巷道掘进是煤矿建设和生产的重要环节，煤炭开采中巷道掘进工程量大，我国煤矿每年新掘巷道约1.2万公里；掘进工作面安全事故发生频率高，据统计，掘进工作面事故例数在同等级事故中的占比达到了40%；掘进岗位人员多，全国煤矿掘进人员超70万人，平均用工是采煤工作面的3倍；掘进效率低，综掘平均月进尺仅有180m。随着回采规模的不断扩大，矿井存在采掘接续紧张、采掘比例失调、掘进队伍庞大、井下施工点多、掘进战线长等诸多问题，对安全生产构成较大压力，因此，亟需解决掘进过程中存在的突出问题。

　　中煤天津地下工程智能研究院深耕煤矿设计研究近五十年，精通煤矿“采”“掘”“机”“运”“通”等各系统的工艺流程，深知煤矿开采过程中的痛点、难点。近三年，公司组建包含采矿、机械、电气自动化、信息化、软件开发等专业的研究团队，聚焦于掘进智能化的研究与实施，深入掘进工作面生产一线，紧贴煤矿掘进生产核心需求，开发了具有自主知识产权的掘进工作面智能管控平台，囊括了当前智能掘进工作面的两类主要建设模式，即基于悬臂式掘进（锚）机的智能综掘工作面和基于横轴式掘锚一体机的快速掘锚工作面，并在中煤华晋公司王家岭矿和中煤陕西公司大海则煤矿成功上线运行，该平台的应用为掘进工作面装上“智慧大脑”。

　　模式1  悬臂式掘进机+锚杆钻车+后配套工艺装备模式

　　模式2  横轴式掘锚一体机+锚运破+后配套工艺装备模式

　　真实三维场景再现

　　中煤智掘管控平台采用数字孪生技术，构建三维地质模型和三维设备模型，基于实时动态感知的掘进工作面地质信息与设备信息，再现掘进工作面真实场景和各设备的位姿、运行工况；采用边缘计算技术，确保了系统运行的安全可靠，同时减轻了网络传输的负载。

　　生产辅助指导及统计

　　中煤智掘管控平台具备掘进机惯导数据接入接口，实现惯导数据、探放水数据与掘进进尺的实时自动关联，直观展示“已掘进尺”、“未掘距离”、“最近探放水时间”、“探水后允许掘进距离”等数据，当掘进进尺达到探放水阀值时，系统自动发出报警，确保掘进工作面的安全。根据掘进机惯导数据实时自动统计“班掘进进尺”、“天掘进进尺”、“月掘进进尺”等数据，可自动形成报表，便于区队统计。

　　环境智能监测分析

　　中煤智掘管控平台对掘进工作面的“人、机、环、管”等数据进行统一展示。将工作面的CH4、CO等安全监控数据以及人员定位数据、矿压监测数据从地面“数据湖”中实时提取，在平台中实时监测各类传感器的变化情况，超出预警值时，系统发出声光报警，并根据预置的控制逻辑，联动相关设备，同时便于井下集控仓/地面调度中心操作人员一目了然工作面的环境、人员、矿压等信息。

　　安监、矿压、人员数据统计界面

　　生产系统监测与控制

　　中煤智掘管控平台包含掘进、锚护、通风、运输、供电、排水等系统模块，该模块具备显示主要设备的运行工况信息，并可通过软按钮/物理键盘实现对其设备的远程操控。

　　悬臂式掘进机工况监测界面

　　横轴式掘锚一体机工况监测界面

　　锚运破一体机工况监测界面

　　多机协同一键启停控制

　　基于基于掘进施工工艺及协同控制理论，实时采集掘进工作面“人、机、环、管”数据，实现整个掘进工作面环境与设备、设备与设备的协同联动。

　　平台具备对掘进设备、除尘系统设备、运输系统设备的“一键启停”功能，首先对各设备的控制模式、通信状况、健康状态、安全条件等进行“巡检”，智能判断是否具备远程启动条件，当条件具备时，相关设备启动指示灯亮起，一键启停功能生效，并按照控制逻辑顺序启动；反之，平台提示工作人员现场查看某台设备，从而确保系统一键启停的安全性。

　　设备故障自诊断

　　中煤智掘管控平台具有设备故障诊断模块，该模块采集工作面主要设备的故障报警信息，并在平台上以突出的颜色提示操作人员，同时联动声光报警，做到及时发现问题、排查/解决故障源，确保设备的稳定运行，该模块同时具备对主要设备电流、电压、温度的分析功能。

　　故障诊断分析界面

　　中煤智掘管控平台的上线运行，有效地解决了煤矿掘进系统信息孤岛、关联性不强、缺乏智能联动的问题，减少了作业人员数量，降低了人员劳动强度，改善了作业环境，提升了安全保障系数，促进煤矿安全高效智能生产。

　　志行万里者，不中道而辍足。中煤天津地下工程智能研究院将秉承务实、奋进的作风，笃行不怠，踔厉奋发，践行央企使命，加强自主研发能力，立足生产实际需要，以解决生产“痛点”为“智”向，不断升级迭代平台“智”力，为煤矿掘进系统智能化技术的进步，提供中煤方案，贡献中煤智慧，助力煤炭行业健康高质量发展，变高危行业为幸福行业。