智能示范礦井┃山能集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦極簡高效智能重裝采煤工作面建設(shè)實(shí)踐

智能示范礦井

“智能示范礦井“欄目 重點(diǎn)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(shè)成果、亮點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)，旨在發(fā)揮典型智能示范礦井引領(lǐng)作用，促進(jìn)我國礦山智能化建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展。截至目前，《智能礦山》雜志已刊載67家礦井智能化建設(shè)成果論文117篇。 ? 點(diǎn)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(shè)、沿空留巷、密實(shí)充填等施工工藝的相關(guān)研究工作。E-mail：zzw6681@163.com

作者單位：山東能源有限集團(tuán)新汶礦業(yè)集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦

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

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山東能源新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)煤礦（簡稱翟鎮(zhèn)煤礦）核定生產(chǎn)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(tài)化運(yùn)行的工作思路，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推進(jìn)采掘智能少人、輔運(yùn)連續(xù)高效、機(jī)電遠(yuǎn)程集控、災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)控、信息高效可靠的建設(shè)，持續(xù)提高生產(chǎn)系統(tǒng)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(shè)內(nèi)容

翟鎮(zhèn)煤礦明確智能化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略，全力推進(jìn)智能化礦山建設(shè)，打造復(fù)雜地質(zhì)條件下的智能化標(biāo)桿礦井。2022—2023年累計(jì)投入資金3.8億元，完成9大專業(yè)的智能化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智能化減員53人，減少1 230人工/月，節(jié)約費(fèi)用628.3萬元/年。

1.1 信息系統(tǒng)建設(shè)

建成萬兆工業(yè)以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)井下網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、高速傳輸；完成服務(wù)器平臺框架、環(huán)境搭建及基礎(chǔ)模塊部署，形成高速存儲(chǔ)、高效分析的礦井大數(shù)據(jù)計(jì)算中心，集成了通、提、壓、排、供等13個(gè)子系統(tǒng)，遠(yuǎn)程集控設(shè)備296臺（套），地面集控中心如圖1所示。

圖1 地面集控中心

1.2 智能采煤系統(tǒng)

礦井先后建成了6210W、11503智能化綜采工作面，集成應(yīng)用支架電液控制、煤機(jī)記憶截割、遠(yuǎn)程一鍵集控、智能煤流控制、多功能通信等關(guān)鍵技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)工作面采煤機(jī)記憶截割、自動(dòng)跟機(jī)移架、三角煤自動(dòng)截割功能，智能開采常態(tài)化運(yùn)行率>92％，采煤工作面遠(yuǎn)程集控如圖2所示。

圖2 采煤工作面遠(yuǎn)程集控

1.3 遠(yuǎn)程遙控掘進(jìn)

全面淘汰炮掘及耙裝機(jī)，7個(gè)掘進(jìn)工作面全部實(shí)現(xiàn)高效綜掘，其中31501E軌道巷建成遠(yuǎn)程遙控掘進(jìn)工作面，采用EBZ230G遠(yuǎn)程遙控綜掘機(jī)，配套激光測距儀定位和數(shù)字孿生交互系統(tǒng)，融合三維模型軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控掘進(jìn)，掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程遙控界面如圖3所示。

圖3 掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程遙控界面

1.4 智能機(jī)電系統(tǒng)

應(yīng)用綜合管控平臺及工業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井主運(yùn)、供電、排水、提升、壓風(fēng)系統(tǒng)地面集控。主運(yùn)系統(tǒng)21部輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)地面一鍵啟停、遠(yuǎn)程集控和設(shè)備診斷；供電系統(tǒng)的中央變電所和5個(gè)采區(qū)變電所實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、防越級跳閘；排水系統(tǒng)的中央泵房和2個(gè)采區(qū)泵房實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)排水；提升系統(tǒng)的主井實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行、有巡無值，副井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行、有值無守；壓風(fēng)系統(tǒng)的5臺壓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)風(fēng)壓自動(dòng)啟停。機(jī)電運(yùn)輸集控界面如圖4所示。

圖4 機(jī)電運(yùn)輸集控界面

1.5 智能輔助運(yùn)輸

基于UWB精準(zhǔn)定位+無線WiFi一體化智能終端，建成輔助運(yùn)輸調(diào)度平臺，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車輛高效運(yùn)行。應(yīng)用智能物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料聯(lián)網(wǎng)審批、物資定位、物流信息分析等功能，智能輔助運(yùn)輸界面如圖5所示。

圖5 智能輔助運(yùn)輸界面

1.6 智能通風(fēng)系統(tǒng)

建成了礦井智能通風(fēng)管控平臺，實(shí)時(shí)監(jiān)測通防關(guān)鍵參數(shù)，動(dòng)態(tài)掌控通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)通防設(shè)施遠(yuǎn)程控制、風(fēng)網(wǎng)解算、精準(zhǔn)測風(fēng)、災(zāi)害模擬等功能，智能通風(fēng)系統(tǒng)界面如圖6所示。

圖6 智能通風(fēng)系統(tǒng)界面

1.7 綜合智慧園區(qū)

建成黨群創(chuàng)客服務(wù)中心、兩化融合經(jīng)營系統(tǒng)、虹膜燈房、智能洗選、智能裝車、智能停車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面園區(qū)高效運(yùn)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(yōu)化措施

11503工作面堅(jiān)持放大面、優(yōu)布置、強(qiáng)支護(hù)、增巷寬的開采設(shè)計(jì)原則，最大限度簡化主運(yùn)、輔運(yùn)等系統(tǒng)環(huán)節(jié)，減少延縮和安撤改系統(tǒng)。

2.1 變革設(shè)計(jì)源頭

工作面設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)緊圍繞大面重裝、系統(tǒng)最簡、距離最短、環(huán)節(jié)最少、效率最高的原則。堅(jiān)持放大面，11503面切眼長度由原設(shè)計(jì)長度105 m優(yōu)化至300 m，儲(chǔ)量由21萬t增加至62萬t，刀噸由150 t提升至430 t；堅(jiān)持極簡設(shè)計(jì)，工作面運(yùn)輸巷走向1 400 m，1部巷道帶式輸送機(jī)進(jìn)入采區(qū)主運(yùn)，同比同煤層原采煤工作面實(shí)現(xiàn)工作面常態(tài)化運(yùn)行每天8刀，月產(chǎn)8.2萬t，生產(chǎn)效率提高105%。

2.2 提效巷道主煤流系統(tǒng)

11503工作面帶式輸送機(jī)與2部采區(qū)主運(yùn)輸送帶帶寬由1 m升級為1.2 m，應(yīng)用永磁電動(dòng)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(yùn)輸能力提高為1 000 t/h。礦井主運(yùn)輸送帶同步提速，增加緩沖倉，實(shí)現(xiàn)自工作面至主井的輸送帶系統(tǒng)高效運(yùn)行。

2.3 優(yōu)化支護(hù)設(shè)計(jì)

按照回采超前零整修、沿空留巷零返修原則，優(yōu)化設(shè)計(jì)支護(hù)方式及參數(shù)，運(yùn)輸巷采用梯形斷面，確保工作面超前動(dòng)壓影響區(qū)斷面收斂率≤15%。

2.4 提升現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)

巷道掘進(jìn)期間統(tǒng)一輸送帶、單軌吊梁、管路、線纜、照明、水溝等附著物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)35項(xiàng)，嚴(yán)格按照回采使用標(biāo)準(zhǔn)布置，實(shí)現(xiàn)一次成巷。

工作面“十機(jī)”配套方案

圍繞薄煤層智能化工作面建設(shè)為核心，以裝備智能化為前提、以現(xiàn)場實(shí)用性為基礎(chǔ)、以管理數(shù)據(jù)化為指導(dǎo)，對設(shè)備重裝升級，優(yōu)化11503工作面“十機(jī)”配套方案，選擇高安全性、高可靠性、大功率、大運(yùn)量重裝智能設(shè)備。

3.1 應(yīng)用大功率、大截深采煤機(jī)組

安裝MG2×250/1200—WD智能采煤機(jī)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(shí)集變頻控制牽引、記憶截割、三角煤自動(dòng)截割功能于一體，生產(chǎn)效率同比提高50%。MG2×250/1200—WD智能采煤機(jī)組如圖8所示。

圖8 MG2×250/1200—WD智能采煤機(jī)組

3.2 應(yīng)用大工作阻力、大流量液壓支架

安裝ZY7200/10/20D 型掩護(hù)式液壓支架，配置天津華寧電子有限公司的電液控制系統(tǒng)。工作阻力由原來3 200 kN升級到7 200 kN，支架進(jìn)回液管路升級為進(jìn)液?51 mm，回液?63 mm，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟機(jī)移架、跟機(jī)噴霧、自動(dòng)補(bǔ)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。

圖9 ZY7200/10/20D電液控支架

3.3 應(yīng)用SGZ800/2×700變頻刮板輸送機(jī)

電機(jī)功率由原來630 kW提升至1 400 kW，并具備自動(dòng)液壓緊鏈裝置，實(shí)現(xiàn)低速啟動(dòng)、高速運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)輸能力達(dá)到1 500 t/h，滿足煤機(jī)10 m/min割煤的運(yùn)量需求，運(yùn)輸能力提升50%，SGZ800/2×700變頻刮板輸送機(jī)如圖10所示。

圖10 SGZ800/2×700變頻刮板輸送機(jī)

3.4 采用SZZ800/400變頻轉(zhuǎn)載機(jī)

功率由原來200 kW提升至400 kW，運(yùn)輸能力達(dá)到1 800 t/h，滿足刮板輸送機(jī)的負(fù)載能力，運(yùn)輸能力提升40%，同時(shí)配備MY800轉(zhuǎn)載機(jī)自移系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)快速前移，效率提升70%，SZZ800/400變頻轉(zhuǎn)載機(jī)如圖11所示。

圖11 SZZ800/400變頻轉(zhuǎn)載機(jī)

3.5 配備PLM2000破碎機(jī)

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(hù)遙控操作

軌道巷采用ZQL2×4800/20/40D超前支架，運(yùn)輸巷采用ZQ4000/22/45D型單元支架，均采用遙控操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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。

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(tǒng)升級

供液系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地面集中控制，自動(dòng)準(zhǔn)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(jìn)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。

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(jī)應(yīng)用DY1200型自移裝置

實(shí)現(xiàn)了整機(jī)前移、輸送帶自動(dòng)張緊，減少停機(jī)次數(shù)，滿足工作面日推進(jìn)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(jī)、采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)高壓遠(yuǎn)距離獨(dú)立供電，保障供電穩(wěn)定可靠，供電電壓3 300 V移變?nèi)鐖D15所示。

圖15 供電電壓3 300 V移變

智能重裝設(shè)備升級

緊扣智慧化礦山建設(shè)、新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換、可持續(xù)發(fā)展主題，通過極簡高效設(shè)計(jì)、智能重裝設(shè)備升級，全面提升采煤工作面智能系統(tǒng)常態(tài)化運(yùn)行水平從2018年至今建設(shè)完成12個(gè)智能化工作面，已實(shí)現(xiàn)采煤智能常態(tài)化運(yùn)行，打造國家級智能化示范礦井。

4.1 采煤機(jī)智能操作優(yōu)化

修改煤機(jī)最小換向距離，實(shí)現(xiàn)6 m內(nèi)返刀不增加工藝段，確定全面記憶截割工藝段25個(gè)；通過改進(jìn)煤機(jī)拖纜裝置、增加折返點(diǎn)電纜槽深度、增加2道雙向牽引鏈條，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化運(yùn)行電纜安全可靠。

4.2 優(yōu)化自動(dòng)移架參數(shù)

工作面正常段將自動(dòng)移架動(dòng)作中14項(xiàng)功能保留4項(xiàng)使用，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化9 s、最快4.5 s完成移架動(dòng)作。特殊段將成組推移刮板輸送機(jī)設(shè)置為10架/組，同時(shí)動(dòng)作一次性推移刮板輸送機(jī)到位。

4.3 優(yōu)化三角煤跟機(jī)參數(shù)

對三角煤截割期間觸發(fā)位置、連鎖關(guān)系、動(dòng)作時(shí)間與采煤機(jī)銜接，端頭截割劃定為：正常割煤→返刀掃底→斜切割煤→進(jìn)刀割煤→返刀掃煤→割煤提（推）機(jī)6道工序，減少端頭人員工作量。

4.4 人員接近保護(hù)系統(tǒng)

工作面支架及轉(zhuǎn)載機(jī)安裝人員接近保護(hù)，通過UWB定位識別卡與支架控制器、轉(zhuǎn)載機(jī)基站進(jìn)行距離檢測，當(dāng)人員進(jìn)入保護(hù)范圍，實(shí)現(xiàn)設(shè)備閉鎖，停止運(yùn)行，保證人員安全。

4.5 礦壓在線監(jiān)測系統(tǒng)

兩巷安裝頂板離層和錨索應(yīng)力傳感器，系統(tǒng)主機(jī)通過反射光的波長監(jiān)測離層量和錨索應(yīng)力值，實(shí)現(xiàn)礦壓地面監(jiān)測與數(shù)據(jù)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(chǎn)塵動(dòng)作信號，進(jìn)行數(shù)字化解析并控制閥門，形成動(dòng)作傳導(dǎo)至噴霧總成，形成大量氣霧，現(xiàn)場控塵率>90%。

極簡高效采煤工作面應(yīng)用成效

極簡高效采煤工作面提升了裝備水平、優(yōu)化了生產(chǎn)系統(tǒng)，充分挖掘內(nèi)因潛能，推進(jìn)了勞動(dòng)組織優(yōu)化、減少人員投入，提升隊(duì)伍技能，做強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展的人力支撐，實(shí)現(xiàn)了減人提效。翟鎮(zhèn)煤礦在減少人員投入的同時(shí)強(qiáng)化設(shè)備智能培訓(xùn)，全面普及會(huì)操作、會(huì)保養(yǎng)、會(huì)判斷、會(huì)處理的復(fù)合型技能人才。

5.1 采用“三八”制造業(yè)方式

采用3個(gè)班次組織生產(chǎn)，檢修時(shí)間執(zhí)行3天檢修1 h，第4天檢修3 h。全天完成8刀循環(huán)，11503工作面單面月度產(chǎn)量突破8萬t，產(chǎn)量同比去年提升30%。

5.2 工作面單班生產(chǎn)人數(shù)7人

工作面單班生產(chǎn)人數(shù)設(shè)置為盯班1人，班長1人，支架巡查工1人，煤機(jī)司機(jī)2人，上下端頭工各1人。地面集控中心1人遠(yuǎn)程集控，一鍵啟停設(shè)備系統(tǒng)。累計(jì)減少施工人員5人。

5.3 建立智能化維修團(tuán)隊(duì)

智能化維修團(tuán)隊(duì)全覆蓋檢查及維護(hù)智能工作面。每月從區(qū)隊(duì)抽調(diào)1～2名機(jī)電工，進(jìn)行業(yè)務(wù)培訓(xùn)，全面提升職工業(yè)務(wù)水平，智能化區(qū)隊(duì)普及化達(dá)到90%。

5.4 全方位智能化培訓(xùn)

實(shí)行全方位智能化培訓(xùn)，超前理論培訓(xùn)、地面組裝培訓(xùn)、井下實(shí)操培訓(xùn)、智能化實(shí)操比武。定期邀請廠家到礦培訓(xùn)，講解設(shè)備性能、操作原理、設(shè)備調(diào)試及井下現(xiàn)場教學(xué)，目前已累計(jì)完成智能化培訓(xùn)教學(xué)60余次，智能設(shè)備人員培訓(xùn)如圖16所示。

圖16 智能設(shè)備人員培訓(xùn)

5.5 減少設(shè)備材料投入

成立的智能設(shè)備維護(hù)維修團(tuán)隊(duì)，自我維修易損壞配件，減少材料浪費(fèi)，特別是支架電液控設(shè)備配件、視頻配件、智能煤機(jī)組配件全部執(zhí)行自助維修，累計(jì)減少設(shè)備材料投入56萬元。

結(jié) 語

翟鎮(zhèn)煤礦11503工作面通過極簡高效設(shè)計(jì)、智能重裝設(shè)備升級，建成以采煤機(jī)記憶截割、液壓支架自動(dòng)跟機(jī)、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、視頻可視化監(jiān)控為核心，以三角煤自動(dòng)截割、超前支護(hù)自動(dòng)化為突破，以智能供液、智能供電、智能運(yùn)輸系統(tǒng)無人操作為保障的智能化工作面。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)截割、自動(dòng)跟機(jī)移架，割煤速度>6 m/min、跟機(jī)移架時(shí)間<12 s，自動(dòng)截割率、自動(dòng)跟機(jī)率均達(dá)到90%以上，月度薄煤層單面產(chǎn)量突破8萬t。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)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(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)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(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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