理水平提檔升級，切實將安全、生產、經營、機電、技術、洗煤以及人資、黨建等各專業數據融為一體，打通數據堵點、互聯互通，形成了企業大數據中心。為各級管理人員準確掌握生產狀況、優化管理流程、提高工作效率、輔助科學決策提供智力保障，增強了企業治理能力和水平，為企業高質量發展注入了強勁動力。

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，聚焦礦山智能化領域產學研用新進展的綜合性技術刊物。

主編：王國法院士

投稿網址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯系人：李編輯 010-87986441

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