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。

新景矿煤业TBM全断面快速掘进

一、主要完成单位

山西新景矿煤业有限责任公司

二、主要建设内容

（一）矿井概况

山西新景矿煤业有限责任公司，隶属于华阳新材料科技集团有限公司，矿井公示生产能力为450万吨/年;主采3#、8#、9#、15#煤，属于煤与瓦斯突出矿井;煤层均无煤尘爆炸危险性;水文地质类型中等;矿井开拓方式主斜副立;矿井划分为两个水平，一水平为+525m，主要开采上组煤和芦湖北分区与张家岩北部的15号煤层;二水平为+420m，主要开采芦湖南分区、佛洼分区、保安分区和张家岩分区南部的15#煤层;采煤工艺为综采一次采全高，综采放顶煤。（二）建设内容

1.掘进工作面地质条件。

保安3号煤南回风巷设计布置在保安3号煤层以上11~14m位置处，施工中以中粒砂岩或细粒砂岩作为顶板，在砂岩中掘进，巷道设计断面为圆形，圆直径为4.53m，巷道设计长度共计1529.51m(平距)。服务年限为保安3号煤采区所有工作面结束为止。

2.掘进装备。

采用北方重工生产的QJYC045M全断面快速掘进机(TBM)，开挖直径Φ4.53m，总长73m，总重500t。由刀盘、驱动、护盾、大梁、撑紧推进机构、后支撑机构、支护机构、后配套拖车等构成。具备防尘系统、液压系统、润滑系统、冷却系统、出渣系统、甲烷监测系统、电控系统等系统构成，是集掘进、支护、出渣、导向、防爆技术于一体的高度机械化、自动化的大型设备。设有起动报警装置、瓦斯监控与闭锁系统、刀盘驱动传动系统过载保护装置;油泵电机和驱动电机之间启、停顺序，在电控系统中进行互锁，液压系统设有压力、油温、油位显示等保护装置，电控系统设有紧急切断和闭锁装置，掘进机设有除尘喷雾系统，并有过滤装置。配备完善的传感监测系统及智能化控制系统，可实现掘进机的智能化控制。

该设备适用于水文地质条件简单区，在突出矿井巷道层位要选择在距煤层7米以外的稳定坚硬岩层，施工坡度±10°,正常坡度调整每15米±1°,最大坡度调整每10米±1°。

3.远程集控平台

(1)QJYC045M型全断面快速掘进机的电气控制系统采用可编程逻辑控制器(PLC)，PLC可对采集的数据进行快速准确的处理，并将数据传到监控界面上显示，当“连锁”条件满足时对应的控制信号输出，实现系统动作的控制。

图1 TBM控制系统主界面

图2 TBM中央控制系统

(2)集控平台具备对巷道掘进设备进行远程操控的功能，具备所有设备“一键启停”、单机可视操控、多机协同控制、远程集中控制和流程启停功能。

图3 TBM中央控制系统

(3)集中控制系统在顺槽建立控制中心，供电电源AC127V，宽幅输入AC85V~265V。内设2台服务器主机、2台显示器，显示内容包括：掘进机工况和姿态、掘进头视频、运输机工况、供配电设备工况等，对运输设备进行集中控制，可实现对各系统程序及参数的在线升级和修改。

图4 TBM中央控制系统

(4)工作面设备与监控中心各主控计算机的通信状态显示，工作面供配电设备保护信息显示，包括漏电、断相、过载、各种故障状态、数字信号的反馈等，工作面煤流运输系统状态显示，包括沿线急停状态显示和断路位置显示。

(5)可在井下监控中心及地面分控中心实现工作面转载点、掌头等重要作业地点实时视频监控，具有单画面、多画面多种显示方式，监控记录可实时存储并可查询历史记录，建成“无监控不作业”，作业行为受监督的可视化作业环境。

（三）危险区域人员接近防护系统

1.实现在掘进工作面大型移动设备交替作业，环境粉尘浓度大，产生部分视觉盲区的条件下，移动设备接近人员时自动减速或停机的功能，避免发生人身伤害事故，同时跟踪人员数量：>10人。

2.具备人员精准定位功能，探测距离：≥50m，测距精度：≤0.5m。

3.实现危险区域电子围栏的功能，实现作业人员与设备、设备与设备危险接近时的双向声光预警功能，报警延时：≤1s。

三、技术特点及先进性

新景公司自2017年11月开始在保安8#煤南回风巷使用QJYC045M型全断面掘进机至今，已完成四个掘进工作面的施工工作，分别为保安8#煤南回风巷、保安8#煤北回风巷、保安佛洼瓦斯管联络巷、保安3#煤南回风巷。总进尺10987米，最高月进尺562米，最高日进31.5米，是传统施工效率的6.2倍，均创当时国内煤矿应用最高水平。下一步计划于15231高抽巷布置EQS3530型全断面掘进机进行施工。

QJYC045M型TBM掘进机由北方重工集团有限公司制造生产，由刀盘、驱动、护盾、大梁、撑靴推进机构、后支撑机构、支护机构、后配套拖车等构成，是集掘进、支护、出渣、导向技术于一体的高度机械化、自动化的大型设备，可实现智能化掘进满足智能化掘进工作面建设基本需求。岩巷应用TBM掘进技术掘进速度优势明显、成型质量有保障，施工速度显著增加，大大提高了成巷速度，大幅减少职工劳动强度，改善巷道受力状况，为本质安全生产创造了条件。

四、智能化建设成效

(一)掘进机采用综合机械化掘进方式，具备自主导航、坡度追踪和自动截割功能，具备完善的传感器，执行器，能实现单系统或设备的远程自动化控制、工况在线监测、故障诊断功能，具备顶板临时支护功能，实现锚杆作业流程自动化，具备环境智能监测功能，具备环境监测环境数据智能分析以及掘、锚、运、支工序的智能联动，具备危险区域人员接近识别与报警功能。

(二)具备巷道掘进工作面三维地质模型构建功能，并根据掘进过程中揭露的实际地质信息与工程信息对模型进行实时动态修正，能够实现集控平台对涉笔的远程操控，一键启停及智能操控。

(三)掘进工作面单班作业人数为8人，智能化程度高，实现工作面少人为安的生产目标，TBM全断面岩巷快速掘进机共安装5路视频，重点对运输系统、截割部位等进行监测监控，实现各系统智能化决策和自动化协同运行。