文章详细-智能示范矿井┃华阳集团煤矿智能化应用场景的常态化运行机制与路径

　　智能示范矿井

　　“智能示范矿井”栏目重点推送《智能矿山》“智能示范矿井”专栏刊载的论文，邀请全国各矿井分享最新智能化建设成果、亮点与经验，旨在发挥典型智能示范矿井引领作用，促进我国矿山智能化建设高质量发展。截至目前，《智能矿山》杂志已刊载72家矿井智能化建设成果论文123篇。点击订阅

　　文章来源：《智能矿山》2026年第1期“智能示范矿井”栏目

　　第一作者：潘文龙，高级工程师，现任华阳新材料科技集团有限公司煤矿智能化管理室主管，主要从事煤矿机电、煤矿智能化的相关研究工作。E-mail：261584123@qq.com

　　作者单位：华阳新材料科技集团有限公司

　　引用格式：潘文龙，刘亚兵，贾永忠，等.华阳集团煤矿智能化应用场景的常态化运行机制与路径[J].智能矿山，2026，7（1）：26-32.

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　　华阳新材料科技集团有限公司（简称华阳集团）拥有10座煤矿，核定产能为3 390万t/a。累计建成8座智能化煤矿，成为山西省首家所有生产矿井均完成智能化煤矿建设的集团企业。为持续贯彻落实省能源革命综合试点要求，推进智能化系统常态化运行，华阳集团成立了煤矿智能化管理室，全面组织推进集团公司各矿井的智能化煤矿、智能化综采及掘进工作面的建设工作，承担智能化相关管理制度与技术标准的制定与完善、煤矿智能化应用场景建设。建立了煤矿智能化系统运行评价体系。

　　煤矿智能化常态化运行机制

　　华阳集团煤矿智能化建设为3个阶段，笔者重点从第3阶段煤矿智能化应用场景建设角度，探索常态化运行的路径，应用创新与常态化运行阶段运行机制如图1所示，应用效果较好的14个煤矿智能化应用场景见表1。

　　图1 应用创新与常态化运行阶段运行机制

　　表1 应用效果较好的14个煤矿智能化应用场景

　　（1）基础设施升级与数据集成阶段：推进传输网络改造与数据中心建设，实现生产工艺、环境过程等多源数据的全面采集与高效汇聚。

　　（2）系统集成与智能协同阶段：完善综合管控平台，统一数据标准，打通各类子系统壁垒，实现一体化集成和跨业务智能协同管控。

　　（3）应用创新与常态化运行阶段：围绕生产实际需求，依托现有智能化系统构建应用场景，推动系统落地与常态化运行。

　　煤矿智能化应用场景建设

　　2.1 信息基础设施

　　华阳集团在推进智能化建设过程中，将主干网络带宽提升至万兆，提升网络传输能力；部署覆盖全域的2 730路视频监控系统，践行无监控不作业理念；规模化部署监控点位，实现全面感知的同时，面临视频监控有效管理的问题。

　　（1）矿山AI视频监管场景

　　华阳集团难以对各矿视频实现统一、高效的实时监控，缺乏对“三违”闭环管理的关键环节监管，且未深度挖掘与分析视频数据，导致整个监控系统处于被动查看、非主动预警的初级阶段。

　　建立视频AI监控管理平台，实现各矿视频接入、预览、控制、回放、级联、摄像头工作状态检测等功能。视频监督管理平台采用人工智能视频分析识别技术与煤矿安全生产场景融合，实时检测和识别煤矿生产过程中的违章指挥、违章操作等违反劳动纪律的行为，实现视频监控从“看得见”“看得清”到“看得懂”的提升，实现集团公司各煤矿在安全生产中视频AI监控的报警、跟踪、分析、处理、溯源等全过程管理。

　　（2）视频监控“五级筛查”场景

　　华阳集团提出视频监控“五级筛查”管理机制。根据专业进行筛查地点分工，“五级”为基层队组、职能科室、安监部门、分管领导、集团职能部门。为完善视频监控“五级筛查”管理机制，研发了视频监控“五级筛查”系统，华阳集团安全生产视频五级筛查平台界面如图2所示，视频五级筛查平台录入界面如图3所示。

　　图2 华阳集团安全生产视频五级筛查平台界面

　　图3 视频五级筛查平台录入界面

　　各矿视频筛查工作因依赖纸质台账与跨层级人工报送，流程冗余、效率低下；业务人员的重复性事务，问题闭环管理复杂，致使视频监控系统管理效能低下，呈现“广覆盖、无序管理”的状态。

　　针对此类问题，研发视频监控“五级筛查”系统。实现了安全生产视频筛查机制的全流程电子化管理，核心功能包括任务登记、问题上报以及筛查与问题电子台账；集成了视频中断、设备维修与应急故障的在线报备。通过实时响应与闭环处理，保障了筛查机制的高效、规范运行。

　　2.2 掘进系统

　　（1）掘进工作面“1条巷道1部输送带”场景

　　华阳集团下属矿井煤层构造复杂，1个工作面存在多部带式输送机搭接使用，造成设备数量增加，维护难度加大的问题。通过应用中部驱动、涡轮自动张紧、永磁直驱系统及增加带宽等综合技术，以1台高性能长距离带式输送机替代了原有的多机串联系统，减少设备数量与岗位定员，提升了运输效率，从源头上降低了系统的检修复杂度与长期维护成本。

　　（2）局部通风机远程监控场景

　　局部通风机系统因缺乏地面监测与远程控制能力，存在安全盲区，每日倒机试验完全依赖人工现场操作，工作强度大，因无法实现数据实时监控与远程应急处置，存在较大安全风险。

　　通过建设局部通风机监控系统，实时采集与监测风机及相关设备的电气参数（三相电压、电流等）、运行状态（前后级电机运行参数、保护状态、故障信息等）、环境参数（风速、甲烷浓度等）以及开关量信号（开关变位、风电/瓦斯电的开关状态等），实现地面监控中心对井下局部通风机的远程控制，包括远程启停、一键倒机等功能；实现对井下局部通风机及相关设备的数据实时监测、远程切换控制。

　　（3）掘进工作面进尺量实时监测场景

　　掘进工作面进尺量的监测目前依赖人工、定期完成，缺乏实时监测能力，导致数据时效性不足。基于矿井现有的UWB精准人员定位系统，通过为掘进机加装定位标签、在工作面部署基站，实时解算空间坐标，实现了进尺量的动态采集与掘进速度的自动分析。在此基础上，系统汇聚集团下属各矿的全部掘进数据，集中实时监测进尺量与掘进速度，并多维度对比分析，通过OA系统向相关部门定向推送。

　　（4）掘进工作面电子围栏地面实时预警应用场景

　　华阳集团在煤矿井下危险区域部署“电子围栏”的过程中，面临无法实时监控“电子围栏”装置本身的在线与工作状态，以及未能记录与分析人员闯入危险区域的行为数据，难以追溯违规根源并优化安全策略。

　　通过部署于掘进机设备上的“UWB电子围栏”采集数据，并依托掘进工作面精准人员定位分站，经由矿用光缆、井下环网及工业以太环网组成的传输链路，将数据稳定上传至地面调度中心，实现对电子围栏运行状态的全时段动态监测。

　　2.3 综采系统

　　（1）机电设备电流预警场景

　　机电设备电流预警旨在解决综采工作面因电机过载、频繁启停导致的设备无计划停机、配件损耗及产量损失的问题。通过采集采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、带式输送机的电流数据和设备运行状态，通过分析判断将电机过载、相不平衡等故障信息，通过井下语音系统实时推送与广播，现场岗位人员听到预警后，通过控制煤量、速度等途径，减少输送机过载运行电流，避免事故发生；通过数据分析给出设备电气和机械部分的故障的预判信息和检修方案建议，提前预防性维护和更换，避免因突发机电事故造成的时间成本增加和耽误产量损失。

　　（2）支架压力预警场景

　　综采工作面目前依赖人工观察检修支架和判断顶板状态，存在效率低、精度差、周期来压规律难以预测等问题。通过构建工作面支架压力与地质变化融合分析数据模型，当工作面邻近构造时，系统结合模型数据分析现场支架初撑力，当连续支架（4架）压力不达标或出现周期性来压时，将相关信息及时推送至相关管理人员，提前采取措施确保工作面顶帮稳定，实现安全高效生产。

　　（3）煤量实时监测场景

　　综采工作面采煤量目前依赖人工估算，测量工定期测量，缺乏实时监测能力，导致数据时效性不足。研发煤量实时监测系统，利用矿井已部署的精准定位系统，构建综采工作面推进量实时监测模块，在井下工作面部署基站，在刮板输送机或转载机机头处安装定位标签卡，通过UWB脉冲信号实时解算设备空间坐标，结合地测部门点位数据，实现综采工作面推进量动态采集与回采速度分析，并通过OA系统向相关部门定向实时推送信息。

　　2.4 主运输带式输送机无人值守场景

　　华阳集团在推进带式输送机实现无人值守运行时存在以下3个方面的问题。

　　（1）系统标准不一，存在数据孤岛

　　由于主运输带式输送机集控系统建设时间不统一，涉及多家厂商，系统兼容性差，导致数据难以互通，形成数据孤岛。

　　（2）运输距离过长，应急处置困难

　　部分矿井主运输系统长度超过万米，若全面实行无人值守，事故发生时难以及时响应与处理，存在安全隐患。

　　（3）传统运行模式转变存在阻力

　　矿井长期沿用传统作业方式，改变输送带队现有工作模式存在多重阻力，影响新模式的顺利推行。

　　针对以上问题，华阳集团提出了“地面集控、井下巡检”运行机制，形成以下3方面的系统性解决方案，华阳集团下属矿井输送带集中运输系统界面如图4所示。

　　图4 华阳集团下属矿井输送带集中运输系统界面

　　（1）攻克系统异构与数据孤岛难题

　　华阳集团明确要求，所有智能化煤矿必须将不同厂商的输送带集控系统接入综合管控平台，借此统一数据标准与接口，打通信息壁垒。

　　（2）解决长距离运输的应急响应问题

　　通过在井下部署漏泄移动语音通信系统，实现了巡检人员手持终端全线实时通话；并同步修订输送带队管理制度与工作职责，从技术与管理2个层面共同保障安全。将传统模式的固定岗位（带式输送机司机+给煤机司机）+巡检人员，改为地面监控人员+巡检人员+固定岗位（关键岗位带式输送机司机+关键岗位给煤机司机）模式。其中关键岗位输送带司机和关键岗位给煤机司机是指现场确实需要固定岗位，如主煤仓、易堵仓、溃仓位置等，输送带系统的所有控制，如输送带启停、给煤机启停全部在地面操作。将固定岗位工转为巡检工，实现了人员精减与成本节约的双重成效。

　　截至目前，集团公司53部主运输送带完成建设，减少人员171人，年度预计可节约人工成本1 248万元。

　　2.5 综合保障系统

　　（1）大动力设备运行分析及预测预警场景

　　煤矿关键动力设备（如通风机、压风机、瓦斯抽放泵、提升机等）已基本实现数据监测，但其对实际生产指导作用较为有限，缺乏事前预警能力、故障定位与分析手段不足、智能化管理与巡检程度低。

　　动力设备运行分析及预测预警系统，对采集到的数据进行数据的预处理、数据分类等工作，并将处理好的数据导入数据库中，利用设备历史数据建立反映设备运行状态的模型（特征模型），进行设备健康的离线评估或在线实时预警预测。该模型具有高效挖掘、分析和学习能力，及时发现事故前兆，并给出故障查找方向，帮助技术人员深入分析潜在的问题，提前采取措施，华阳集团下属矿井大动力设备预测预警分析系统界面如图5所示。

　　图5 华阳集团下属矿井大动力设备预测预警分析系统界面

　　（2）主通风机智能化监控场景

　　主通风系统主机故障后，因故障排查与备用风机启动均依赖人工操作，导致切换过程严重滞后。实际耗时>20 min，远超10 min的规定要求，造成矿井长时间停风，存在瓦斯积聚超限的重大安全风险。

　　华阳集团下属主通风机智能化监控系统，具有信号反馈与指令输出功能的倒机风门、检修风门、高压变频器等设备，实时监测运行与备用主要通风机的电压、电流、风机振动、电机振动、轴承温度、绕组温度、轴承箱温度、润滑站运行状态、压力参数、风门状态等重要参数，在符合一键倒机与智能故障倒机、一键反风条件后按照设定的指令流程，进行一键倒机、一键开机及一键反风等操作，一键操作减少了人为操作失误情况，倒机时间控制<5 min；在设备发生故障停机时，系统可智能自动倒机，在不符合自动倒机条件时，根据故障状态提示司机进行操作处理，华阳集团下属矿井主通风监控操作系统柜界面如图6所示。

　　图6 华阳集团下属矿井主通风监控操作系统柜界面

　　（3）瓦斯泵站智能化监控场景

　　地面瓦斯泵站现行的人工切换模式存在重大安全风险。设备故障后，操作时间平均为30 min，增加了瓦斯超限概率，是瓦斯防治体系中的关键短板。

　　华阳集团下属矿井利用地面瓦斯泵站集控系统，结合瓦斯泵运行与切换规律，组织开发了备用泵组自动切换功能。可在泵组发生故障时，在保障抽采连续性前提下，自动切断故障设备及对应管路，选择并快速启用备用泵组与管路，同步通过集控界面弹窗清晰展示切换流程，并启动分级报警机制。本场景实施后，故障倒泵时间由原来的30 min降为5 min，实现了管路与泵组的快速、平稳切换。显著降低了因响应延迟导致的瓦斯超限风险，瓦斯泵站一键倒机界面如图7所示，瓦斯泵站一键倒机指令界面如图8所示。

　　图7 瓦斯泵站一键倒机界面

　　图8 瓦斯泵站一键倒机指令界面

　　（3）变电站无人值守场景

　　变电站电气人员在倒闸操作、日常巡检、定期检修时，存在人员现场操作安全风险。研发了矿井变电站，通过构建兼容多设备、多厂家、多协议的变电站智能化管理系统，将站内已部署的SCADA系统、视频监测、无线测温、灭火系统等数据全面集为统一平台，实现跨系统信号的综合分析、故障判断与多维可视化展示。

　　运维人员可在单一界面实时掌握设备异常、能耗状况、环境数据等信息，依托物联网传感器和预设预警机制，将传统依赖人工经验的计划巡检升级为基于设备状态的状态检修、远程操作和电子巡检，避免了人员现场操作的人身安全风险，值班员由9人减至1名。

　　总结

　　（1）AI视频监管与五级筛查机制，实现安全生产视频AI监控的全流程闭环管理，涵盖报警、跟踪、分析、处理与溯源。实现全流程电子化筛查，保障机制高效规范运行。推动监控能力从“看得见”“看得清”向“看得懂”演进。

　　（2）聚焦掘进工作面难度与痛点，推行“1条巷道1部输送带”模式，减少设备数量与维护难度；建立局部通风机远程监控场景，实现实时监测与预警。通过进尺量实时监测、电子围栏地面预警等应用，推动生产安全高效运行。

　　（3）在综采系统中引入机电设备电流预警、支架压力预警等功能，提升设备状态感知与预防性维护能力，有效提高综采设备完好率。

　　（4）建立“地面集控、井下巡检”运行模式，破解系统异构、数据孤岛和长距离运输应急响应难题。主通风机、瓦斯泵站智能化监控和变电站无人值守，将传统计划巡检升级为基于设备状态的状态检修、远程操作与电子巡检，降低现场作业安全风险，达到“减人、提效、增安”的目标。

　　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8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。

　　期刊简介

　　《智能矿山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中国煤炭科工集团有限公司主管、煤炭科学研究总院有限公司主办的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

　　刊载栏目：企业/团队/人物专访政策解读视角·观点智能示范矿井对话革新·改造学术园地、专题报道等。

　　投稿网址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

　　征稿函详见链接：征稿┃《智能矿山》面向广大读者征稿，欢迎投稿

　　期刊成果：创刊5年来，策划出版了“中国煤科煤矿智能化成果”“陕煤集团智能化建设成果”“聚焦煤炭工业‘十四五’高质量发展”等特刊/专题30多期。主办“煤矿智能化重大进展发布会”“煤炭清洁高效利用先进成果发布会”“《智能矿山》理事、特约编辑年会暨智能化建设论坛”“智能矿山零距离”“矿山智能化建设运维与技术创新高新研修班”等活动20余次。组建了理事会、特约编辑团队、卓越人物等千余人产学研用高端协同办刊团队，打造了“刊-网-号-群-库”全覆盖的1+N全媒体传播平台，全方位发布矿山智能化领域新技术、新产品、新经验。

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