智能示范礦井┃山能集團翟鎮煤礦極簡高效智能重裝采煤工作面建設實踐

2025年05月13日 11:32 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67家礦井智能化建設成果論文117篇。 ? 點擊訂閱

文章來源：《智能礦山》2025年第4期“智能示范礦井”欄目

第一作者：朱振偉，主要從事采煤工作面的智能化建設、沿空留巷、密實充填等施工工藝的相關研究工作。E-mail：zzw6681@163.com

作者單位：山東能源有限集團新汶礦業集團翟鎮煤礦

引用格式：朱振偉，李淑文，朱奕秋，等.翟鎮煤礦極簡高效智能重裝采煤工作面建設實踐[J].智能礦山，2025，6(4)：28-33.

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山東能源新礦集團翟鎮煤礦（簡稱翟鎮煤礦）核定生產能力170萬t/年，采用立井開拓，-400 m單水平開采。2022年以來，按照極簡高效、大面重裝、智能升級、常態化運行的工作思路，加快數字化轉型，推進采掘智能少人、輔運連續高效、機電遠程集控、災害動態監控、信息高效可靠的建設，持續提高生產系統效能，建成了薄煤層智能高效開采“翟煤模式”。

智能化礦井建設內容

翟鎮煤礦明確智能化、數字化轉型發展戰略，全力推進智能化礦山建設，打造復雜地質條件下的智能化標桿礦井。2022—2023年累計投入資金3.8億元，完成9大專業的智能化建設，實現智能化減員53人，減少1 230人工/月，節約費用628.3萬元/年。

1.1 信息系統建設

建成萬兆工業以太網，實現井下網絡全覆蓋、高速傳輸；完成服務器平臺框架、環境搭建及基礎模塊部署，形成高速存儲、高效分析的礦井大數據計算中心，集成了通、提、壓、排、供等13個子系統，遠程集控設備296臺（套），地面集控中心如圖1所示。

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圖1 地面集控中心

1.2 智能采煤系統

礦井先后建成了6210W、11503智能化綜采工作面，集成應用支架電液控制、煤機記憶截割、遠程一鍵集控、智能煤流控制、多功能通信等關鍵技術，全面實現工作面采煤機記憶截割、自動跟機移架、三角煤自動截割功能，智能開采常態化運行率>92％，采煤工作面遠程集控如圖2所示。

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圖2 采煤工作面遠程集控

1.3 遠程遙控掘進

全面淘汰炮掘及耙裝機，7個掘進工作面全部實現高效綜掘，其中31501E軌道巷建成遠程遙控掘進工作面，采用EBZ230G遠程遙控綜掘機，配套激光測距儀定位和數字孿生交互系統，融合三維模型軟件，實現遠程遙控掘進，掘進機遠程遙控界面如圖3所示。

圖3 掘進機遠程遙控界面

1.4 智能機電系統

應用綜合管控平臺及工業視頻監控系統，實現礦井主運、供電、排水、提升、壓風系統地面集控。主運系統21部輸送機實現地面一鍵啟停、遠程集控和設備診斷；供電系統的中央變電所和5個采區變電所實現遠程監控、防越級跳閘；排水系統的中央泵房和2個采區泵房實現實時監測、自動排水；提升系統的主井實現全自動運行、有巡無值，副井實現自動運行、有值無守；壓風系統的5臺壓風機實現遠程監控，根據風壓自動啟停。機電運輸集控界面如圖4所示。

圖4 機電運輸集控界面

1.5 智能輔助運輸

基于UWB精準定位+無線WiFi一體化智能終端，建成輔助運輸調度平臺，實現運輸車輛高效運行。應用智能物流系統，實現物料聯網審批、物資定位、物流信息分析等功能，智能輔助運輸界面如圖5所示。

圖5 智能輔助運輸界面

1.6 智能通風系統

建成了礦井智能通風管控平臺，實時監測通防關鍵參數，動態掌控通風系統狀態，實現通防設施遠程控制、風網解算、精準測風、災害模擬等功能，智能通風系統界面如圖6所示。

圖6 智能通風系統界面

1.7 綜合智慧園區

建成黨群創客服務中心、兩化融合經營系統、虹膜燈房、智能洗選、智能裝車、智能停車系統，實現地面園區高效運行，綜合智慧融合界面如圖7所示。

圖7 綜合智慧融合界面

極簡高效采煤工作面優化措施

11503工作面堅持放大面、優布置、強支護、增巷寬的開采設計原則，最大限度簡化主運、輔運等系統環節，減少延縮和安撤改系統。

2.1 變革設計源頭

工作面設計通風系統緊圍繞大面重裝、系統最簡、距離最短、環節最少、效率最高的原則。堅持放大面，11503面切眼長度由原設計長度105 m優化至300 m，儲量由21萬t增加至62萬t，刀噸由150 t提升至430 t；堅持極簡設計，工作面運輸巷走向1 400 m，1部巷道帶式輸送機進入采區主運，同比同煤層原采煤工作面實現工作面常態化運行每天8刀，月產8.2萬t，生產效率提高105%。

2.2 提效巷道主煤流系統

11503工作面帶式輸送機與2部采區主運輸送帶帶寬由1 m升級為1.2 m，應用永磁電動滾筒、變頻張緊和液壓卷帶裝置，帶速由原來2.8 m/s提高到3.15 m/s，運輸能力提高為1 000 t/h。礦井主運輸送帶同步提速，增加緩沖倉，實現自工作面至主井的輸送帶系統高效運行。

2.3 優化支護設計

按照回采超前零整修、沿空留巷零返修原則，優化設計支護方式及參數，運輸巷采用梯形斷面，確保工作面超前動壓影響區斷面收斂率≤15%。

2.4 提升現場標準

巷道掘進期間統一輸送帶、單軌吊梁、管路、線纜、照明、水溝等附著物設計標準35項，嚴格按照回采使用標準布置，實現一次成巷。

工作面“十機”配套方案

圍繞薄煤層智能化工作面建設為核心，以裝備智能化為前提、以現場實用性為基礎、以管理數據化為指導，對設備重裝升級，優化11503工作面“十機”配套方案，選擇高安全性、高可靠性、大功率、大運量重裝智能設備。

3.1 應用大功率、大截深采煤機組

安裝MG2×250/1200—WD智能采煤機組，功率由原來700 kW提高到1 200 kW，滾筒截深由原來630 mm提高到800 mm，同時集變頻控制牽引、記憶截割、三角煤自動截割功能于一體，生產效率同比提高50%。MG2×250/1200—WD智能采煤機組如圖8所示。

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圖8 MG2×250/1200—WD智能采煤機組

3.2 應用大工作阻力、大流量液壓支架

安裝ZY7200/10/20D 型掩護式液壓支架，配置天津華寧電子有限公司的電液控制系統。工作阻力由原來3 200 kN升級到7 200 kN，支架進回液管路升級為進液?51 mm，回液?63 mm，實現自動跟機移架、跟機噴霧、自動補壓、成組操作，移架速度同比提高50％，ZY7200/10/20D電液控支架如圖9所示。

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圖9 ZY7200/10/20D電液控支架

3.3 應用SGZ800/2×700變頻刮板輸送機

電機功率由原來630 kW提升至1 400 kW，并具備自動液壓緊鏈裝置，實現低速啟動、高速運轉，運輸能力達到1 500 t/h，滿足煤機10 m/min割煤的運量需求，運輸能力提升50%，SGZ800/2×700變頻刮板輸送機如圖10所示。

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圖10 SGZ800/2×700變頻刮板輸送機

3.4 采用SZZ800/400變頻轉載機

功率由原來200 kW提升至400 kW，運輸能力達到1 800 t/h，滿足刮板輸送機的負載能力，運輸能力提升40%，同時配備MY800轉載機自移系統，實現自動快速前移，效率提升70%，SZZ800/400變頻轉載機如圖11所示。

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圖11 SZZ800/400變頻轉載機

3.5 配備PLM2000破碎機

破碎能力由原來1 000 t/h提升至2 000 t/h，破碎能力提升1倍。

3.6 超前支護遙控操作

軌道巷采用ZQL2×4800/20/40D超前支架，運輸巷采用ZQ4000/22/45D型單元支架，均采用遙控操作，實現遠距離快速牽拉，ZQL2×4800/20/40D超前支架如圖12所示，ZQ4000/22/45D型單元支架如圖13所示。

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圖12 ZQL2×4800/20/40D超前支架

圖13 ZQ4000/22/45D型單元支架

3.7 供液系統升級

供液系統實現地面集中控制，自動準確配比，泵站配備“三泵兩箱”，BRW-800/40型智能乳化泵3臺，額定流量由原來315 L/min提升至800 L/min，工作壓力由原來31.5 MPa提升至40 MPa。巷道進回液管路由?51 mm升級為?108 mm，供液效率提升30%，拉架效率提升56%。BRW-800/40型智能乳化泵如圖14所示。

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圖14 BRW－800/40型智能乳化泵

3.8 選用BPW800/16智能型高壓噴霧泵

額定流量由原來200 L/min提升至800 L/min，工作壓力由原來8 MPa提升至16 MPa，采用?76 mm的供液管路，降塵效果提升30%。

3.9 帶式輸送機應用DY1200型自移裝置

實現了整機前移、輸送帶自動張緊，減少停機次數，滿足工作面日推進10 m需求，效率提升20%。

3.10 供電電壓由1 140 V升級至3 300 V

安裝2臺3 300 V移變專為工作面刮板輸送機、采煤機、轉載機、破碎機供電，實現高壓遠距離獨立供電，保障供電穩定可靠，供電電壓3 300 V移變如圖15所示。

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圖15 供電電壓3 300 V移變

智能重裝設備升級

緊扣智慧化礦山建設、新舊動能轉換、可持續發展主題，通過極簡高效設計、智能重裝設備升級，全面提升采煤工作面智能系統常態化運行水平從2018年至今建設完成12個智能化工作面，已實現采煤智能常態化運行，打造國家級智能化示范礦井。

4.1 采煤機智能操作優化

修改煤機最小換向距離，實現6 m內返刀不增加工藝段，確定全面記憶截割工藝段25個；通過改進煤機拖纜裝置、增加折返點電纜槽深度、增加2道雙向牽引鏈條，實現常態化運行電纜安全可靠。

4.2 優化自動移架參數

工作面正常段將自動移架動作中14項功能保留4項使用，實現常態化9 s、最快4.5 s完成移架動作。特殊段將成組推移刮板輸送機設置為10架/組，同時動作一次性推移刮板輸送機到位。

4.3 優化三角煤跟機參數

對三角煤截割期間觸發位置、連鎖關系、動作時間與采煤機銜接，端頭截割劃定為：正常割煤→返刀掃底→斜切割煤→進刀割煤→返刀掃煤→割煤提（推）機6道工序，減少端頭人員工作量。

4.4 人員接近保護系統

工作面支架及轉載機安裝人員接近保護，通過UWB定位識別卡與支架控制器、轉載機基站進行距離檢測，當人員進入保護范圍，實現設備閉鎖，停止運行，保證人員安全。

4.5 礦壓在線監測系統

兩巷安裝頂板離層和錨索應力傳感器，系統主機通過反射光的波長監測離層量和錨索應力值，實現礦壓地面監測與數據分析。

4.6 智能降塵噴霧裝置

通過觸控傳感器接收工作面產塵動作信號，進行數字化解析并控制閥門，形成動作傳導至噴霧總成，形成大量氣霧，現場控塵率>90%。

極簡高效采煤工作面應用成效

極簡高效采煤工作面提升了裝備水平、優化了生產系統，充分挖掘內因潛能，推進了勞動組織優化、減少人員投入，提升隊伍技能，做強可持續發展的人力支撐，實現了減人提效。翟鎮煤礦在減少人員投入的同時強化設備智能培訓，全面普及會操作、會保養、會判斷、會處理的復合型技能人才。

5.1 采用“三八”制造業方式

采用3個班次組織生產，檢修時間執行3天檢修1 h，第4天檢修3 h。全天完成8刀循環，11503工作面單面月度產量突破8萬t，產量同比去年提升30%。

5.2 工作面單班生產人數7人

工作面單班生產人數設置為盯班1人，班長1人，支架巡查工1人，煤機司機2人，上下端頭工各1人。地面集控中心1人遠程集控，一鍵啟停設備系統。累計減少施工人員5人。

5.3 建立智能化維修團隊

智能化維修團隊全覆蓋檢查及維護智能工作面。每月從區隊抽調1～2名機電工，進行業務培訓，全面提升職工業務水平，智能化區隊普及化達到90%。

5.4 全方位智能化培訓

實行全方位智能化培訓，超前理論培訓、地面組裝培訓、井下實操培訓、智能化實操比武。定期邀請廠家到礦培訓，講解設備性能、操作原理、設備調試及井下現場教學，目前已累計完成智能化培訓教學60余次，智能設備人員培訓如圖16所示。

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圖16 智能設備人員培訓

5.5 減少設備材料投入

成立的智能設備維護維修團隊，自我維修易損壞配件，減少材料浪費，特別是支架電液控設備配件、視頻配件、智能煤機組配件全部執行自助維修，累計減少設備材料投入56萬元。

結語

翟鎮煤礦11503工作面通過極簡高效設計、智能重裝設備升級，建成以采煤機記憶截割、液壓支架自動跟機、設備遠程控制、視頻可視化監控為核心，以三角煤自動截割、超前支護自動化為突破，以智能供液、智能供電、智能運輸系統無人操作為保障的智能化工作面。實現了自動截割、自動跟機移架，割煤速度>6 m/min、跟機移架時間<12 s，自動截割率、自動跟機率均達到90%以上，月度薄煤層單面產量突破8萬t。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

《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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