“AI+”加出发展新动能——山西焦煤集团华晋焦煤沙曲二矿创新驱动提质效

数智与生产深度融合，采煤智能化程度达到100%；全煤层应用“110 工法”创效6.7亿元；完成发明专利7项、实用新型专利22项……山西焦煤集团华晋焦煤沙曲二矿数智赋能、创新驱动高质量发展。

沙曲二矿是业内少有的高瓦斯、高突出煤矿，赋存的优质稀缺炼焦煤被誉为“晋柳王”“世界瑰宝”。如何让“瑰宝”绽放异彩？近年，该矿紧盯煤炭安全绿色开采科技前沿，培育创新队伍、加大研发投入、加力科技攻关，快推“人工智能+”行动，攻克了一系列制约煤炭安全高效开采难题。2024年，多回采炼焦煤21万吨、价值1.65亿元。

技术领航智启开采新程

3月25日，沙曲二矿综采队中班职工进入5303工作面便各司其职、有条不紊地检查机器设备和工作环境，摸排风险隐患。伴随着带班副队长郭志文发出的“开机”指令，坐在智能化集控中心的操作工按下启动按钮，皮带运输机、破碎机、转载机等依次被唤醒，采煤机按照事先输入的指令开始记忆割煤……

郭志文告诉记者，过去综采工作面操作人员15人，现在只有7人。2人负责操作采煤机、液压支架工等工作，主要是预防性巡查采煤机和智能支架等设备工作情况，其余人员搞文明生产等辅助工作。目前，一线矿工身体安全又轻松，但头脑却都不轻松，须不断加强学习提高驾驭智能开采装备的能力。

智能开采，既安全又高效。而当初在“煤与瓦斯双突出”的沙曲二矿实施智能开采，可谓是举全集团之力才得以推进。“没治理瓦斯之前，瓦斯在井下小水坑里能顶出水泡。”说起高瓦斯，抽采区的负责人张垒记忆犹新，这片煤田瓦斯绝对涌出量高达510立方米／分钟，始终制约稀缺资源开采。

如何破局？该矿通过加大研发投入、举力创新攻坚，击破了一个个瓶颈难题：“薄煤层无人工作面煤与瓦斯共采关键技术与示范”等创新技术，荣获中国煤炭工业科学技术一等奖等奖项，实现了高瓦斯矿井在低瓦斯状态生产。该矿还成立智能化攻关小组，着力开展全工艺段三角煤、惯导自动调直、自动调斜等智能开采关键技术的研究应用，最终实现了薄煤层、中厚煤层等不同采高、不同设备型号、不同生产条件下的智能开采常态化。

截至2024年底，沙曲二矿已安装完成8个智能化综采工作面、5个智能化掘进工作面，井下采煤工作面100%实现了智能化，“AI矿工”已将开采一线最艰苦、安全没有绝对把握的矿工替换下来。生产要素的创新性配置，使新质生产力得以充分释放，矿井质效齐增，单产水平提升33%，在2020年底取消矿工夜班前提下，减少固定场所用工40余名。

数智融合，精筑高效管控

7.7平方千米的井下开采现场，最多的不是矿工，而是摄像头。在沙曲二矿，一个班约有360名矿工入井工作，却有近400路摄像头机警地盯守在各自岗位。

下午4时，记者在调度指挥中心一方方大屏前驻足，瞬息万变数据和画面令人目不暇接。“有人违规进入不安全区域”“有人未佩戴安全帽”……眼前的AI视频发出预警。

该矿党委书记、矿长樊纲介绍，他们以综合管控平台为顶层、云数据中心为后台、万兆环网为基础网络，已成功构建“一张网”“一朵云”“一平台”、若干子系统的信息化架构。随着AI技术与煤炭生产的深度融合，矿井31个子系统已全部融合联动，实现了采、掘、开、机、运、通、安全、经营等专业的信息融通。采用AI视频分析、基于热成像AI视频等技术路径，实现了矿井掘进系统61处作业区域“电子围栏”全覆盖，视觉识别技术正在替代传统的“人盯人”，人工智能技术成为24小时值守的“安全员”，使安全隐患排查处置更及时、风险点辨识更精准，设备停机率降低30%，人员违章行为发生次数同比减少80%，逐步形成了“人防”与“技防”并重的安全监管新局面。

与此同时，该矿还给井下设备被装上“眼睛”和“大脑”：“AI巡检”成为安全生产的好帮手；斜坡运输安设“AI交警”，有效防范跑车溜坡等安全事故；矿工佩戴智能手环和情绪分析仪，“AI医生”班前筛查预警，呵护矿工安康，降低安全风险……

该矿皮带队职工康廷柱直呼“AI无所不能”，他原来每班巡检1次主斜井皮带就得6个小时，如今带式输送机移动巡检装置（巡检机器人）每班巡检2次，还能兼顾完成其它安全工作。

人才赋能厚植智力根基

由于地质结构复杂，沙曲二矿资源禀赋虽好却一直存在开采率低、成本高、浪费多、矿井难以达产等突出问题。

沙曲二矿地质条件究竟有多复杂？“煤层平均厚度0.8米，最低处0.5米，我和工友都是缠上护膝圪蹴或跪在巷道里干活，实在受不住时就躺下伸伸腰。”仅煤层薄这一点，老矿工进行了形象描述。同时还存在开采极近距离采空区下煤层之难。通俗讲，就是开采煤炭时没有关键层、顶板易碎、不容易卸压等，此煤层资源占该矿资源量的40%以上。

如何破题？培育人才、创新增“智”显然是最直接、最管用的办法。

构建创新工作体系和激励创新长效机制、成立技术委员会、召开科技大会重奖创新人才……奖得让人羡慕、让人倍感光荣。同时成立劳模创新工作室、“110工法”组、智能化小组等，搭建创新平台倡导鼓励创新。更有比荣誉和奖励更提气的，是将所创之物冠以创新者名字，诸如以该矿技术人员常森彪冠名的“彪子”打捞器、“彪子”瓦斯放喷装置……常森彪说这让他感到无上光荣。目前，该矿参与技术创新人数已达50%以上。2022年以来，8个科技创新项目被鉴定为国际先进水平，13个创新项目获得国家授权专利，57个“五小”创新，成功应用于生产实践……

创新的目是解决问题。针对地质复杂难达产等问题，“110工法”组、智能化小组合力攻坚。

应用“110工法”开采可降低劳动强度、提高采矿率，保护环境等，被称为煤炭行业“第三次革命”。

然而了解得知，“110工法”当时仅适用于顶板好、瓦斯低、中厚煤层矿井。2022年初，该矿将5302工作面作试点，与国家重点实验室、中国矿业大学等协同开展技术攻关，一月召开一次现场办公会，一旬召开一次分析推进会……经锲而不舍缜密探讨，破解思路终浮水面——应用注浆锚索加固顶板，利用单元支架增加被动支护强度，确保近距离煤层顶板拉得住；选取切顶碎胀双拱结构、切顶短臂梁、顶板定向密集孔切缝方式，实现破碎顶板切顶卸压；建立工作面煤火在线实时监测系统和自燃发火防控技术系统，采用喷洒阻化剂、注氮等防灭火措施，防住煤层自燃，加之AI技术加持，2022年9月，成功将“110工法”应用于近距离采空区下工作面。

如今，该技术和工法已在沙曲二矿薄、中、厚等煤层和极近距离煤层工作面成功应用，已形成成套的保护性绿色开采体系。截至2024年底，累计完成留巷8000余米，矿井回采率提高10%以上，每年多回采区段煤柱21万吨、价值1.65亿元，节约开采成本5200余万元。应用“智能化+110工法”采煤，每班减少用工6名，实现了稀缺炼焦煤精采细采、保护性开采、保水绿色开采。其间攻克的“无煤柱自成巷‘110工法’关键技术及应用”，被评为绿色矿山科学技术奖发明一等奖；“极近距离煤层叠加煤柱合理布留及其关联巷道支护体系”研究，荣获2023年中国煤炭工业科学技术奖，作为绿色开采优秀案例在全省推广。智能化小组荣获全国煤炭系统“煤矿技工榜样”典型班组、山西省模范集体等称号。（吕灵芝 ）

编辑：穆皓

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