团队简介

山西天地王坡煤业有限公司煤矿智能化系统建设及运营团队（简称团队）隶属于中国煤炭科工集团，团队共9 人，其中硕士研究生（高级工程师）3 人。2020 年11 月，山西天地王坡煤业有限公司成功获批“全国首批智能化示范煤矿建设”，成立“煤矿智能化系统建设及运营团队”，全面开展智能化建设，创建国家智能化示范煤矿。

团队自成立以来，紧紧围绕智能化“减人、增安、提效”基本目标，组织开展了55 个智能化项目建设，提出并实践了“兵团作战”一体化打造智能化煤矿建设模式和“六个一”煤矿智能化建设一体化解决方案，组织召开智能化建设项目推进会40 余次、智能化建设交流参观活动100 余次。团队建设的生产调度一体化管控系统和装车智能管理系统两项成果入选《全国煤矿智能化建设典型案例汇编（2023 年）》；生产调度一体化管控系统、煤流智能协同管控系统、智能培训中心、装车智能管理系统、洗选厂智能压滤系统共五项智能化成果入选《山西省煤矿智能化建设典型案例汇编（2023 年）》智能一体化管控平台获得首届“国企数字场景创新专业赛”三等奖，团队获得煤矿智能化创新联盟“2022 年度煤矿智能化卓越团队”称号。

天地王坡井田面积25.35 km2，开采3#、15#煤层，地质储量2.1 亿t，现开采3#煤层；井田构造类型简单，水文地质条件中等，煤层不易自燃，煤尘无爆炸危险性，无冲击地压危险，属高瓦斯矿井；采用综合机械化进行开拓和开采，强力带式输送机和无轨胶轮车进行主辅运输，全重介分选工艺和自动化装车站进行产品加工外运。现布置有两采四掘，分别为3206 综采工作面、3307 综采工作面、3211 高抽巷掘进工作面、3217 回风巷掘进工作面、3219 回风巷掘进工作面和3303 运输巷掘进工作面，六大系统运行稳定可靠，并建有配套的选煤厂和铁路专用线（图1）。

团队成立背景

2020 年11 月，天地王坡成功获批“全国首批智能化示范煤矿建设”，智能化建设遵循“顶层设计、基础先行、重点突破、全面融合”原则，充分整合中国煤科先进技术和装备，以“智能一体化管控平台”为核心，以采掘智能化系统为重点，构架以一个平台、一朵云、一个标准、一张图、一张网和一系列智能化子系统为主要内容的“六个一”智能化煤矿体系，重构部门管理职能，以“减人、增安、提效”为基本目标，实现安全生产及经营管理的透明化、自动化、智能化，打造中国煤科智能化品牌，彰显中国煤科在全国智能化矿井建设中的示范引领作用。

2021 年1 月，天地王坡成立煤矿智能化系统建设及运营团队，全面负责天地王坡智能化建设工作。在中国煤科智能化委员会牵头指挥下，集结煤炭科学技术研究院有限公司、煤炭科学研究总院有限公司、北京华宇工程有限公司等科研院所共同构建煤矿智能化科技创新合力和引领力，形成了“兵团作战”模式，提供了全国煤矿智能化建设的“王坡方案”。

团队建设思路

2021 年，团队克服疫情影响，加快推进建设进度，保障建设质量；每月至少召开一次工作会议，总结经验做法、研究存在的问题、提出意见和建议等，协调解决智能化煤矿建设工作推进过程中存在的问题和困难。2021 年1 月开始制定智能化建设方案，确定23 个智能化子项目的建设任务开始，历经设备选型、采购、生产、外部联合调试、设备到矿安装等过程，到10 月完成智能采掘、智能一体化管控平台建设，并保障中国煤科在第十九届煤展会顺利发布“煤科云”，11月完成山西省智能综掘中级智能化单项评定，再到12月完成智能化各系统项目建设工作，彰显了团队的核心领导力、组织力和执行力。

团队紧紧围绕“减人、提效、增安”智能化煤矿建设基本目标进行顶层规划，建设分三期进行。

一期为全面建设（2021 年），主要以“自动化+数字化+局部智能化”为主，建设内容涵盖综采、掘进、主运输、供电、供排水等十大专业系统和智能化选煤厂，实现全矿生产系统远程监控、智能控制和生产运营实时监测，掘进、综采少人作业，固定岗位“无人值守、有人巡检”，达到中级智能化，并已完成建设。

二期为完善提升（2022 年—2025 年），主要以“智能装备+智能感知+智能协同”为主，采用智能装备持续改进优化生产工艺，深化传感器、物联网和人工智能应用，具备矿井态势感知、自主决策和协同管理能力，实现煤矿生产经营管理的智能高效协同运行，重点岗位机器人作业，生产现场无人巡检，深化中级智能化，目前正在实施。

三期为巩固提高（2026 年—2035 年），主要以“群体智能+混合智能+认知智能”为主，形成煤矿智能化完备体系，智能装备覆盖煤矿全生产环节，生物智能和机器智能深度融合，具备自感知、自决策、自组织、自适应、自学习和自由化能力，通过装备、系统持续迭代升级，向着高级智能化终极目标努力奋进（图2）。

基础先行 重点突破

（1） 基础先行：立足长远，采用全新的网络通信布局，为智能化持续发展提供基础。

首次将基于“4G+UWB+WiFi6+千兆传输”的一体化设备应用于煤矿井下，解决井下“网络盲区”，为实现“万物可连”提供基础。

率先实现了“5G+有线”的冗余切换机制，为综采设备插上5G的“翅膀”，全面保障智能综采顺利实现。

（2） 重点突破：突破采煤、掘进、运输等生产系统的智能化，保障生产效益。

智能采煤系统实现井下集控，地面远控功能；采煤机实现自动进刀为主，远程控制为辅；工作面设备整体实现自动控制为主，人工干预控制为辅的自动化生产模式。智能采煤系统探索了“有人巡视、无人操作”的采煤模式，实现生产期间每班减员13人，合计减员26 人（图3）。

智能掘进系统实现了掘进装备的定位导航，掘、锚、运、探的远程可视化操作及自动操作，实现了“无人跟机作业，有人安全值守”的掘进模式，大幅度降低工人劳动强度，三班合计减员6 人（图4）。

2021 年11 月，山西省能源局组织专家对天地王坡3308 智能综采工作面和3303 智能掘进工作面开展智能化等级评定工作，评定结果为中级。

智能主煤流运输系统将AI 视频技术和传统的控制技术相融合，实现“煤多快转，煤少慢转”，提升智能化水平的同时降低设备能耗。

同步推进 全面融合

（1） 同步推进：在突破生产系统关键难题的同时，全面提升和生产相关的子系统智能化水平，消除瓶颈，保障生产效益。

智能供电系统引入工业物联网架构，实现变电所机电设备远程监测监控及人员、环境、视频等的协同控制，达到“无人值守，有人巡视”。

智能通风系统成功构建通风网络结算模型和最优通风计算模型，实现了全矿井一键精准测风，实时感知通风工况，实时调节通风设备。

智能洗选系统融入AI 视频分析、巡检机器人、故障诊断等元素，优化生产工艺，保证了产品质量的稳定，提高了综合管理水平、提高了整体效能，智能洗选系统与智能装车系统合计实现减人19人（图5）。

打造了“一平台三中心”的智慧培训基地，采用VR （虚拟现实）、AR （增强现实）、AI （人工智能） 等技术，将互联网与安全培训相结合，借力模拟仿真技术，将煤矿生产装置从工厂“搬”到培训基地，筑牢职工安全的“保险栓”。

（2） 全面融合：完成各系统智能化改造后，采用EIP 统一传输协议实现数据聚合、分析、联动、决策，挖掘数据价值。

智能一体化管控平台基于工业互联网和微服务架构设计，利用物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术，在国内率先实现了“统一数据、统一模型、统一平台、统一架构”。融合接入了“采、掘、机、运、通”等主要生产环节、井下环境安全、经营管理等数据，具备了全面感知、实时互联和辅助决策的能力，使天地王坡实现了开采环境数字化、采掘装备智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化和经营管理信息化（图6）。

团队工作成效

按照“ 规划引领、差异推进” 的原则， 在“基础先行、重点突破、全面融合”建设思路引领下，团队分级分类推进各系统建设，打破传统煤矿管理模式和体制机制，建立与煤矿智能化相适应的管理理念和生产管理模式，持续促进系统的迭代升级，使智能化系统“向阳生长”，自智能化建设以来在安全、经济、管理和社会效益上均取得良好效果。

安全效益

通过建设采、掘、机、运、通、水、电等智能化系统，综采设备开机率较以往提升21%，机电事故率较以往降低33%；变电所、水泵房、装车站等固定场所无人值守，人为操作失误率降低95%，装车效率提高20%，劳动强度降低80%；现场安全隐患减少5.2%，达到了“少人则安、无人则安”的效果；运输巷、变电所等重点场所的电子边界、防侵入预警功能提升了矿井的本质安全能力；通过AR、VR沉浸式培训，让职工“亲身”体验了井下事故带来的灾难效果，进一步提高了职工本质安全意识。

经济效益

天地王坡一期各智能化系统建设完成之后，自动化、智能化水平大幅提高，累计减员96 人；通过智能采掘系统的应用，回采效率提升20%，巷道掘进效率提升33%；智能供电、排水和主运输变频驱动实现了节能降耗，年节约电量达400万kW·h以上。

管理效益

通过煤矿智能一体化管控平台，实现对生产过程的透明管理、集中管控，提高矿井对于各类资源信息的调度能力，提升矿井在安全生产、预警预报、辅助支持上的决策能力及管理水平，矿井数据利用率提高50%，综合管理效率提升40%，安全监管工作效率提高60%（图7）。

社会效益

将天地王坡打造成为具有中国煤科品牌的高质量智能化示范煤矿，提升中国煤科及天地王坡的品牌知名度，从而带动中国煤科旗下各智能化产业高质量发展，产生积极的品牌效益和社会效益。2021图7　综合调度中心23年11 月18 日泽州县煤矿智能化建设经验交流会在天地王坡成功召开，2022 年6 月9 日通过5G技术向上级领导展示3308 智能综采工作面“可视化远程干预”采煤控制技术，2022 年6 月15 日晋城市煤矿智能化建设交流座谈会和9 月22 日晋城市煤矿智能化建设现场推进会先后在天地王坡成功召开，2023 年4 月16 日顺利通过国家首批智能化示范煤矿建设现场验收，达到中级智能化建设水平，2023 年7 月10日煤炭行业第一期煤矿智能管控平台建设经验交流会在天地王坡成功举办（图8）。

结 语

让企业更安全、让职工更幸福、让效益更显著是天地王坡矢志不渝推进智能化建设的初心，减人、增安、提效是天地王坡智能化建设的不懈追求。未来，团队将继续凝聚团队合力，激发创新活力，积极推进智能化项目建设，探索智能化系统现场应用难题，打造“能用、实用、管用、好用”的煤矿智能化系统，争当智能化煤矿建设排头兵，打开煤炭行业能源转型发展新局面，将天地王坡建设成为“安全、智能、高效、绿色、低碳”的国家智能化示范煤矿，把天地王坡打造成为行业智能化建设的引领者和示范者、中国煤科煤矿智能化技术装备集中应用和综合实力的展示平台，为中国煤科加快建设具有全球竞争力的世界一流科技创新型企业做出新的贡献。