智能示范矿井┃山能集团翟镇煤矿极简高效智能重装采煤工作面建设实践
智能示范矿井
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文章来源：《智能矿山》2025年第4期“智能示范矿井”栏目
第一作者：朱振伟，主要从事采煤工作面的智能化建设、沿空留巷、密实充填等施工工艺的相关研究工作。E-mail：zzw6681@163.com
作者单位：山东能源有限集团新汶矿业集团翟镇煤矿
引用格式：朱振伟，李淑文，朱奕秋，等.翟镇煤矿极简高效智能重装采煤工作面建设实践[J].智能矿山，2025，6(4)：28-33.
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山东能源新矿集团翟镇煤矿（简称翟镇煤矿）核定生产能力170万t/年，采用立井开拓，-400 m单水平开采。2022年以来，按照极简高效、大面重装、智能升级、常态化运行的工作思路，加快数字化转型，推进采掘智能少人、辅运连续高效、机电远程集控、灾害动态监控、信息高效可靠的建设，持续提高生产系统效能，建成了薄煤层智能高效开采“翟煤模式”。
智能化矿井建设内容
翟镇煤矿明确智能化、数字化转型发展战略，全力推进智能化矿山建设，打造复杂地质条件下的智能化标杆矿井。2022—2023年累计投入资金3.8亿元，完成9大专业的智能化建设，实现智能化减员53人，减少1 230人工/月，节约费用628.3万元/年。
1.1 信息系统建设
建成万兆工业以太网，实现井下网络全覆盖、高速传输；完成服务器平台框架、环境搭建及基础模块部署，形成高速存储、高效分析的矿井大数据计算中心，集成了通、提、压、排、供等13个子系统，远程集控设备296台（套），地面集控中心如图1所示。
图1 地面集控中心
1.2 智能采煤系统
矿井先后建成了6210W、11503智能化综采工作面，集成应用支架电液控制、煤机记忆截割、远程一键集控、智能煤流控制、多功能通信等关键技术，全面实现工作面采煤机记忆截割、自动跟机移架、三角煤自动截割功能，智能开采常态化运行率>92％，采煤工作面远程集控如图2所示。
图2 采煤工作面远程集控
1.3 远程遥控掘进
全面淘汰炮掘及耙装机，7个掘进工作面全部实现高效综掘，其中31501E轨道巷建成远程遥控掘进工作面，采用EBZ230G远程遥控综掘机，配套激光测距仪定位和数字孪生交互系统，融合三维模型软件，实现远程遥控掘进，掘进机远程遥控界面如图3所示。
图3 掘进机远程遥控界面
1.4 智能机电系统
应用综合管控平台及工业视频监控系统，实现矿井主运、供电、排水、提升、压风系统地面集控。主运系统21部输送机实现地面一键启停、远程集控和设备诊断；供电系统的中央变电所和5个采区变电所实现远程监控、防越级跳闸；排水系统的中央泵房和2个采区泵房实现实时监测、自动排水；提升系统的主井实现全自动运行、有巡无值，副井实现自动运行、有值无守；压风系统的5台压风机实现远程监控，根据风压自动启停。机电运输集控界面如图4所示。
图4 机电运输集控界面
1.5 智能辅助运输
基于UWB精准定位+无线WiFi一体化智能终端，建成辅助运输调度平台，实现运输车辆高效运行。应用智能物流系统，实现物料联网审批、物资定位、物流信息分析等功能，智能辅助运输界面如图5所示。
图5 智能辅助运输界面
1.6 智能通风系统
建成了矿井智能通风管控平台，实时监测通防关键参数，动态掌控通风系统状态，实现通防设施远程控制、风网解算、精准测风、灾害模拟等功能，智能通风系统界面如图6所示。
图6 智能通风系统界面
1.7 综合智慧园区
建成党群创客服务中心、两化融合经营系统、虹膜灯房、智能洗选、智能装车、智能停车系统，实现地面园区高效运行，综合智慧融合界面如图7所示。
图7 综合智慧融合界面
极简高效采煤工作面优化措施
11503工作面坚持放大面、优布置、强支护、增巷宽的开采设计原则，最大限度简化主运、辅运等系统环节，减少延缩和安撤改系统。
2.1 变革设计源头
工作面设计通风系统紧围绕大面重装、系统最简、距离最短、环节最少、效率最高的原则。坚持放大面，11503面切眼长度由原设计长度105 m优化至300 m，储量由21万t增加至62万t，刀吨由150 t提升至430 t；坚持极简设计，工作面运输巷走向1 400 m，1部巷道带式输送机进入采区主运，同比同煤层原采煤工作面实现工作面常态化运行每天8刀，月产8.2万t，生产效率提高105%。
2.2 提效巷道主煤流系统
11503工作面带式输送机与2部采区主运输送带带宽由1 m升级为1.2 m，应用永磁电动滚筒、变频张紧和液压卷带装置，带速由原来2.8 m/s提高到3.15 m/s，运输能力提高为1 000 t/h。矿井主运输送带同步提速，增加缓冲仓，实现自工作面至主井的输送带系统高效运行。
2.3 优化支护设计
按照回采超前零整修、沿空留巷零返修原则，优化设计支护方式及参数，运输巷采用梯形断面，确保工作面超前动压影响区断面收敛率≤15%。
2.4 提升现场标准
巷道掘进期间统一输送带、单轨吊梁、管路、线缆、照明、水沟等附着物设计标准35项，严格按照回采使用标准布置，实现一次成巷。
工作面“十机”配套方案
围绕薄煤层智能化工作面建设为核心，以装备智能化为前提、以现场实用性为基础、以管理数据化为指导，对设备重装升级，优化11503工作面“十机”配套方案，选择高安全性、高可靠性、大功率、大运量重装智能设备。
3.1 应用大功率、大截深采煤机组
安装MG2×250/1200—WD智能采煤机组，功率由原来700 kW提高到1 200 kW，滚筒截深由原来630 mm提高到800 mm，同时集变频控制牵引、记忆截割、三角煤自动截割功能于一体，生产效率同比提高50%。MG2×250/1200—WD智能采煤机组如图8所示。
图8 MG2×250/1200—WD智能采煤机组
3.2 应用大工作阻力、大流量液压支架
安装ZY7200/10/20D 型掩护式液压支架，配置天津华宁电子有限公司的电液控制系统。工作阻力由原来3 200 kN升级到7 200 kN，支架进回液管路升级为进液ø51 mm，回液ø63 mm，实现自动跟机移架、跟机喷雾、自动补压、成组操作，移架速度同比提高50％，ZY7200/10/20D电液控支架如图9所示。
图9 ZY7200/10/20D电液控支架
3.3 应用SGZ800/2×700变频刮板输送机
电机功率由原来630 kW提升至1 400 kW，并具备自动液压紧链装置，实现低速启动、高速运转，运输能力达到1 500 t/h，满足煤机10 m/min割煤的运量需求，运输能力提升50%，SGZ800/2×700变频刮板输送机如图10所示。
图10 SGZ800/2×700变频刮板输送机
3.4 采用SZZ800/400变频转载机
功率由原来200 kW提升至400 kW，运输能力达到1 800 t/h，满足刮板输送机的负载能力，运输能力提升40%，同时配备MY800转载机自移系统，实现自动快速前移，效率提升70%，SZZ800/400变频转载机如图11所示。
图11 SZZ800/400变频转载机
3.5 配备PLM2000破碎机
破碎能力由原来1 000 t/h提升至2 000 t/h，破碎能力提升1倍。
3.6 超前支护遥控操作
轨道巷采用ZQL2×4800/20/40D超前支架，运输巷采用ZQ4000/22/45D型单元支架，均采用遥控操作，实现远距离快速牵拉，ZQL2×4800/20/40D超前支架如图12所示，ZQ4000/22/45D型单元支架如图13所示。
图12 ZQL2×4800/20/40D超前支架
图13 ZQ4000/22/45D型单元支架
3.7 供液系统升级
供液系统实现地面集中控制，自动准确配比，泵站配备“三泵两箱”，BRW-800/40型智能乳化泵3台，额定流量由原来315 L/min提升至800 L/min，工作压力由原来31.5 MPa提升至40 MPa。巷道进回液管路由ø51 mm升级为ø108 mm，供液效率提升30%，拉架效率提升56%。BRW-800/40型智能乳化泵如图14所示。
图14 BRW－800/40型智能乳化泵
3.8 选用BPW800/16智能型高压喷雾泵
额定流量由原来200 L/min提升至800 L/min，工作压力由原来8 MPa提升至16 MPa，采用ø76 mm的供液管路，降尘效果提升30%。
3.9 带式输送机应用DY1200型自移装置
实现了整机前移、输送带自动张紧，减少停机次数，满足工作面日推进10 m需求，效率提升20%。
3.10 供电电压由1 140 V升级至3 300 V
安装2台3 300 V移变专为工作面刮板输送机、采煤机、转载机、破碎机供电，实现高压远距离独立供电，保障供电稳定可靠，供电电压3 300 V移变如图15所示。
图15 供电电压3 300 V移变
智能重装设备升级
紧扣智慧化矿山建设、新旧动能转换、可持续发展主题，通过极简高效设计、智能重装设备升级，全面提升采煤工作面智能系统常态化运行水平从2018年至今建设完成12个智能化工作面，已实现采煤智能常态化运行，打造国家级智能化示范矿井。
4.1 采煤机智能操作优化
修改煤机最小换向距离，实现6 m内返刀不增加工艺段，确定全面记忆截割工艺段25个；通过改进煤机拖缆装置、增加折返点电缆槽深度、增加2道双向牵引链条，实现常态化运行电缆安全可靠。
4.2 优化自动移架参数
工作面正常段将自动移架动作中14项功能保留4项使用，实现常态化9 s、最快4.5 s完成移架动作。特殊段将成组推移刮板输送机设置为10架/组，同时动作一次性推移刮板输送机到位。
4.3 优化三角煤跟机参数
对三角煤截割期间触发位置、连锁关系、动作时间与采煤机衔接，端头截割划定为：正常割煤→返刀扫底→斜切割煤→进刀割煤→返刀扫煤→割煤提（推）机6道工序，减少端头人员工作量。
4.4 人员接近保护系统
工作面支架及转载机安装人员接近保护，通过UWB定位识别卡与支架控制器、转载机基站进行距离检测，当人员进入保护范围，实现设备闭锁，停止运行，保证人员安全。
4.5 矿压在线监测系统
两巷安装顶板离层和锚索应力传感器，系统主机通过反射光的波长监测离层量和锚索应力值，实现矿压地面监测与数据分析。
4.6 智能降尘喷雾装置
通过触控传感器接收工作面产尘动作信号，进行数字化解析并控制阀门，形成动作传导至喷雾总成，形成大量气雾，现场控尘率>90%。
极简高效采煤工作面应用成效
极简高效采煤工作面提升了装备水平、优化了生产系统，充分挖掘内因潜能，推进了劳动组织优化、减少人员投入，提升队伍技能，做强可持续发展的人力支撑，实现了减人提效。翟镇煤矿在减少人员投入的同时强化设备智能培训，全面普及会操作、会保养、会判断、会处理的复合型技能人才。
5.1 采用“三八”制造业方式
采用3个班次组织生产，检修时间执行3天检修1 h，第4天检修3 h。全天完成8刀循环，11503工作面单面月度产量突破8万t，产量同比去年提升30%。
5.2 工作面单班生产人数7人
工作面单班生产人数设置为盯班1人，班长1人，支架巡查工1人，煤机司机2人，上下端头工各1人。地面集控中心1人远程集控，一键启停设备系统。累计减少施工人员5人。
5.3 建立智能化维修团队
智能化维修团队全覆盖检查及维护智能工作面。每月从区队抽调1～2名机电工，进行业务培训，全面提升职工业务水平，智能化区队普及化达到90%。
5.4 全方位智能化培训
实行全方位智能化培训，超前理论培训、地面组装培训、井下实操培训、智能化实操比武。定期邀请厂家到矿培训，讲解设备性能、操作原理、设备调试及井下现场教学，目前已累计完成智能化培训教学60余次，智能设备人员培训如图16所示。
图16 智能设备人员培训
5.5 减少设备材料投入
成立的智能设备维护维修团队，自我维修易损坏配件，减少材料浪费，特别是支架电液控设备配件、视频配件、智能煤机组配件全部执行自助维修，累计减少设备材料投入56万元。
结 语
翟镇煤矿11503工作面通过极简高效设计、智能重装设备升级，建成以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机、设备远程控制、视频可视化监控为核心，以三角煤自动截割、超前支护自动化为突破，以智能供液、智能供电、智能运输系统无人操作为保障的智能化工作面。实现了自动截割、自动跟机移架，割煤速度>6 m/min、跟机移架时间<12 s，自动截割率、自动跟机率均达到90%以上，月度薄煤层单面产量突破8万t。
END
编辑丨李莎
审核丨赵瑞
煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种，是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地，也是行业最大最权威的期刊集群。
《智能矿山》
Journal of Intelligent Mine
月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦矿山智能化领域产学研用新进展的综合性技术刊物。
主编：王国法院士
投稿网址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）
联系人：李编辑 010-87986441
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