煤矿智能化建设指南《试行》

煤矿智能化建设指南《试行》为贯彻落实国家关于能源安全战略和制造业智能化转型的决策部署，推动煤炭行业高质量发展，提升煤矿本质安全水平和生产效率，结合我国煤矿实际情况，制定本指南。本指南适用于井工煤矿智能化建设，露天煤矿可参照执行。一、总体要求（一）指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻新发展理念，坚持“安全、高效、绿色、智能”发展方向，以科技创新为引领，以数据驱动为核心，以智能装备为支撑，构建“全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制”的智能化煤矿体系，推动煤炭生产方式从劳动密集型向技术密集型、从经验决策向数据决策、从人工干预向自主控制转变，为保障国家能源安全、促进煤炭行业转型升级提供有力支撑。（二）基本原则1.需求导向，问题优先。聚焦煤矿安全生产中的关键痛点（如瓦斯防治、冲击地压预警、复杂地质条件开采等），以降低劳动强度、减少作业人员、提升安全保障能力为目标，优先解决制约安全生产的瓶颈问题。2.系统协同，整体优化。统筹规划地质保障、生产控制、安全监控、经营管理等全业务链，避免“信息孤岛”和“重复建设”，实现各系统数据互通、业务协同、资源共享。3.创新驱动，自主可控。鼓励应用5G、人工智能、工业互联网、数字孪生等先进技术，推动智能装备、核心软件的国产化替代，提升关键技术自主创新能力。4.分步实施，示范引领。根据煤矿地质条件、装备基础、管理水平等差异，分阶段推进智能化建设，通过试点示范总结经验，形成可复制、可推广的建设模式。（三）建设目标到2025年，全国大型煤矿基本实现智能化，形成较为完善的智能化煤矿标准体系和技术支撑体系；到2030年，各类煤矿基本实现智能化，建成一批具有国际先进水平的智能煤矿。具体指标如下：-智能采掘工作面占比达到80%以上，其中薄及中厚煤层工作面实现常态化无人操作，厚煤层工作面实现少人操作；-主要生产系统（运输、通风、供电、排水等）实现智能调控，关键岗位机器人替代率达到50%以上；-安全监控系统实现多源数据融合分析，重大灾害预警准确率提升至90%以上；-经营管理系统实现全流程数字化，决策支持智能化水平显著提高；-井下作业人员数量较基准年（2020年）减少30%以上，百万吨死亡率下降至0.05以下。二、主要建设内容（一）智能地质保障系统地质条件是煤矿安全生产的基础，智能化地质保障系统需构建“精准探测-动态建模-智能解译-实时预警”的全流程能力。1.精准探测体系：采用三维地震勘探、瞬变电磁、地质雷达、随钻测量等多手段融合技术，建立井上井下联合探测网络，实现对断层、陷落柱、瓦斯富集区等地质异常体的高精度探测（探测精度不低于5m）。2.动态地质模型：基于钻探、巷探、物探等多源数据，构建三维地质模型（精度不低于0.5m），并通过掘进、回采过程中的实时数据动态更新模型，确保模型与实际地质条件的一致性。3.智能解译与预警：利用人工智能算法对地质数据进行自动解译，识别地质异常特征；结合开采扰动影响分析，建立地质灾害（如冲击地压、突水）预警模型，提前72小时发出预警信息。（二）智能生产系统智能生产系统是煤矿智能化的核心，需实现采掘、运输、通风、供电等环节的无人化、少人化作业。1.智能采掘系统-智能综采工作面：配备记忆割煤、惯导定位、视频融合监控等功能的智能采煤机，具备自适应截割控制能力（根据煤岩硬度自动调整截割速度和截深）；液压支架采用电液控系统，实现跟机自动化移架（移架速度≥6架/分钟）；刮板输送机具备智能调速功能（根据煤量自动调整输送速度）。工作面内设置分布式传感器（含姿态、应力、振动等传感器），实时监测设备状态；通过5G+工业环网实现设备远程控制，操作人员可在地面集控中心完成全流程操作，工作面内仅保留巡检人员（≤2人/班）。-智能掘进系统：采用智能掘锚一体机，集成激光定向、惯导定位、自动截割等功能，实现巷道成型自动控制（偏差≤100mm）；配套智能临时支护装置，提升掘进安全性；通过超前地质预报系统（如随掘雷达）实时探测前方地质条件，自动调整掘进参数。掘进工作面配备视频监控和人员定位系统，操作人员在远程集控中心作业，工作面内人员≤3人/班。2.智能运输系统-主运输系统：带式输送机配备煤量检测（激光扫描或称重传感器）、设备状态监测（轴承温度、电机电流等）、智能调速（根据煤量自动调整带速）功能，实现“煤多快运、煤少慢运、无煤停运”，降低能耗15%以上；采用巡检机器人替代人工巡检，实现胶带撕裂、堆煤、跑偏等故障的自动检测与预警。-辅助运输系统：推广应用无轨胶轮车智能调度系统，通过定位基站（UWB或RFID）实时监控车辆位置，结合路径规划算法优化运输路线，减少车辆等待时间；关键运输节点（如交叉路口）设置智能交通信号灯，避免车辆碰撞。3.智能通风系统建立“监测-分析-调控”一体化智能通风系统：-监测层：在井下各巷道设置风速、风压、瓦斯浓度传感器（每500m设置1组），实时采集通风参数；-分析层：利用通风网络解算软件，结合瓦斯涌出量预测模型，动态计算最优通风量；-调控层：通过智能风门（电液控或气动）和变频风机自动调整风量，确保各作业地点风速、瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》要求；同时，建立反风应急响应机制，在发生火灾等事故时5分钟内完成反风操作。4.智能供电系统-智能变电所：高压开关柜配备智能综保装置（具备过流、过压、漏电保护及故障录波功能），实现断路器远程分合；变压器负载率实时监测（精度±2%），自动调整运行方式（如分列运行或并列运行）；-低压供电系统：采用智能馈电开关，支持漏电、短路、过载等故障的快速定位（定位时间≤0.5秒）和隔离；-无功补偿：在井下中央变电所设置动态无功补偿装置，功率因数提升至0.95以上，降低线路损耗；-供电监控：通过工业环网将各变电所数据接入地面集控中心，实现供电系统“全景监控、智能预警、远程操作”，无人值守变电所占比达到100%。（三）智能安全监控系统安全是煤矿的生命线，智能安全监控系统需实现“风险识别-预警-处置”的闭环管理。1.多源数据融合监测：整合瓦斯、CO、温度、粉尘、人员定位、设备状态等监测数据，建立统一的数据仓库（存储周期≥3年）；2.智能预警模型：针对瓦斯超限、冲击地压、自然发火等重大灾害，构建基于机器学习的预警模型（如LSTM神经网络、随机森林算法），通过历史数据训练模型参数，实现“提前预警、精准预警”；3.应急处置联动：当监测到异常数据时，系统自动触发应急响应流程：一方面向相关人员发送预警信息（短信、APP推送），另一方面联动相关系统（如通风、供电、运输）采取控制措施（如切断危险区域电源、调整通风量），最大程度降低事故损失。（四）智能管理决策系统智能管理决策系统是煤矿的“大脑”，需实现生产、安全、经营数据的深度分析与智能决策。1.一体化数据平台：建设覆盖地质、生产、安全、设备、人力资源、财务等全业务的一体化数据平台，支持结构化数据（数据库）、非结构化数据（文档、视频）的统一存储与管理；2.智能分析应用：开发生产调度、设备运维、成本管控等智能分析模块，例如：-生产调度模块：根据采掘进度、设备状态、市场需求等数据，自动生成最优生产计划；-设备运维模块：通过设备健康指数（综合振动、温度、磨损等参数计算）预测故障发生时间，制定预防性维修计划；-成本管控模块：分析材料消耗、电力费用、人工成本等数据，识别成本优化点（如减少设备空转时间、降低材料浪费）；3.数字孪生煤矿：基于三维地质模型、设备模型、人员模型，构建数字孪生系统，实现物理煤矿与虚拟煤矿的实时映射。通过模拟不同开采方案（如调整采高、改变巷道布置）的效果，辅助管理层选择最优决策。（五）智能基础设施智能基础设施是支撑各系统运行的“神经”和“血管”，需重点建设以下内容：1.网络通信：井下部署5G+工业环网（带宽≥10Gbps，时延≤20ms），实现“一张网”承载语音、视频、控制等多业务；地面建设万兆核心网，满足大数据分析、数字孪生等高带宽需求；2.计算存储：建设边缘计算节点（井下变电所、掘进工作面等），处理实时性要求高的数据（如设备控制、安全预警）；地面建设私有云数据中心（算力≥1000TFlops），支撑大数据分析、数字孪生等复杂计算；3.智能终端：配备智能矿灯（集成定位、通话、气体检测功能）、智能手环（监测人员心率、体温）、智能巡检机器人（替代人工巡检关键设备）等终端设备，提升人员安全保障和作业效率。三、实施路径煤矿智能化建设需遵循“规划先行、分步实施、试点示范、持续优化”的路径，具体分为三个阶段：（一）基础建设阶段（1-2年）重点任务：完成智能基础设施（网络、计算、终端）建设，实现关键系统（地质保障、安全监控、主运输）的智能化改造。-制定智能化建设专项规划（明确目标、任务、投资、进度）；-完成5G+工业环网、数据中心等基础设施建设；-改造主运输系统（带式输送机智能调速、巡检机器人部署）、安全监控系统（多源数据融合）；-建成1-2个智能采掘工作面（薄及中厚煤层优先），形成可复制的建设经验。（二）系统集成阶段（3-5年）重点任务：打通各系统数据壁垒，实现全业务链协同，提升智能决策能力。-建设一体化数据平台，完成地质、生产、安全、管理等系统的数据对接；-开发智能分析应用（如生产调度、设备运维、成本管控模块）；-推广智能采掘工作面（占比达到50%以上），主要生产系统（通风、供电、辅助运输）实现智能调控；-建成数字孪生煤矿，初步实现虚拟与物理煤矿的协同运行。（三）全面智能阶段（5年以上）重点任务：实现全系统自主决策、自适应运行，达到国际先进水平。-智能采掘工作面占比达到80%以上，厚煤层工作面实现少人操作；-安全监控系统重大灾害预警准确率≥90%，关键岗位机器人替代率≥50%；-智能管理决策系统实现“数据驱动、智能决策”，经营管理效率提升30%以上；-井下作业人员数量较基准年减少30%以上，百万吨死亡率≤0.05。四、保障措施（一）组织保障煤矿企业应成立智能化建设领导小组（由主要负责人任组长），统筹协调规划制定、资金投入、技术攻关等工作；设立智能化管理部门（或信息中心），负责系统运维、数据管理、人员培训等日常工作；建立跨部门协同机制（生产、安全、机电、技术等部门参与），确保智能化建设与生产管理深度融合。（二）技术保障加强与高校、科研院所、科技企业的合作，建立“产学研用”协同创新平台，联合攻关智能装备（如高精度传感器、智能控制器）、核心软件（如地质建模软件、智能控制算法）等关键技术；参与国家/行业标准制定（如《智能煤矿建设标准》《煤矿5G通信技术规范》），提升技术规范性和兼容性。（三）人才保障实施“引才、育才、用才”工程：-引进人工智能、工业互联网、矿山机电等领域的高端人才；-开展全员智能化培训（每年不少于40学时），重点培养“懂工艺、会操作、能维护”的复合型技术工人；-建立人才激励机制（如技术创新奖励、岗位津贴），激发员工参与智能化建设的积极性。（四）资金保障加大智能化建设资金投入（年度安全生产费用中不低于20%用于智能化改造）；积极争取国家/地方财政补贴（如智能制造专项、绿色矿山奖励）；探索“设备租赁+服务”“合同能源管理”等新模式，降