陕西省煤矿智能化建设指南解读:迈向智慧矿山的战略路径与技术实践

结合《陕西省煤矿智能化建设指南(试行)》与实务经验,从分类推进、基础设施到“云-边-端”平台与采掘智能化技术路径,拆解实施步骤与落地要点。

近年来,随着国家八部委《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》的深入实施,我国煤矿行业正迎来前所未有的智能化转型机遇。作为全国煤炭资源大省,陕西省率先制定并发布了《陕西省煤矿智能化建设指南(试行)》(以下简称《指南》),为全省煤矿智能化建设提供了系统性、规范性的技术指引和实施路径。这份由陕西省发展和改革委员会、陕西省应急管理厅和陕西煤矿安全监察局联合印发的文件,不仅体现了地方政府对煤矿智能化建设的高度重视,更从技术层面为煤矿企业提供了切实可行的实施方案。

作为一名长期从事煤矿智能化研究的学者,笔者深切感受到这份《指南》的重大意义。它不仅仅是简单的技术规范,更是陕西省煤矿行业迈向高质量发展的重要里程碑。本文将结合笔者在中国矿业大学多年的研究与实践经验,对《指南》进行专业解读,探讨其技术内涵、实施路径与发展前景。

智能化矿山中控大屏展示
智能化中控大屏融合生产、安全、运维多维数据,支撑可视化决策

一、《指南》的整体框架与创新特点

1.1 分类推进的科学思路

《指南》根据矿井建设条件将全省矿井分为A、B、C三类,并制定差异化建设标准与验收要求:A≥80分、B≥70分、C≥60分。分层次达标既保证质量,又避免“一刀切”。这有助于在不同地质条件、技术基础下,实现资源投入最优化,推动智能化均衡提升。

1.2 全面覆盖的建设内容

《指南》覆盖九大领域:信息基础设施、智能综合管控平台、灾害防治、安全管理、智能化采煤/掘进、运输系统、生产辅助系统、智能洗选等,体现系统化思维,避免“重生产、轻安全/配套”的失衡。尤其将信息基础设施与网络安全独立成章,强调数字底座的重要性。

陕西煤矿智能化建设总体框架图示
陕西煤矿智能化建设总体框架:底座设施-平台-应用全栈联动

二、信息基础设施建设:智能煤矿的“神经网络”

2.1 通信网络系统的高标准要求

主干网带宽≥10000Mbps,具备环网冗余,各子系统就近接入井下主干环网交换机。无线侧鼓励建设5G系统,支撑语音/数据/视频/定位等信息共网传输,实现高清视频回传、远程控制与精准定位。

煤矿5G信息网络与数据大屏
5G+千兆环网为井下高清回传与低时延控制提供基础

2.2 人员定位系统的精细化管控

要求实现精确定位、下井统计、轨迹回放、异常告警(滞留、静止、越界、超员等)、入井唯一性检测,并与安全监控、瓦斯监控、广播系统联动,提高应急效率与人员安全保障。

井下人员定位与可视化轨迹
人员定位与轨迹回放为应急疏散与安全管理提供支撑

2.3 视频监控系统的全方位覆盖

采用具网络接口的高清摄像机,具备播放、回放、抓拍、PTZ、录音等功能;覆盖采掘工作面、煤仓、调度室、机房、避险设施等关键场所,形成全覆盖可视化管理。

调度中心多画面视频监控
调度中心统一监看关键环节,提升处置响应速度

三、智能化综合管控平台:煤矿的“智慧大脑”

3.1 平台架构的技术先进性

基于“云-边-端”分层架构:云端负责集中存储与分析决策,边缘节点负责区域数据实时处理与控制,终端负责采集与执行,实现全局优化与实时响应的平衡。

3.2 数据融合与业务协同

生产执行、安全保障、经营管理一体化融合,子系统集中操作、统一监控与调度,构建矿井全息“一张图”实现基于位置的可视化展示与分析,打破信息孤岛。

智能化综合管控平台大厅场景
“一张图”融合展示,联动安全、生产与经营数据

3.3 移动应用与远程管理

建设移动APP,实现设备状态与安全生产数据的实时查询、预警推送、远程下达与应急指导,提升管理灵活性与响应速度。

四、灾害防治与安全管理:生命至上的技术保障

4.1 多灾种协同防控体系

瓦斯、水害、火灾、顶板、冲击地压、粉尘等六大类灾害协同防控。以瓦斯为例,部署智能巡检与关键点传感器,联合分析、自动预警并具备超限断电联动,形成闭环。

4.2 安全风险分级管控与隐患排查

建立风险辨识数据库与分级管控模型,实时推送风险信息,闭环管理隐患整改,优先保障重大风险,提升安全管理效率与效果。

4.3 应急管理的智能化升级

构建综合/专项/现场处置方案库,实现智能指挥调度、自动分级、应急通信、事故自动报告等功能,转向主动防控。

五、智能化采掘工作面:核心技术突破

5.1 智能化采煤工作面的技术要求

采煤机支持自动启停、无线遥控、精准定位、记忆截割与机架协同;支护具备自动移架、推溜、远控、自动补液、反冲洗与喷雾降尘等,面向少人化/无人化。

5.2 智能化掘进工作面的创新设计

配备超前探测、支持远距一键操控与智能定形截割,自动采集/回放掘进信息;突破传统顺序作业,提升质量与效率。

5.3 掘锚支运协同作业

实现掘、支、锚、运多工序智能联动与并行协同,掘进效率提升30%以上、人员减少50%以上,效益显著。

煤矿智能巡检与机器人协同作业
智能装备与机器人协同,向少人化/无人化迈进

六、运输与生产辅助系统:全面智能升级

6.1 主运输系统的智能化要求

带式运输具备煤流量监测、自动张紧、异物识别、变频调速、在线监测、诊断预警与均衡控制,提升可靠性与经济性。

6.2 辅助运输系统的创新设计

无轨胶轮车实现智能调度、超员/超载/超速监测、辅助驾驶等;架空乘人系统具备辅助制动与断绳自动抓捕等安全能力。

6.3 生产辅助系统的无人化值守

供配电、供排水、通风、压风、瓦斯抽采等固定场所无人值守或集中控制,集中优化运行、显著降本增效。

矿山设备智能化与集中监控
固定场所无人值守与集中监控,降本增效显著

七、智能洗选系统:提质增效的关键环节

7.1 洗选过程的智能控制

实现原煤准备、主选、浮选、煤泥水处理等全过程的智能化闭环控制,依据原料、需求与监测数据自适应调整工艺参数,提升精煤产率与质量稳定性。

7.2 装车系统的智能化升级

具备智能配煤、岗位无人值守、车厢自动识别与异常监测,汽车装运感知车辆位置与料位高度,实现全流程自动化与质量一致性。

八、实施路径与挑战:从指南到实践的思考

8.1 分类实施的科学路径

A类矿井全面推进,打造标杆;B类聚焦关键环节,逐步扩展;C类先行基础环节,优先解决安全与生产痛点,并结合资金、技术、人才等现实条件分步实施。

8.2 技术集成的挑战

多系统多厂商的集成标准、接口与测试规范是难点,需产学研协同与复合型人才支撑,推动数据标准统一与平台兼容。

8.3 投资与回报的平衡

遵循“整体规划、分步实施、重点突破、效益优先”,优先投资安全与效益显著环节,并争取政策与资金支持。

九、未来展望:智能化煤矿的发展趋势

9.1 数字孪生技术的应用

构建矿井数字孪生体,实现虚实映射、故障预测与场景推演,服务决策、培训与应急演练。

VR与数字孪生在煤矿的应用
VR/数字孪生融合,支撑培训、演练与远程决策

9.2 人工智能的深度应用

由图像/语音识别走向智能决策、优化控制与预测性维护,基于深度学习与大数据实现更优生产与更稳安全。

9.3 绿色开采与智能化融合

以精准开采、智能调度与实时监测降低能耗与污染,推动安全、高效、环保的智能绿色矿山建设。

结语:迈向煤矿智能化的新征程

《陕西省煤矿智能化建设指南(试行)》标志着陕西煤矿智能化进入规范化、系统化新阶段。它不仅提出了详细的技术要求与实施路径,也体现对行业发展的前瞻布局。未来,煤矿智能化是一项系统工程,需政府、企业与科研机构协同推进,持续在技术、管理与模式上创新,方能建成安全、高效、绿色的智能化煤矿,助力行业高质量发展。