张家峁矿业有限公司隶属于陕西陕煤陕北矿业有限公司，陕西陕煤陕北矿业公司是陕煤集团在国家级陕北高端能源化工基地规划建设的大型煤炭生产企业，拥有优质煤炭产能7000万t/a，煤炭生产服务能力2亿t/a，科技孵化基地1000m2。张家峁矿业有限公司于2006年1月16日正式挂牌成立，是由陕西煤业股份有限公司和神木市国有资产运营公司共同出资组建的国有股份制企业，公司位于陕西神木市。矿井井田面积51.98km2，地质储量8.65亿t，核定年生产能力1000万t，配套一个选煤能力1000万t的选煤厂。
张家峁矿业公司
1 智能化示范矿井建设经验
张家峁矿业公司的“四化”建设经历了3个重要阶段：
第一阶段（2010—2015年）：是全面机械化向自动化的第一次迭代，实现了井下主要生产系统的全面机械化和部分单系统的自动化。
第二阶段（2015—2018年）：把控制系统从井下延伸到地面，全面实现地面远程自动化控制常态运行，各业务系统实现信息化高效运作。在此期间公司从自动化系统、信息化管控模式、经营管理、基础设施建设等发面做出了巨大的变革。
1)构建了“173”信息化管控模式。
2)集成搭建了“1+9”总控分控自动化系统。
3)打造一体化网络传输平台和私有云数据中心。
4)建成了经营管理一体化智慧管控平台。
5)打造了地质可视化及矿井“一张图”协同管理系统。
6)升级改造选煤厂，实现了智慧化选煤。
7)地销智慧装车系统研发，与西安重装信息科技有限公司合作，装车时间由改造前的每车5 min缩减为每车2 min，大幅提高了装车效率，改善了安全状况和作业环境。
8)率先建成基于安全监测系统的多系统融合新模式。
第三阶段（2018—2020年）：2018年开始，张家峁矿业公司正在实践形成智慧煤矿标准化技术架构：基于一套标准体系，构建一张全面感知网络，建设一条高速数据传输通道，形成一个大数据应用中心，开发一个业务云服务平台，面向不同业务需求实现信息技术服务，创建世界一流智慧煤矿。
张家峁煤矿安全生产一体化综合管控平台
2 技术成果与经验介绍
2.1 全生产链子系统智能化建设
1) 智慧化综采工作面：目前已建成一个5G+厚煤层、一个中厚煤层、一个薄煤层智慧化综采工作面，实现矿井全煤层综采工作面智慧化。
2) 掘锚机高效快速掘进系统：提出了掘锚一体掘进工作面标准化、 模块化高效设备配套方式,掘进效率提升50%。建立了国内外首次5G+多系统融合掘锚一体掘进工作面全息数字化模型，首创掘锚一体机双激光长距离精准组合导航系统，攻克了自动截割技术，与4D-GIS系统融合实现了按地质模板自动截割。
3) 智慧化原煤运输：实现了“地面控制为主，井下监控为辅”的控制模式，保证主运输系统的连续性和可靠性。
4) 智慧通风：通过通风系统图形化建模技术、矿井通风实时网络解算技术、矿井通风智慧决策技术、风量远程定量化调节技术、多点移动式测风技术、主运巷外因火灾局部反风技术和智慧局部通风技术建设了矿井智慧通风综合管控系统。
5) 智慧水资源管理：实现水处理站集中控制功能，加药设备、工艺阀门实现远程控制；实现无人自动化水处理车间；实现井下分层供水的恒压、恒流量控制，并达到全自动化要求；实现井下小水泵的零散无线化控制实现地面绿植灌溉的智慧化控制。
6) 智慧化选煤厂：公司构建了智慧化选煤厂系统网络框架，包括管理层、生产执行层和生产过程控制层等，并引入3D虚拟现实监测监控、定制化生产、无人值守、视频预警以及设备全生命周期管理等功能。该项目实施后，实现综合减员30人，年增经济效益2 350万元。该项目被中国信息协会评为2017年度中国能源企业信息化管理创新奖。
薄煤层（1.1 m）智能化工作面
掘进工作面数字化监控系统
智能化选煤厂
3.2 基于云计算大数据平台的智能生产控制系统
1）建立灵活的矿山海量、异质、时空数据库及分析应用。
智能生产运行系统按照云平台统一架构，进行现场设备、传感器数据采集，完成数据的加工转换，按照统一规范的通信协议上传数据中台，保证现场采集数据与上层应用分离，为矿山工业互联网应用奠定基础。经过数据采集、协议解析、设备建模的过程建立现场实时数据与云平台中数据中台的同步，为图形化展示和数据统计分析打好基础，同时图形看板具有配置功能并且能够调用基础的空间数据。
2）生产现场三维可视化。
依托云平台数据服务的数字化、模型化与可视化，构建生产现场三维可视化应用；基于开放式精准地图服务，满足精准定位应用服务要求。基于业务应用场景可视化应用能力的提升，为生产调度、安全监控能力的提升创造良好的条件。
3）生产过程、环境监控系统集成。
构建生产过程、环境监控系统的集成应用，实现数据的共享。在监测监控、地测、通风、运输、机电、调度、采矿等专业应用基础上，基于数据层的融合共享，建立统一的报警、工艺运行监视中心，提升运行管控能力。
3 推广价值
通过智慧煤矿建设，深切感受到技术更新迭代带来的裨益，也在这场史无前例，旷日持久的技术变革中找到了奋斗不息的价值。
1)安全基础更加夯实。
一是实现井上下23个机房硐室，66个操作岗位的“有人巡检、无人值守”，降低了职工劳动强度，改善职工安全作业环境，深度践行“少人则安，无人则安”的安全管理理念。二是借助信息化、智慧化平台工具，使信息高效流通，克服了传统管理中的“信息孤岛”，提高了隐患、问题的整改效率，截至2020年6月底，张家峁矿业公司实现安全生产近4 050天。
2) 效率效益不断攀升。
一是经营管理方面，实现了从传统粗放生产到精细化、定制化、智慧化生产经营的转变，做到了决策、管理和生产无缝对接。二是选煤厂通过自动化改造，定制化选煤与减人提效年产生经济效益近2 350万元。
3) 企业形象不断刷新，员工幸福感不断提升。
一是近年来张家峁矿业有限公司先后获得国家级两化融合贯标示范企业、煤炭工业两化融合示范煤矿、中国能源企业信息化管理创新奖、煤炭工业两化深度融合示范项目、陕西省安全监测监控升级改造示范企业等多项荣誉称号，不断刷新公司形象。二是智慧化建设形成体系，融入企业全过程，促进了技术创新与实践应用的相互转换，提高了企业的核心竞争力。三是通过智慧煤矿建设，大幅降低了职工劳动强度，局部实现了无人则安，提高了职工安全感幸福感。四是通过智慧化建设，促进了生产工艺改进和升级，助推了行业转型升级。
维修中心钳进班培训
陕北矿业张家峁公司职工在车间现场研究创新项目
4 面临难题
煤矿开采是一个完整的生产过程，点多、线长、面广、环节多等，制约智慧化建设的因素较多，智慧化建设是一项浩大又复杂的系统工程，要综合考虑矿井的采场条件、生产布局及工艺、相关配套装备的匹配、作业人员素质提升等方面。根据国内外矿井调研情况及长期以来开展智慧开采技术探索与实践工作经验，当前煤矿智慧化建设方面还存在以下普遍的问题亟待解决：
1）智慧化综采工作面建设方面，存在装备的可靠性、稳定性不高，特别是以高精度传感器为代表的关键元器件方面差距明显，例如国产采煤机、电液控等装备故障率较高，自动跟机拉架功能不能一次执行到位，惯性导航、雷达等精确度不足，无法实现智慧化开采常态化运行。
2）智能化掘进工作面建设方面，国内外尚无成套技术与装备，相关的技术和装备仍处于半自动化水平，无法实现掘支同步，特别是自动锚护尚未取得实质性进展，严重制约了自动化掘进的发展。
3）井下泛在感知网络、人员及车辆精确定位、采掘工作面高精度三维地质模型的绘制、矿井灾害的探查等方面国内尚处在起步阶段。
4）技术人才的储备方面，煤矿的智慧化建设迫切需要具备煤炭开采、信息技术、管理知识的复合型技术人才，技术过硬、富有创新精神的技能型队伍。
5 未来展望
1）积极应用5G技术。下一步张家峁矿业公司将建成5G专网，在现有技术条件下最大程度发挥5G技术在煤矿智慧化开采中的作用。
2）积极开展煤矿辅助运输无人驾驶研究与应用。目前，项目正处于研发阶段。
3）积极开展煤矿井下生产、辅助系统多功能巡检装备研究与应用。张家峁矿业有限公司积极开展了生产、辅助系统多功能巡检装备研究与应用工作，届时将实现上述区域无人值守无人巡检。
4）积极开展自主智慧生产关键技术研究与应用。未来，张家峁矿业有限公司将在智慧化工作面协同控制系统，采煤机自适应记忆割煤及主动感知防碰撞，高精度导航定位与工作面自动调直、端头、超前位置精准控制与协调推进，高可靠性无盲区视频系统方面开展研究与应用。
5）积极开展绿色煤矿智慧系统研究与应用。目前张家峁矿业有限公司已建成矿井通风机乏风余热利用、智慧园区灌溉系统、智慧照明及路灯系统，未来还将开展太阳能发电系统、热泵供热系统、矿区储能系统、发电地砖系统、直流变交流逆变系统等综合能源利用与管理。
