一、方案核心定位

以“安全为基、效率为要、绿色为魂”为核心，融合5G、物联网（IoT）、人工智能（AI）、大数据、数字孪生等技术，打通矿山“地质勘探-采矿生产-运输提升-洗选加工-安全监管-运营管理”全流程数据链路，构建“少人化、无人化、智能化”的新型矿山运营模式，实现安全风险降低、生产效率提升与绿色低碳发展的多重目标。

二、核心系统架构设计

（一）数字孪生矿山底座

作为智慧矿山的“数字骨架”，基于高精度地质建模技术（如三维地震勘探、无人机测绘），构建1:1还原矿山地表、井下巷道、煤层分布、设备位置的三维数字模型。实时接入井下传感器、智能设备的运行数据（如瓦斯浓度、设备温度、开采量），实现“井下实景-数字模型-数据看板”的实时同步，为生产调度、风险预警提供可视化决策支撑。

（二）五大核心智能应用系统

1. 智能采矿系统

• 无人综采工作面：在井下综采面部署智能采煤机、液压支架、刮板输送机，通过5G+边缘计算实现设备协同控制，无需人员现场操作，由地面调度中心远程监控开采过程，开采效率提升30%以上。

• 智能掘进系统：采用悬臂式掘进机+临时支护机器人组合，搭配激光导向与AI视觉识别技术，自动完成巷道切割、支护作业，减少掘进面人员数量，降低顶板坍塌风险。

2. 智能运输与提升系统

• 井下无人运输：井下运输巷部署无人驾驶矿用卡车、智能轨道机车，基于UWB定位与路径规划算法，自动完成“工作面-井底车场”的煤炭转运，避免人员在狭窄巷道内作业。

• 智能主井提升：主井提升机搭载AI故障预测模型，实时分析电机电流、钢丝绳张力等参数，提前预警轴承磨损、钢丝绳疲劳等故障；通过智能负载调节，提升效率提升15%，能耗降低8%。

3. 智能安全监管系统

• 全方位环境监测：在井下关键区域（如掘进面、采空区）部署瓦斯、一氧化碳、粉尘、温度传感器，数据实时上传至平台，当瓦斯浓度超标时，自动触发声光告警并切断附近设备电源。

• 人员智能定位与安全管控：井下人员佩戴UWB定位手环，实时显示人员位置、移动轨迹，若人员进入禁入区域（如采空区），手环立即震动提醒，地面调度中心同步发出告警；发生紧急情况时，可通过手环一键呼救。

4. 智能洗选加工系统

• 智能分选：洗煤厂采用AI视觉识别+重介分选技术，自动识别煤炭中的矸石，精准调整分选参数，提高精煤回收率2%-3%。

• 智能质量管控：通过在线灰分仪、水分仪实时检测煤炭质量，数据自动上传至质量追溯系统，生成每一批次煤炭的质量报告，实现“开采-洗选-销售”的质量全程可追溯。

5. 智能运营管理系统

• 生产调度指挥：整合采矿、运输、洗选数据，形成生产调度看板，实时显示各环节产量、设备运行状态，调度人员可通过平台远程下达生产指令（如调整采煤机速度、优化运输路线），实现全流程协同。

• 能耗与成本管理：采集矿山用电、用水、耗材（如炸药、支护材料）数据，通过大数据分析识别能耗浪费环节（如设备空转），生成节能优化方案；自动核算每吨煤的开采成本，为成本控制提供数据支持。

（三）数据与网络支撑体系

1. 矿山专用通信网络：井下部署5G专网（支持矿用隔爆型基站），实现井下全覆盖，保障无人设备、传感器的数据高速传输；地面办公与生产区域采用工业以太网，与井下网络通过防火墙、单向隔离装置实现安全隔离。

2. 矿山大数据平台：汇聚全流程生产、安全、设备数据，采用分布式存储技术（如Hadoop）实现数据高效管理；通过数据挖掘算法（如关联分析、预测模型），输出设备故障预警、产量预测、安全风险评估等结果，支撑管理决策。

三、方案实施价值

1. 安全层面：井下作业人员减少60%以上，杜绝顶板、瓦斯、运输等传统安全事故，实现“零死亡、少重伤”的安全目标。

2. 效率层面：采煤效率提升30%-50%，主井提升效率提升15%，洗煤精煤回收率提升2%-3%，整体矿山产能提升20%以上。

3. 绿色层面：通过智能能耗管理，矿山整体能耗降低8%-12%；洗煤废水经处理后循环利用，水资源重复利用率达95%以上，减少污染物排放。