开滦（集团） 有限责任公司（简称开滦集团）始建于1878 年，至今已有146 年发展历史，以建设“中国第一佳矿”唐山矿为肇始，托举了唐山、秦皇岛2 座城市的兴起，被誉为“中国煤炭工业源头”“中国近代工业摇篮”。在不同历史时期，开滦集团为我国经济社会发展都做出了重要贡献。

煤炭生产中，开滦集团坚持把安全高效、绿色智能开采作为保障能源安全供给、实现长治久安的治本之策，增安、减人、提效能力持续提升，智能化建设突破见效。截至目前，9 个主力生产矿井中，开滦 （集团） 有限责任公司钱家营矿业分公司（简称钱家营矿） 已建成国家级智能化示范矿井，5 个省级智能化示范矿井，煤矿智能化建设开辟了老旧矿区开滦新模式。

智能化建设历程与规划

开滦集团的智能化建设的历程与规划主要分为8 个阶段，分别制定了发展规划、建设目标、实施方案，远期目标是到2035 年，形成多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统，建成智能感知、智能决策、自动执行的智能化煤矿体系。开滦集团智能化建设历程与规划如图1所示。

图1　开滦集团智能化建设历程与规划

智能化矿井建设主要思路

创新思路 助力老企业实现新发展

（1） 坚持顶层设计，着重总体规划

围绕煤矿智能化建设，编制了《开滦集团煤矿智能化建设实施方案》《开滦集团数字化建设规划》，确定了发展目标，制定了智能化建设实施方案，制定下发相关管理办法和制度；生产矿井研究制定智能化建设3 年规划，确定主攻方向和具体项目。自上而下形成集团、公司和矿厂3 级工作体系，为稳步推进智能化建设提供保障。

（2） 实施分类分级，统筹煤矿智能化建设

开滦集团所属9 座主力煤矿智能化建设存在差异。结合实际情况，坚持一矿一策，统筹合理推进。针对建矿时间长、开采困难、资源少、前期投入不足的3 个矿井，防止无必要投入，注重安全减人、实用实效。针对具备一定服务年限，基础系统较全面的5 个矿井，全面推进煤矿智能化建设，2023 年完成验收；内蒙古开滦投资有限公司红树梁煤矿（简称红树梁矿） 为新建智能化矿井，严格按照智能化高标准建设。

（3） 科学分配资金，合理统筹资源

开滦集团把智能化建设项目列为助推集团高质量发展十大重点项目之首，明确责任领导和责任单位，建立督导落实机制，坚持由外向内、由易向难，组织智能化项目建设。截至目前，开滦集团先后实施500 多项智能化建设和改造项目，累计投入资金26亿元，智能化水平显著提高。

示范引领 保证煤矿智能化建设行稳致远

（1） 坚持模式引导，科学组织智能化系统建设

基于钱家营矿等示范矿井先行先试的成功实践，在推动煤矿智能化建设，提升安全生产水平上，探索出具有自身特色的“智+开滦211”智能化矿山建设新路径。“智+开滦211”总体架构如图2 所示。

图2　“智+开滦211”总体架构

“智+开滦211”架构是指智能综合管控、工业互联网2 个平台，以及1 张网和一系列设备。具体为“1 个门户、5 个中心、N 个应用” + “4 个主要支撑、1 朵私有云”+“ 混合光网”+“ 生产感知设备”。

智能综合管控平台的1 个门户提供统一的应用入口。5 个中心为“综合集控中心”“安全生产中心”“决策指挥中心”“经营管理中心”“智能巡检中心”；N 个应用即综采工作面监控、掘进工作面监控、机电设备全生命周期管理、安全动态分析、地质保障等；工业互联网平台的4 个主要支撑为物联网平台、AI 视频分析平台、大数据平台、地理信息平台；1 朵私有云为弹性计算、弹性存储、弹性网络、弹性安全；1 张网为混合光网包括工业光环网（F5G） 和第六代无线网（WiFi6）；一系列设备是指生产设备和感知设备。

通过以点带面、循序渐进，在大功率定向智能钻机的上下端头超前支架，3300 电压综采设备，采掘运输系统输送带化、集控化，输送带自移机尾，沿空留巷等技术应用推广取得系列突破；河北省首套F5G全光工业网，在开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司正式投入使用，打通数字化通信高速路，为智能化矿井建设提供强力支撑。

（2） 注重示范引领，有序推进智能化场景建设

开滦集团有序推进煤矿智能化建设，充分发挥钱家营矿、红树梁矿引领示范作用，加快建设唐山矿省级智能化矿井，切实推进以“智”变引领“质”变。实施远程供电、供液远程智能控制和外围辅助运输系统集中管控，实现了综采工作面设备智能自主控制、远程控制干预的智能化生产模式。

（3） 打造行业标杆，高标准组织新矿智能化建设

红树梁矿是开滦集团在内蒙古自治区投资建设的第1 座智能化矿井，2021 年实现联合试运转，2022 年通过自治区智能化矿井验收，通过了国家一级安全生产标准化矿井验收，成为蒙西区域内千万吨级矿井标杆。按照“高标准基础+多功能平台+专业化子系统”建设架构，组织智能化基础设施、智能管控一体化平台、专业化子系统“三位一体”建设，实现了智能综采、智能运输、智能洗选、智能销售等功能。矿井年产1 000 万t，整体用工603 人，达到了区域领先、行业先进水平。红树梁矿智能综合管控平台如图3 所示。

图3　红树梁矿智能综合管控平台

创新突破 智能化建设成效显著

（1） 提升智能化建设水平

通过装备升级深化煤矿智能化生产新模式，技术创新推进煤矿主要岗位部位无人值守、智能巡视新模式。2023 年，开滦集团主要生产系统自动化率达到86%，煤矿主要生产系统具备无人值守条件的岗位比例达到71%。

（2） 提升智能化行业管理水平

开滦集团强化标准制定，制定团标《设备数智化运维信息系统通用技术要求》，编制《固定岗位无人值守智能巡视技术标准（试行）》。在国家矿山安全监察局全国矿山智能化建设现场推进会介绍《加快实施煤矿智能化生产新模式，促进百年开滦基业长青》经验，荣获“2022 年中国煤炭工业协会先进会员单位”。

（3） 电子信息产业同步发展

开滦集团所属中滦科技股份有限公司是国家级高新企业，河北省专精特新示范企业，先后成功承建了1 个国家级、多个省级智能化示范矿井建设。在全省煤矿物联网产业建设、煤矿智能化控制、应急救援、矿山智能化平台建设等领域处于领先地位。

智能化矿井建设案例

钱家营矿是开滦集团下属大型骨干矿井，于1988 年建成投产，共5 个可采煤层，可采储量5.49亿t。钱家营矿在建设过程中，坚持以“数字治理水平迭代升级、安全优势产能充分释放、劳动组织方式变革提质”为目标，制定《钱家营矿智能化建设实施方案》，依托“1381”矿井智能化发展路径，构建起“智+开滦211”整体框架，拓展煤矿智能化建设应用场景。

钱家营矿先后建成河北省首个薄煤层智能化工作面和智能“双控”信息管理平台，并于2020 年11月被确定为“国家首批智能化示范建设煤矿”，自此全面启动智能化建设引擎，正式进入智能化发展快速路。

智能化矿井建设内容

钱家营矿坚持智慧管理为目标，全力推进智能化技术与煤炭生产融合发展，加快矿井十大系统智能化建设，从根本上、战略上破解重点难点问题，用智能化引领矿井高质量发展。

（1） 围绕稳定传输，构建智能网络平台系统

钱家营矿围绕人机协同，突出管控，建立了由综合管控信息中心、综合集控中心、大数据综合分析中心、运营管理中心组成的智能矿山综合管控平台，借助“4 中心N应用”实现生产过程的标准化、一体化和智能化管控，实现了人员、环境、设备等信息“一站式”管理；采用三环加支线的有线和无线混合网络架构，建成了万兆工业环网，满足井下多系统数据的安全稳定传输；采用虚拟化云平台方式，并通过虚拟化技术，增强数据中心的可管理性、应用兼容性和可用性，满足50 套业务系统的云上运行环境要求，钱家营矿网络平台架构如图4所示。

图4　钱家营矿网络平台架构

（2） 围绕精准探测，构建智能地质系统

建成地测空间信息管理系统，实现地质、测量、储量等数字化存储和工程图纸资料自动生成；建成地测防治水动态管理系统，实现地测防治水动态管理，及时指导矿井安全生产；引进千米定向钻机、无线电波透视仪等装备，对矿井地质精确探测，大幅降低劳动强度，为安全高效生产提供保障。地测空间信息管理系统界面如图5 所示。

图5　地测空间信息管理系统界面

（3） 围绕掘锚提效，构建智能掘进系统

引进智能掘进机、掘锚一体机和集中控制系统，其中智能掘进机具有自主定位、定姿、定向、远程遥控截割以及单机状态监测和故障自诊断等功能；掘锚一体机具备掘锚同时作业，实现了“掘、支、锚、运”一体化平行作业；集控中心通过采集数据，具备工作面地质信息三维建模功能，以及对运行参数实时监控，实现破岩、运输等设备“一键启停”控制。智能掘进机如图6 所示，掘锚一体机集控仓如图7 所示。

图6　智能掘进机图7　掘锚一体机集控仓

（4） 围绕少人开采，构建智能回采系统

先后完成5、7、9、12 煤层智能化开采，通过高速以太环网将采煤机、电液控支架、运输、“三机”、泵站及供电系统有机融合，辅以煤壁和液压支架高清视频系统，实现了对工作面设备协调管理与集中控制，有效减少了岗位工作人员，智能采煤机工作界面如图8 所示。

图8　智能采煤机工作界面

（5） 围绕自动作业，构建智能主运系统

主运系统全部接入集中控制中心，并实时显示设备运行参数及故障状态。带式输送机采用顺煤流控制模式，根据煤量自动调整运行速度，实现节能降耗。立井提升系统具有智能装载与卸载功能，配备提升载荷和钢丝绳监测系统，实现精确定量装载、防重装及过装保护，能耗及人工成本显著降低。主井提升系统界面如图9所示。

图9　主井提升系统界面

（6） 围绕集中管理，构建智能运输系统

建成机车运输监控系统，具备车载视频、语音通话、应急呼救等，实现机车无线移动通信，达到智能调度，机车精准定位。单轨吊和无极绳绞车减少运输环节，降低安全风险，实现了从石门到工作面的连续运输。基于斜山绞车、副立井提升机等原有运输系统，分别进行升级改造，实现了运行状态监测、异常报警、停车等，单轨吊运输车如图10所示。

图10　单轨吊运输车

（7） 围绕超前防治，构建智能通风与压风系统

主通风机和压风系统实现远程监测和自动化运行，主通风机实现一键启停、一键反风、不停风一键倒机等功能；系统建有智能通风模块，具备通风网络动态解算，能够预测用风巷道风量及风流方向。主要风门实现了自动开关，现场安装有视频监控及声光报警器。局部通风机开停状态，工况参数实现远程实时监测。通风系统控制界面如图11所示。

图11　通风系统控制界面

（8） 围绕远程控制，构建智能供电与供排水系统

电力监控自动化系统实现了井上下变电所供电系统远程集中管理，具备数据采集、数据分析、运行状态监视、故障诊断预警功能；供排水系统实现了智能抽排、智能监测、智能联动等功能，通过在线监测系统实现了故障分析诊断及预警。供电系统控制界面如图12所示，主排水系统控制界面图13 所示。

图12　供电系统控制界面

图13　主排水系统控制界面

图14　安全监控系统控制界面

图15　经营管理系统控制界面

（9） 围绕做实“双控”，构建智能安全管控系统

集数据存取、风险评估、隐患排查、措施制定、任务推送、验收销号6 大功能于一体，实现了安全风险分级管控和隐患排查治理双重防控，达到对煤矿安全态势进行动态评估、预测、预警。此外，借助AI 视频分析，对生产过程中的危险因素进行准确识别、预警，提升矿井安全管控水平。安全监控系统控制界面如图14 所示。

（10） 围绕辅助决策，构建智能化园区与经营管理系统

集成指挥、调度、管控、办公、展示等功能，实现了对井上井下各系统统一协调管控，完成智能安防、车辆管理及门禁闸机管理系统建设应用，建成物资管理系统，实现了物资供应管理的无纸化、信息化、数字化、移动化，管理水平、工作效率和经营效益均得到质的提升，经营管理系统控制界面如图15 所示。

智能化矿井建设成效

（1） 提升安全治理能力

通过构建智能“双控”安全管理信息平台，实现了系统自动风险定级、自动生成风险清单等，排查、预警、处治、评估流程得到科学优化，风险和隐患整改率分别达到100%和98.6%，有效提高了防灾、抗灾、减灾能力。

（2） 安全高效精细精益

通过智能化建设，减线减面实现历史性突破，同时推进了通风、供电、运输等各大生产系统全面优化，实现智能集控；综采工作面设备运行效率和自动跟机率达到70%，生产工作面由2020 年的4.5个减为目前3 个；建成了智能掘进作业线，单头效率提升20%，掘进作业线由10 条减为8 条；开拓作业线由10 条减为7条。

（3） 劳动组织科学合理

通过优化劳动组织，单班入井人数由1 100 人减为650 人。实现供电、运输、排水有人巡视，无人值守，固定岗位人员减少约200 人；通过加强复合型人才培养，高技能人才比例达到42%，拥有国家级和行业级大师工作室5 个。

结 语

开滦集团智能化矿井建设及应用实践，实现了综合治理水平提档升级，切实将安全、生产、经营、机电、技术、洗煤以及人资、党建等各专业数据融为一体，打通数据堵点、互联互通，形成了企业大数据中心。为各级管理人员准确掌握生产状况、优化管理流程、提高工作效率、辅助科学决策提供智力保障，增强了企业治理能力和水平，为企业高质量发展注入了强劲动力。

策划：李金松 编辑：黄小雨