重大進展之九┃天瑪智控：薄煤層無人化智能開采控制技術取得重要突破

2025年02月24日 22:09 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

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2025年1月11日，中國煤科《智能礦山》《煤炭科學技術》主辦、中國中煤能源集團有限公司承辦的“2024年煤礦智能化重大進展發(fā)布會暨技術經驗交流會”在京召開點擊了解詳情

會上發(fā)布了11項2024年煤礦智能化建設重大進展成果，分別是：全球首個礦山行業(yè)大模型落地商用、煤礦遠距離綜合物探及透明地質保障系統(tǒng)研發(fā)與示范、基于 AI 的煤質快速檢測技術取得重大突破、全棧自主可控智能化采掘裝備與控制系統(tǒng)研發(fā)成功、我國首個薄及極薄煤層高效智能開采成套裝備投入使用、露天礦卡車無人駕駛規(guī)?；瘧萌〉弥卮笸黄?、“磁耘”多源融合智能精確定位系統(tǒng)在煤礦復雜作業(yè)環(huán)境中的首次應用、高寒環(huán)境露天礦電動無人駕駛礦卡智能高效運輸系統(tǒng)成套技術投入應用、薄煤層無人化智能開采控制技術取得重要突破、露天礦采剝作業(yè)鏈安全智能協(xié)同成套技術取得重要突破、慧眼神瞳——煤礦安全隱患AI視頻智能輔助監(jiān)管監(jiān)察技術取得重大突破

本期分享重大進展九：薄煤層無人化智能開采控制技術取得重要突破，發(fā)布嘉賓是北京天瑪智控科技股份有限公司副總經理李明忠

進展九：薄煤層無人化智能開采控制技術取得重要突破

2023年天瑪智控發(fā)布了《煤礦無人化智能開采控制技術裝備與應用示范》成果。2024年在山能能源兗礦集團楊村煤礦4703和棗礦集團濱湖煤礦31606兩個薄煤層工作面，進一步夯實了“地面規(guī)劃采煤、裝備自動執(zhí)行、面內無人作業(yè)”常態(tài)化面內無人的開采模式。整個開采效率提升了三分之一以上，采高有效降低了0.1米，噸位煤質提高了400大卡，年收入效益創(chuàng)效了4, 000多萬元，年生產能力具備百萬噸以上水平。通過應用規(guī)劃截割，更加精準控制開采曲線，薄煤層綜采工作面平均少割矸石8cm，煤流中的含矸率由17.8%下降到12.8%，經濟效益顯著。楊村煤礦4703和濱湖煤礦31606先后獲得2023年和2024年全國煤礦采煤工作面智能化創(chuàng)新大賽薄與較薄煤層智能綜采賽道特等級。

在薄煤層無人化開采過程中，面臨以下幾個方面的難題：

1. 開采工藝方面

三角煤跟機工藝、兩巷設備聯動需要反復調試，周期長，不能滿足開采條件快速變化，多模式自動移架在現有架構下較難實現。

2. 截割模板方面

傳統(tǒng)的記憶割煤數據適應性不強，以上一刀的學習數據為主，較難實現動態(tài)優(yōu)化，無法滿足連續(xù)性開采。

3. 控制系統(tǒng)硬件方面

井下硬件資源無法滿足全工作面大量數據處理要求，可靠性和穩(wěn)定性不足；現有的支架控制器、主流的攝像儀等結構不緊湊，占用空間大，也制約了其薄煤層場景下的應用效果。

4. 控制系統(tǒng)軟件方面

傳統(tǒng)的多機協(xié)同方式，導致數據延時大，數據共享困難，系統(tǒng)復雜，可靠性低。

針對以上問題，項目從四個方面開展研究，取得了以下核心技術成果：

1. 薄煤層無人化控制系統(tǒng)軟件技術

構建了新的 LongwallMind 6.0 控制系統(tǒng)軟件平臺，充分利用了地面豐富的計算資源，通過井上下萬兆專網，形成了一套高可靠的控制系統(tǒng)平臺。該平臺不僅集監(jiān)測、控制、視頻、音頻、通訊等技術為一體，而且以工藝引擎為核心，還融合了規(guī)劃割煤、動態(tài)截割模板優(yōu)化、工藝表、工作面找直、觸控操作等一系列技術，形成了一套完整的、全面的、標準化的工作面智能化開采控制軟件，實現采煤機與液壓支架高效協(xié)同。用戶通過“拖拉拽”及“低代碼”方式，就可以實現開采工藝自主構建。

2. 工藝驅動引擎技術

為實現綜采工作面設備協(xié)同控制一張圖，采煤機割煤工藝、電液控跟機工藝靈活編制目標，提出了自定義“表單式”工藝編輯方法，能夠將采煤機工藝和液壓支架工藝完美的融合一張“表格”中，輸出的工藝文件可直接加載運行，實現由一個引擎調度所有設備動作，使得煤礦客戶能夠通過編制不同工藝表解決三角煤工藝、上竄下滑、工兩巷協(xié)同控制等各種應用場景。

3. 規(guī)劃截割模板優(yōu)化技術

針對截割模板數據的適應性問題，提出了截割模版動態(tài)規(guī)劃方法，融合了歷史截割、支架姿態(tài)及人員巡檢數據等，建立截割模板預測模型，實時在線修正模板數據，提高了截割模板準確度，更加貼近生產。

4. 多種模式的遠程操控平臺

針對地面操作方式，探索多種部署模式，研發(fā)了操作島、沉浸式操控平臺等多種模式的地面操控中心。地面操作員即可以通過觸控屏對開采工藝進行調度、跳轉、也可以根據工作面寫實數據進行截割模板調整、同時，通過跟機視頻畫面還可以對采煤機進行遠程調整和干預。該系統(tǒng)讓地面操作員可以及時、準確地掌握工作面生產作業(yè)情況。

項目技術成果通過了中國安全協(xié)會鑒定，達到國際領先水平，今年在國家能源、陜煤、山東能源、淮河能源、貴州安晟能源等十余個工作面推廣應用。現場應用表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，性能可靠，經濟和社會效益顯著。

過去一年，天瑪智控堅持創(chuàng)新驅動，數字賦能，全奮力拼搏，攻堅克難，實現綜采工作面，無人作業(yè)常態(tài)化采煤，并進一步擴大推廣應用，取得了重要突破。

2025年天瑪智控將進一步強化產學研合作，充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用，擔負“引領煤礦智能化科技，促進安全、高效、綠色開采”使命，追求“世界一流的智能化技術、裝備、服務一體化創(chuàng)新型企業(yè)”愿景，持續(xù)加大研發(fā)力度，以優(yōu)質產品及精準服務提高煤礦開采安全水平及生產效率，為煤炭企業(yè)創(chuàng)造更大價值。

發(fā)布嘉賓簡介

李明忠

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李明忠，研究員，博士，博士生導師，享受國務院特殊津貼，中國煤炭科工集團公司首席科學家，現任北京天瑪智控科技股份有限公司副總經理（代行總經理職責），第四屆煤礦智能化與新技術專家委員會委員，山西省千人智庫專家，孫越崎青年科技獎獲得者，能源化工行業(yè)“大國工匠”獲得者，中國煤炭行業(yè)科技攻關突出貢獻人才。

主持或參與“十四五”重點研發(fā)計劃“煤礦超高與超長工作面高效綜采關鍵技術及裝備”、“十三五”重點研發(fā)計劃“高瓦斯礦井智能開采安全技術集成與示范”、“973計劃”課題“深部圍巖自適應支護原理及系統(tǒng)創(chuàng)成理論”、“863計劃”課題“兩柱式超強力放頂煤液壓支架研制”等項目20多項。獲得國家科技進步獎二等獎1項，省部級一等獎8項，其他獎項10余項；發(fā)表論文22篇，合著《綜采成套裝備與系統(tǒng)集成配套技術》等專著4部；獲得授權發(fā)明專利5項、實用新型專利4項；起草國家及行業(yè)標準8項。

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李明忠