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。
高河能源5G在掘锚一体机智能化远程控制的应用
山西高河能源有限公司
（一）矿井概况
高河能源是由潞安化工集团和泰国万浦集团共同出资、潞安化工集团控股的中外合作企业。矿井于2012年6月建成投产，核定年生产能力750万吨。
高河能源主采3#煤层，平均煤厚6.7米，可采储量为3.18亿吨；矿井井田南北长约13.4公里，东西宽约4.9公里，井田面积65平方公里；采用立井开拓方式开采，低位放顶煤，埋深480米~560米。煤种为低挥发分的烟煤和半无烟煤，煤质具有低灰、特低硫、中高发热量的特性，发热量5700~5800大卡，是优质的动力用煤、炼焦配煤和高炉喷吹用煤，被用于制定中国喷吹煤的标准煤。煤尘具有爆炸性，自燃倾向性等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层；矿井水文地质类型为中等，矿井属高瓦斯矿井；矿井辅助运输采用“电机车+无轨胶轮车+单轨吊”模式。
（二）建设现状
智能化掘进工作面实现了5G和掘进工艺的深度融合，设备主要采用“掘锚一体机+自移机尾+带式输送机集中控制”，成套设备的“一键启停”和多机协同控制，实现图像检测、状态检测、远程控制、实时姿态、自动截割、自动纠偏的功能。
（三）建设内容
1.“5G+掘锚一体机”整体架构主要包括三部分：
（1）平台层：将5G无线通信、音视频系统进行融合调度，对5G终端设备（掘锚一体机）进行远程控制，通过数字中继和掘锚一体机互联互通，实现智能操控。
（2）传输层：“5G+高速传输”及融合通信一张网，通过部署5G无线通信系统，实现井下通信调度及控制掘锚一体机等系统的回传和远程操控功能。
（3）终端层：5G基站、掘锚一体机、手机APP、井上控制、井下集控室。
2.关键技术
（1）5G信号全覆盖、掘锚一体机、井上控制、井下控制、手机app。
（2）5G信号在井下控制的稳定可靠传输。
（3）系统基于软件交换与网络融合而成，构成强大的多媒体通信平台。
3.创新点
（1）5G一张网融合，在掘锚一体机、井上集控中心、井下集控室安装5GCPE、手机APP控制。
（2）采用双发选收方案来提升数据传输的稳定性和可靠性，通过在掘锚一体机上安装CPE和5G双发选收路由器双设备，将控制信号双路发送，地面集控室从双路信号中选择最优接收，极大提升了5G控制链路的可靠性，降低了抖动和时延，确保掘锚一体机稳定可靠运行。
4.推广应用成效
通过电子围禁系统、人员安全预警、掘进机整机工况参数监测、工作面音视频远程重现、掘进机关键部位自主检测、远程可视化控制等技术，配以现代化网络传输技术，采用“人防+技防”的手段，实现安全生产。
智能掘进工作面的建成，真正实现了“以自动控制为主，远程干预为辅”的自动化生产模式，成为数智化矿井的重要组成部分，开创了煤矿掘进开采新局面，使煤炭产业步入高效、智能、清洁、低碳的新轨道。
（一）技术先进性
井下智能掘进工作面生产设备（掘锚一体机、皮带自移机尾、胶带运输机）模块化设计，整合网络接口技术，通过5G网络联接，辅助视频监控系统，进行远程操控，实现全网络、全视频、全服务24小时无间隙技术服务与支持。厂家、服务商、技术人员通过手机app、网络终端设备及时了解掌握设备运行状态，提供网络在线技术支持，保障系统高效运行。
通过远程操控，将工作人员从工作面彻底分离开来，彻底摆脱煤粉多、噪音大、安全管控难的恶劣生产环境，实现了源头安全、动态安全、重点安全，满足和谐社会绿色企业发展需要。
实现智能掘进工作后，掘进进尺、劳动功效大幅提升的同时，出勤人数大比例下降，在满足智能矿井安全高效运行的同时，真实实现了“两升一降”。
（二）技术特点
全井上、井下5G网络速率要求：井下场景上下行3:1配置时，上行峰值速率不低于500Mbps，下行峰值速率不低于200Mbps；
井上场景上下行2:8配置时，上行峰值速率不低于100Mbps，下行峰值速率不低于700Mbps；系统时延：数据从终端到服务器拉网平均时延不得高于20ms。
为满足数据传输要求，通过拉远部署基站，采取外置天线朝2个方向覆盖方式对基站进行安装，数据传输以掘进机→CPE(CustomerPremiseEquipmen，客户前置设备)→5G网络→MEC(MobileEdgeComputing，移动边缘计算)服务器→CPE→掘进机控制器的方式，实现掘进机5G通信组网应用，并通过5G网
络切片技术，灵活应对工作面不同网络应用场景。
（三）创新点或发明点
1.5G一张网融合，在掘锚一体机、井上集控中心、井下集控室安装5GCPE、手机APP控制。
2.采用双发选收方案来提升数据传输的稳定性和可靠性，通过在掘锚一体机上安装CPE和5G双发选收路由器双设备，将控制信号双路发送，地面集控室从双路信号中选择最优接收，极大提升了5G控制链路的可靠性，降低了抖动和时延，确保掘进机稳定可靠运行。
3.基于物联网智能网关，实现数据的标准汇总，同时在工作面智能化监控系统显示、监测、控制为操作掘锚一体机提供一体化服务。
4.利用3DGIS、BIM于虚拟现实技术，基于矿井地测数据与三维模型构建三维可视。
智能化掘进工作面实现了5G和掘进工艺的深度融合，设备主要采用“掘锚一体机+自移机尾+带式输送机集中控制”，成套设备的“一键启停”和多机协同控制，实现图像检测、状态检测、远程控制、实时姿态、自动截割、自动纠偏的功能。
结合高河煤矿实际与5G技术当前在煤矿的应用实践经验，采用以“五万兆为传输网，局部场景5G示范应用”为核心的网络架构，实现“5G+掘锚一体机”的全面融合与应用，从而将工作面环境、设备和人员有机和谐统一起来，工作面当班人数从16人降到了9人，掘进效率提升43.75%，进一步改进生产工艺、优化生产组织后仍有更大提升空间。
