为处置综放使命面修筑主动化率低、人工劳动强度大等题目，北京天玛智控科技股份有限公司以保德煤矿综放使命面为对象，咨询了智能感知、智能掌握、智能打点3大编制的少人化放顶煤手艺，竣工了使命面巡检三维扫描、AI 视频监控、修筑工况监测的智能感知功效，占据了自立割煤手艺、三级调解智能放煤手艺、煤流负荷平均3项中枢掌握手艺，创办了透后开采智能综放打点平台，变成了“智能采放、协同集控、长途干涉”的使命面智能综摊开采形式。咨询操纵结果注明，少人化放顶煤普及了保德煤矿综放使命面的智能化秤谌和开采效果，变成了演示性操纵收获，为同类型使命面的智能开采咨询供应模仿和参考。
第一作家：高亮亮，现任北京天玛智控科技股份有限公司智能开采职业部副总司理，要紧从事煤矿智能化开采装置、智能开采处置计划的联系咨询使命。E-mail：
援用格局：高亮亮，叶壮.保德煤矿少人化放顶煤手艺咨询与操纵[J].智能矿山，2025，6(8)：56-62.
煤炭开采手艺的智能化升级对保证能源安闲、擢升坐褥效果、推进无人化开采至闭要紧。放顶煤开采行为厚煤层高效开采的中枢工艺之一，因地质要求繁杂、功课境遇阴毒，存正在安闲危机高、顶煤接受率低、煤流负荷震动重要等题目。跟着《煤矿智能化设置指南（2021年）》的宣布及“十四五”煤炭工业起色谋划的促进，智能放顶煤手艺咨询成为破解上述困难的症结冲破口。
邦能神东煤炭集团保德煤矿（简称保德煤矿）煤层厚、地质要求繁杂，使命面修筑已具备单机主动化功效，但各子体系仍采用马上掌握方法，修筑开启、休歇等操作均需马上职员履行，且后部放煤均采用人工放顶煤，存正在放煤量掌握难、顶板掌握危机大、采煤机割煤底板掌握差等题目。
为促进综放使命面智能化手艺起色，2021年，展开了神东煤炭“5G+工业互联网”无人化矿井症结手艺研发与工程演示，协同北京天玛智控科技股份有限公司（简称天玛智控）实行了保德煤矿综放使命面少人化放顶煤手艺咨询与操纵，普及保德煤矿综摊开采智能化秤谌和效果，到达减人增效主意，变成智能化综放处置计划及演示操纵收获。
保德煤矿矿井现有1个综放使命面坐褥，为二盘区辅运大巷以南81203综放使命面。要紧修筑有7LS6C/LWS636型采煤机，ZFY12500/25/39D两柱放顶煤电液控支架，SGZ 1000/2400型前部刮板输送机和SGZ1000/2400型后部刮板输送机，SZZ1350/700型转载机及PCM700型破裂机。使命面总装机容量9 020 kW，装置总吨位约6 900 t。81203综放使命面打算尺寸240×2 812 m，估计回采煤量637万t，煤层厚度6.0～9.7 m。运输巷道巷道高度3.8 m，坡度为3°～13°，切眼尺寸9.8 ×3.7 m，以割煤、放煤工序为中央，以一刀一放为基础工艺，采放平行功课。
保德煤矿少人化放顶煤体系架构如图1所示，要紧包蕴智能感知、智能掌握、智能打点3片面。
使命面智能感知体系由三维巡检小车、AI摄像仪、海量传感器等硬件构成，巡检小车集成了三维激光扫描功效，获取使命面地质和修筑位姿的三维空间模子；AI摄像仪集成了角落侧的AI识别算法，收罗使命面视频图像，并竣工了采煤机滚筒识别跟踪、护助板形态监测以及电子围栏等功效；使命面修筑装配温度、振动、油质、电压电流、倾角等海量传感器，监测修筑内部工况形态数据。基于使命面三维扫描、AI视频监控、修筑工况监测等手艺的智能感知，为使命面智能化管控供应数据根柢。
采煤机、液压支架、刮板输送机是使命面的“三机”中枢装置，采、放、运是综放使命面煤炭开采的中枢工序。综放智能掌握体系占据了综放使命面的数字化自立割煤手艺、三级调解智能放煤手艺、煤流负荷平均手艺3大症结中枢手艺，普及了保德煤矿综放使命面采、放、运3大中枢工序的智能化秤谌。
综放智能打点体系基于透后开采智能综放打点平台，集成了大数据中央、综采修筑协同掌握中央与安闲打点中央等打点协同模块，是煤矿智能化设置中竣工高效协同、安闲管控与决定优化的中枢大脑。
使命巡检小车搭载了高清摄像仪、红外热成像摄像仪、三维激光扫描仪、身分检测体系、通讯体系等体系，并集成了甲烷检测功效和自我位姿检测功效，使命面巡检小车如图2所示。
因为使命面滚动、俯仰蜕化繁杂，导致装配于刮板输送机上的轨道也滚动旋转，研制出适宜轨道横滚及俯仰式样蜕化的巡检小车。行走机构通过正在巡检小车中部成立纵向转轴，竣工巡检小车对横滚变形的自适宜调度；通过打算履带轮上下摆动组织，竣工单个履带轮的自适宜俯仰，处置了轨道弯曲对车轮的窒塞题目。
正在使命面两头部及巡检小车上永诀安放了三维激光扫描仪，通过点云识别手艺，提取到具有绝对坐标的标识物，以此行为使命面三维坐标系的通讯源，将巡检小车扫描的三维点云的相对坐标转换为绝对坐标，落成三维地质模子绝对坐标通讯的引入与采场空间三维模子的坐标团结，竣工了使命面巡检小车三维扫描重修，与摄像仪调解衬托天生彩色点云的扫描结果如图3所示。
综放使命面智能视频体系，将人的视觉从巷道延长到使命面，及时监控使命面本质情形。通过基于AI智能识别手艺，正在基础视频监控的根柢上，竣工了护助板作为形态识别、煤机滚筒识别及追踪、智能职员识别、电子围栏等功效，智能视频监测界面如图4所示。
修筑形态监测体系要紧由传感器、收罗器和上层任事器等修筑构成。传感器采用无线或有线传输方法将收罗到数据，通过收罗器上传到上层任事器（纠合修筑组织性格、参数、阻滞机理等）了解鉴定、及时报警等。
正在采煤机、刮板输送机、转载机、破裂机等修筑装配了磁塞式铁磁颗粒、油品品格、温度和振动等众种传感器，收罗运转形态数据融入智能综放体系，竣工油液老化污染水准、修筑振动和温度数据的搜罗、显示、阻滞诊断与极度报警，使命面修筑形态监测体系界面如图5所示。
数字化自立割煤手艺是使命面智能化开采的中枢手艺，通过透后地质体系供应的使命面三维地质模子数据，将煤层切分为片状，纠合惯性导航提取的底板高度数据及体系内部通过滤波算法获取的本质截割高度，调解了解地质模子数据、底板高度数据和本质截割高度数据，谋划出下一刀截割高度弧线；再根据采煤工艺象控制义各阶段参数通讯，及时下发截割高度、牵引速率等症结参数掌握号召至采煤机通讯接口，落成全面采煤工艺的自立谋划截割，采煤机数字化自立割煤体系界面如图6所示。
综放使命面后部放煤粉尘、噪声重要，使命境遇阴毒，通过三级调解智能放煤手艺处置人工放顶煤坐褥效果低、含矸率担心静、劳动强度大等题目。三级调解智能放煤手艺架构如图7所示，按照本质情形，操纵主动放煤、纪念放煤、智能放煤3种形式，架构打算轮回迭代，渐进收敛，为放煤功课供应精准的掌握，擢升放煤主动化效果和资源行使率。
使命面通过电液掌握体系竣工主动跟机放煤掌握工艺；纪念放煤通过研习上一刀的人工放煤，基于深度研习优化外面，取得合理的放煤实施参数，下发给掌握器实施纪念放煤；智能放煤通过集成透尘除尘煤矸识别摄像仪和声纹振动一形式传感器，收罗后部放煤的图像和声响振动信号，实行众源通讯调解煤矸识别，构修放煤堆集体轮廓与内部含矸率的映照闭联，切实企图中断放煤的机遇，同时对企图放煤岁月参数实行研习，普及放煤掌握精准度，透尘除尘煤矸识别摄像仪装配如图8所示。
基于图像、声纹和振动调解的煤矸识别手艺，将煤矸识别切实度由40%擢升到85%，并通过角落掌握器竣工了放煤精准掌握，通过识别含矸率精准掌握放煤的中断岁月，同步擢升顶煤接受率与回采率，放煤工由2人专职放煤删除为1人兼职放煤。
正在使命眼前部刮板输送机和带式输送机上装配3D摄像仪，基于3D摄像仪和三维空间重修手艺，按照点云图数据获取煤流切面面积及三维煤流空间图，竣工使命面刮板输送机和输送带煤流负荷的视觉丈量感知，煤流监测3D摄像仪装配身分如图9所示。
采用“Petri网模子+基于数据驱动模子+正在线更新”双轮驱动的方法，创办煤流负荷平均自适宜掌握体系模子，竣工前后刮板输送机、转载机和带式输送机变频调速，并调解采煤机截割速率和后部放煤速率，竣工使命面采、放、运煤流负载平均，保证使命面急迅连绵性促进，到达节能降耗的成绩。
大数据打点中央创办了完满的通讯交互机制，种种修筑间实实际时数据调换和通讯共享，搜罗修筑使命形态、阻滞通讯、庇护纪录等症结数据。大数据打点中央平台永诀从数据集成总览、视频监控、监控了解、统计了解、矿压了解5个方面，统治了解集成使命面数据，及时获取种种修筑使命形态和运转数据，通过智能算法实行了解和统治，为修筑的监控、更改和打点供应了完全数据救援，大数据打点中央平台界面如图10所示。
综放修筑协同掌握中央竣工采煤机、前后刮板输送机及转载机3类症结综采修筑的协同掌握。通过及时收罗采煤机、刮板输送机、液压支架的使命形态数据，搜罗身分、速率、负载等症结参数，智能了解并预测修筑使命趋向，竣工对修筑的协同掌握，综放修筑协同掌握中央界面如图11所示。
综放修筑协同掌握中央及时接入地质模子数据，搜罗煤层厚度、倾角、断层等症结地质数据，并对“三机”修筑实行智能调解。通过精准掌握采煤机截割高度、速率、对象，以及前后刮板输送机和转载机运转参数，确保开采历程与地质要求的最佳结婚，普及开采效果和煤炭接受率。
安闲打点了解中央将守旧被动应对安闲题目转为主动防控危殆发作，安闲打点了解中央通过整合众源数据、智能了解与动态预警，集成了瓦斯极度预警、攻击地压预测、失火防控等功效，竣工对坐褥全流程的安闲危机精准管控。当瓦斯浓度超限时，主动割断电源并联动透风体系，同时推送预警通讯至终端；基于微震监测与地音了解，纠合呆板研习模子预测攻击危机，提前24 h实行攻击预警。通过CO浓度监测与红外热成像，识别采空区早期发火迹象，实时报警，安闲打点了解中央界面如图12所示。
（1）通过保德煤矿少人化放顶煤手艺的咨询与操纵，修成了综放透后开采打点平台，占据了数字化割煤、智能放煤、煤流负荷平均等3大症结掌握手艺，竣工了使命面的巡检三维扫描、AI视频监控、修筑工况监测3大智能感知功效，普及了使命面的智能化水准。
（2）保德煤矿少人化放顶煤手艺竣工了使命面归纳主动化率90%、人工干涉率10%、回采率94%、放顶煤接受率85%、使命面修筑开机率92%、智能放煤煤矸识别切实率85%。使命面放煤工人由2人专职删除为1人兼职，采煤使命面坐褥班装备由13人删除了8人，竣工综放使命面5人下井坐褥。
（3）保德煤矿通过智能感知、智能掌握、智能打点3大编制的少人化放顶煤手艺咨询与操纵，修成了综放使命面智能开采工程演示，并通过了邦度能源集团高级智能化评级，获得了世界采煤使命面智能立异大赛特等奖，为同类型使命面的智能化开采咨询供应有益的模仿和参考。
煤炭科学咨询总院期刊出书公司具有科技期刊21种。此中，SCI收录1种，Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录7种、中文中枢期刊9种、中邦科技中枢期刊11种、中邦科技期刊卓着活跃准备入选期刊4种，是煤炭行业最要紧的科技窗口与学术相易阵脚，也是行业最大最巨擘的期刊集群。
月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦矿山智能化周围产学研用新发达的归纳性手艺刊物。
二号通告┃闭于举办2025年矿山智能化设置运维与手艺立异高级研修班的通告（山东威海9月23—28日）
行业聚焦┃2024年煤炭洁净高效行使智能化收获宣布暨选煤厂智能化设置论坛顺手召开
新书订阅 ┃《中邦煤矿智能化起色陈诉（2024年）》（王法律，刘峰 主编）
