案例 39 麻地梁煤矿 5G+智能开采系统
（一）公司简介
内蒙古智能煤炭有限责任公司成立于 2008 年，是由皖北煤电集团公司控股 的股份制企业。公司所属麻地梁井田位于鄂尔多斯准格尔旗境内，地质储量 6.8 亿 t，可采储量 4.2 亿 t。年设计生产、洗选能力 800 万 t，矿井属低瓦斯矿井， 水文地质条件中等，开采条件优越。
（二）5G+智能开采
1.5G 采煤远控
（1）采煤机 5G 工业控制
麻地梁煤矿于 2020 年 7 月开始采煤机 5G 工业控制技术研发，于 2020 年 9 月进行 5G 远控测试。2021 年 6 月，麻地梁煤矿与华为、中国移动、上海山源、 中煤科工集团上海天地科技股份有限公司合作，首次将华为公司 AR 双发选收技 术应用于采煤机端到端控制，投入日常安全生产至今，稳定运行 14 个月。
（2）采煤工作面其他
5G 工业应用 2022 年矿井持续开展采煤工作面其他移动设备 5G 组网对接与工业控制应 用试验，正在研发支架与运输机等设备的 5G 工业控制，彻底解决工作面移动设 备“剪辫子”，保障采煤工作面安全连续生产。
图 1 采煤机 5G 工业控制图
2.超远距离集中供电、供液系统
实现 3100m 超远距离集中供电，将工作面四机供电移变及组合开关置于工 作面收作线外，服务于相邻两个综放工作面，取消设备列车，降低安全隐患。
将远距离供液硐室置于盘区中部，服务于整个东翼采区。乳化泵站采用变频 器降压启动，减少了液压系统的动载冲击，消除了“炸管”现象；通过末端出口 动态压力检测信号反馈，实现变频调速自动补压的功能。乳化液自动配比、箱体 液位自动检测、自动补液；反冲洗过滤站通过压力自动检测实现自动反冲洗。液 压系统用水经净化水处理装置过滤软化后进入自动配比装置，保证乳化液浓度始 终在 3%～5%，自动化集控系统能够实时在线监测乳化液的浓度，乳化液浓度低 于 3%或高于 5%时能够实现自动报警。
图 2 远距离供液、供电布置示意图
3.三机监测控制系统
转载机安装有煤量识别装置，利用新型三维激光雷达和视觉传感技术，能够 实时计算转载机的输送煤量，根据转载机的实际工况，实现前后部运输机自动降 速功能和远程控制时的转载机高低速选择；皮带机变频器根据实际运行电流实时 调速，保障采煤系统煤流负荷平衡，有效满足工作面三机及皮带机的安全运行。
4.地面集中控制系统
利用 5G 工业应用技术，结合智能控制和可视化远程干预技术，实现地面调 度监控中心对综采设备的智能监测与集中控制，实现采煤机记忆割煤、运输机和 支架自动跟机移架、视频自动跟机、半自动放煤。麻地梁煤矿综放工作面于全国 范围内率先取消井下顺槽集控仓，所有设备启停控制指令均通过地面中心执行。
5.远程放顶煤系统
后部运输机安装有云台摄像仪，在可视化的条件下，实现 509 综放工作面的 远程控制放煤。在早报作业人员进入工作面之前，集控中心将整个运输系统开启， 利用设备集中远程控制优势及可视化与远程控制放煤技术，实现割煤、放煤作业， 为未来实现工作面无人化积累了经验。
图 3 地面集中控制系统
6.设备全生命周期管理、智能检修系统
通过设备传感数据的采集并上传至矿井综合自动化平台设备数据库，可以实 现如下功能：
（1）预警检修：设备运行参数异常自动推送至巡检工与生产单位班队长， 及时对设备异常状态进行排查和处理。
（2）定期检修：周期性的设备保养工作提前向生产单位班队长进行推送、 提醒，若到期未施工则向科区长继续推送通知。
（3）全生命周期设备、备件更换：如运输机链轮、油脂、密封件、销轴、 滤芯等设备和备件，在即将达到规定的生命周期要求时及时进行更换。
（4）远程“会诊”系统：当矿井设备突然出现故障时，若现场技术人员无 法及时排查处理，可以立即启动由矿方技术员、矿方设备现场维修人员、设备厂 家技术专家构成的三方远程“会诊”系统，对设备现场状态、运行参数、历史曲 线、后台程序等问题进行远程判断和解决。
（一）技术性能与指标：
1.5G 工业控制技术
（1）有线/无线冗余备用网络控制
为保障采煤机地面远控稳定性，麻地梁煤矿与中煤科工集团上海天地科技股 份有限公司合作研制 CS-5G 冗余网络控制装置。
2021 年 1 月麻地梁煤矿通过安装 CS-5G 冗余网络控制装置，建立了采煤机 5G 空口传输网络及光纤有线传输网络双链路通讯。CS-5G 冗余网络控制装置配 套 CS-RLink 煤机专用冗余网络控制模块，该模块嵌入了 L2 冗余链路状态监测 算法、链路切换广播风暴抑制算法、L4 信标链路状态监测算法、网络流量监控 算法、煤机远控数据参数监控算法等丰富的算法设计，通过定时发送网络检测报 文，实现在煤机 5G 通讯网络异常时，自动切换至光纤有线链路，保障了采煤机 地面远控可靠性。
图 4 有线/无线冗余备用网络控制
（2）AR 双发选收技术
由于作面环境复杂，垂直于 5G 网络覆盖方向的金属物太多（支架等），“镜 子效应”干扰严重，导致采煤机 5G 网络延时抖动频繁，采煤机 5G 地面远控试 验伊始很不稳定。
图 5 AR 双发选收技术示意图
2021 年 6 月，麻地梁煤矿与华为、中国移动、上海山源、中煤科工集团上海 天地科技股份有限公司，全国首次将华为公司 AR 双发选收技术应用于采煤机端 到端控制。在煤机终端与地面调度集控室均布署 1 台 AR 双发选收交换机，煤机 或地面煤机集控上位机发出的数据通过 AR 双发选收交换机复制成 2 组数据包， 通过 AR 交换机、CPE 两路 5G 空口链路进行传输，至另一段 AR 交换机时，从 两组数据包择优选择延时低的进行收取、组合。
2021 年 7 月，该技术试验成功并投入日常安全生产，至今稳定运行 14 个月。
（二）技术装备安全性与先进性
1.基于 AR 双发选收技术，实现采煤机 5G 远控稳定运行至今已超过 1 年， 有效解决了采煤工作面垂直于 5G 网络覆盖方向金属物太多（液压支架等），“镜 子效应”干扰导致采煤机 5G 网络延时抖动频繁的问题，为全国首例。具备商用 条件，具有极大的推广、应用价值。
2.与中煤科工集团上海天地科技股份有限公司合作研发有线光纤、5G 冗余 备用技术，解决了传统矿井采煤机有线光纤通讯易折断、无线 Wi-Fi 通讯不稳定 的技术瓶颈。保障了采煤机 5G 远控、光纤备用远程控制的稳定性与安全性。
麻地梁煤矿智能化开采通过 2 年多的智能开采探索与实践，在安全、效率、 效益、机制创新、理念提升等方面取得了一系列成效，并通过长期的生产运行得 到了有效巩固。成效如下：
1.实现了本质安全。通过 5G+智能开采的应用，麻地梁煤矿采煤工作面实现 了机械化、自动化、智能化的原煤开采，操作工变为巡检工，作业形式变为巡检 和人工干预。采煤机司机身着西装坐在明亮的办公室内进行远程割煤。实现了关 键岗位“无人则安、少人则安”。
2.通过 5G 技术赋能，实现了高效生产。800 万 t 矿井，两班生产，工作面按 3 人配置（顶板及面内地质条件差时，需配置 5 人）即可满足正常生产工作，比 传统的综放工作面每班减少固定岗位工 15 人，有效降低了矿井人工成本。
3.实现了机制创新。全国范围内率先取消了设备检修班进而取消了夜班，改 变了员工“一天三班倒、24 小时连轴转”的传统作业模式。一线员工不再上夜 班，让员工回归正常的生活，是企业“以人为本”的真正体现，同时也规避了夜班 疲劳作业带来的安全风险。
4.通过设备全生命周期管理、智能检修系统让设备检修工实现精准检修、提 高了检修效率。同时，基于全生命周期设备、备件更换模式，实现设备像家用轿 车 4S 店保养一样的管理模式，以换代修，避免设备带病运行和过度运行造成的 班中损坏以及抢修带来的生产影响及安全隐患，降低设备故障率，提高工作效率。
