近年来，山西省煤炭企业认真贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，创造性推进煤矿智能化建设，涌现出了一大批技术先进、管理科学、运行可靠的煤矿，为推动煤炭行业技术进步、装备提升、管理创新、效益改善做出了重要贡献。
为充分发挥典型煤矿的示范引领带动作用，推动煤矿智能化建设迈向更高水平，山西省能源局从全省范围内征集了124项煤矿智能化建设案例，经组织专家评选，共有65项案例入选。入选的案例兼顾国有企业和民营企业、采煤和洗选、井工和露天煤矿以及各种不同地质灾害、采掘工艺、运输方式等条件，涵盖信息基础设施、智能掘进系统、智能综采系统、全矿井智能化、其它智能化系统、露天煤矿智能化、智能洗选共计7个方向，确保具有可复制、可推广性。现编辑形成《山西省煤矿智能化建设典型案例汇编（2023年）》，供各地市、各有关企业和研究机构在工作实践中学习借鉴。
寺家庄煤业智能化掘进系统
山西阳煤寺家庄煤业有限责任公司
（一）矿井概况
寺家庄公司是潞安化工集团下属骨干生产矿井之一，位于晋中市昔阳县乐平镇下秦山村。矿井井田面积120.225平方公里，可采储量剩余5.8亿吨，矿井核定生产能力450万吨/年。属于煤与瓦斯突出矿井。开采深度平均500m，主采15#煤，平均厚度5.67米，属不易自燃煤层，无煤尘爆炸性。水文地质为中等。采用主斜、副立联合开拓方式和一次采全高综采自动化生产工艺。
近年来，寺家庄公司将紧紧围绕集团发展战略，秉持生命至上、安全第一的理念，深入推行精益思想指导下的“算账文化”，建设本质安全型、稳产高效型、质量效益型、自主创新型、管理智慧型、人文共享型的现代化新型企业。
（二）建设内容
寺家庄公司以15111进风巷为试点，开展智能化掘进系统建设，建设内容主要分为四大部分：掘锚一体机数据采集与传输部分、中间运输部分、远程控制部分、工况环境监测部分。
1.数据采集与视频传输部分
在掘锚一体机上增加位移传感器、动态倾角传感器、压力传感器、流量传感器以及“基于平行激光指向仪的视觉定位系统”，用于实现机身位姿感知、截割头位姿感知、液压系统压力监测、
一运与星轮的卡链监测等功能。增加千兆网络交换机，用于掘锚一体机所有监测数据的传输。
在机身位置上安装有4个高清摄像头，用于掘锚一体机左右铲板部、一运部、掘进头的视频监控，实现掘锚机前后部视频监控，所有数据采集均采用光纤传输。
配备数字远程语音通讯装置，接入矿井工业网络传输，实现地面集控平台、井下集控中心与掘进机三地实时语音对讲通话，具备掘进机机身周围音频信号的可靠采集与监听功能。
图1地面远程控制系统
2.中间运输部分
掘进工作面煤、矸石经过带式输送机自移机尾运送至顺槽输送机，该装置实现了掘锚一体机二运皮带机与后运带式输送机的快速推移和搭接，同时该装置可有效调节皮带跑偏，实现转载机和机尾的自行前移和校正，提高劳动生产率，使用安全、性能可靠，便于员工操作。
图2 带式输送机自移机尾
3.远程控制部分
远程控制系统分为井下集控中心和地面远程控制平台。在15111进风巷口安装有井下集控中心，内部配套智能控制平台软件1套，具备数字孪生功能，可利用三维建模仿真掘进机的位姿及截割状态；显示智能掘进工作面各类运行参数及系统参数设定；具备掘进机远程控制、一键启停、自主导航、自动截割功能；具备掘进机实时设备状态在线监测及故障诊断功能；系统具备数据存储与查询功能，参数存储不少于1年，并有数据分析趋势图及故障列表等功能。
地面掘进远程控制系统位于公司办公楼六层总调度指挥中心，安装有4块21寸的显示屏，显示画面与井下集控中心显示画面一致。安装有1套与井下集控中心相同的操作台，对掘进工作面相关设备进行远程集中控制，可实现掘进设备“一键启停”智能操作。配置1套与井下集控中心配套的智能控制软件平台，具备OPC等通用数据交换接口，可将掘进工作面的数据实时传输至智能综合管控平台。
图3 井下集控中心
图4 井下集控中心
4.工况环境监测与故障诊断子系统
掘锚机设备利用多种传感监测技术，在线实时监测掘、支、锚、运等工序运行工况和环境参数，利用数字孪生技术三维直观展现掘锚机运行动画与监测数据，具备异常报警、故障诊断评估等功能。在掘锚一体机上安装有矿用人员报警装置，当监测到设备工作区域有人员活动时，输出闭锁保护信号，闭锁掘进机，停止设备运行。同时，语音报警器发出语音提示语，警告人员撤离至安全位置。
（一）掘进系统总体配套方式
1.掘锚一体机：完成巷道掘进、出料及部分顶、帮锚杆、锚索的支护。
2.液压锚杆钻车：完成滞后剩余锚杆和锚索的支护。
3.带式输送机：与迈步式自移机尾重合搭接，保障一个圆班连续掘进。
4.迈步式自移机尾：机尾可自移，自动延伸带式输送机。
5.集控中心：远程控制掘进设备的启停工作。
（二）主要技术特征
1.掘锚一体机：经过智能化升级改造，可以实现位姿监测、仿形截割、自适应截割等功能。
2.液压锚杆钻车：配合掘进机使用，实现掘进、运输与锚杆锚索支护平行作业。
3.带式输送机：与机尾部搭接行程长，减少拉移次数。移动方便，具有调偏功能，机身设计避免大跨距时机身的下沉。
4.迈步式自移机尾：移动方便，可以自移，具有调偏、自动涨紧功能。
5.集控中心：井下集控中心安装掘进机远程监控系统软件，具备界面控制、远程遥控、系统参数监测、巷道参数信息设置等功能。
寺家庄公司通过智能化掘进系统的建设，可以提高巷道掘进效率，由公司平均每月掘进200米，提升至280米，提高生产效率，改善作业安全环境，降低劳动强度，满足煤矿对于安全高效生产的需要，达到减人提效目标。
智能化掘进工作面由原来的单班作业人员13人减少至现在的10人：其中自移机尾的应用使得皮带运输机移动作业由2人减少至1人，掘锚一体机的应用使得掘进支护作业由4人减少至3人，掘进工作面集控系统改造，包括运输集控、局部通风机集控、自动排水控制等，作业人员由原先5人作业减少至4人巡检。
