5G+工业互联网智能化矿井及智能放煤关键技术研究与实践
王国法1
孟庆勇2
侯林3
崔耀4
呼守信5
孟杰6
李旺年7
蒲阳8
李晨鑫2
任晓文5
1.煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室,北京 1000132.煤炭科学技术研究院有限公司,北京 100013;煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室,北京 1000133.中煤科工智能储装技术有限公司,北京 100013;天地科技股份有限公司,北京 1000134.北京天玛智控科技股份有限公司,北京 1013995.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司,山西太原 0300066.煤炭科学技术研究院有限公司,北京 1000137.中煤科工西安研究院(集团)有限公司,陕西西安 7100778.中煤科工集团重庆研究院有限公司瓦斯分院,重庆 400037;煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 400037
摘要：基于国能神东保德煤矿智能化煤矿建设任务,提出"统一数据、统一模型、统一平台、统一方案"5G+工业互联网智能化矿井建设总体方案,构建"四层+两翼"井下5G综合承载网架构:感知层部署多类传感器采集生产安全数据,传输层以5G+N×100G FlexE硬切片网络为核心实现高效传输,平台层承担数据存储与深度分析,应用层支撑多场景智能化应用;"两翼"为统一数据标准与工业安全防护体系,保障数据互通与网络安全.采用中频满足工作面大带宽需求、低频实现巷道长距离覆盖,通过TDD时隙翻转与SUL技术增强上行传输;依托FlexE切片技术划分5类切片,满足不同业务时延、带宽需求,有效支撑综采巡检、梭车远程驾驶等各类智能化场景.研发四大核心技术:①多行为时序规划快速掘进技术,创新"掘锚一体机+梭车+自移机尾"装备,融合GA-BP神经网络自适应截割、激光雷达路障感知及电力载波通信,解决"最后100 m"运输瓶颈,掘进效率与进尺分别提升10％、15％;②5G+数字孪生长距离定向钻探技术,结合动态方位伽马地质导向提升钻探精准度;③特厚煤层"自动+记忆+智能"三级放煤系统,通过异步递进调度、PID闭环控制与AI(视频+声纹)煤矸识别,平衡煤质与资源回收率;④区域多灾种融合预警技术,整合多源安全隐患监测数据,采用CNN-LSTM架构构建模型,预警吻合度超95％.现场应用显示,研究实现保德煤矿全场景5G覆盖,成功预警水害、甲烷超限等事件,缩短灾害预警响应时间,提升了矿井安全管理水平.该研究通过5G+工业互联网技术与煤矿核心业务深度融合,实现矿井从单一监测向"智能判识、精准预警、联动处置"跨越,为煤矿智能化高质量发展提供技术范式与实践案例.
关键词：煤矿智能化5G+工业互联网快速掘进定向钻探智能放煤融合预警
分类号：TD67(矿山电工)TD823(矿山开采)
资助基金：天地科技股份有限公司创新创业资金专项资助项目(2024-TD-ZD015-03)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：31( 112-142 )
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