陕煤黄陵矿业一号煤矿：智能化选煤厂建设与应用

前言

矿业是国民经济发展的重要支柱性产业，智能化建设是推动矿山 安全发展、保障国家能源资源安全的重要举措。我国高度重视矿山的 数字化、智能化发展工作，持续完善相关政策体系，各地矿企与数字 服务商等携手合作，结合各地、各矿具体情况，因地制宜推进矿山智 能化建设，涌现出一批优秀的应用案例。

这些案例在数字矿山基础研究、关键技术、核心装备等创新方面 实现了积极进展，在加快危险繁重岗位作业机器人替代、强化矿山开 采作业智能化、提升灾害智能防控水平、提高应急救援保障能力等应 用方面取得了显著成效。

为更好地发挥优秀案例的示范引领作用，进一步推动矿山行业安 全、绿色、高质量发展，在 2023 年数字矿山融合发展提升本质安全水 平典型案例征集和评选的基础上，中国矿山安全学会、新华社中国经 济信息社联合组织开展 2024 年数字矿山融合发展提升本质安全水平 典型案例征集工作。

经专家评审，遴选出 20 个技术先进、成效显著、能复制推广的典 型应用入围 2024 年数字矿山融合发展提升本质安全水平优秀案例， 现编辑成册，供各地、各有关企业和研究机构在工作实践中学习借鉴。

中国矿山安全学会

新华社中国经济信息社

案例 20 智能化选煤厂建设与应用

申报单位： 陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿、 北京龙软科技股份有限公司

一、案例基本情况介绍

黄陵一号煤矿选煤厂位于陕西省延安市黄陵县店头镇，是陕西境内最大的炼焦煤选煤厂。为实现煤炭清洁高效利用和商品煤质量提升，并助力安全生产管理，黄陵一号煤矿选煤厂加快了“智能化选煤厂”的建设，其重要举措包括：TDS智能干选技术的引进，智能采制化系统的应用，智能供电、重介、浮选、装车等子系统的建设，智能综合管控平台及数字孪生系统的研究与应用等。这些创新与应用解决了生产中的诸多难题，不仅提高了生产效率和经济效益，还增强了安全保障能力和职工幸福感。“智能化选煤厂”是以选煤智能装备和合理的选煤工艺为重要基础， 以传感检测、物联网、工业互联网、移动互联网、云平台、大数据和人工智能等技术为手段，实现设备智能运行与运维、状态智能监测、过程智能控制、工艺参数智能设定、管理智能精细和决策智能调节的新模式与新业态，最终实现产品质量稳定、劳动强度低、作业人员数量少、经济效益高等多重目标。对进一步提高选煤厂管理水平、降低生产成本、挖掘企业经济效益、实现选煤厂正常连续及安全生产具有重要意义。

二、做法与亮点

本案例创新应用激光扫描、工业物联网、大数据模型分析等先进技术， 通过建设智能化选煤厂独立私有云及数据库，打造全域感知、全局协同、 全线智能的洗选系统，实现对生产、安全、调度等系统的全面监测、控制， 再与业务管理系统融合共享，最终实现减人提效的选煤厂智能化建设目标。

（一）主要做法

1.实现选煤厂资料的信息化、网络化、规范化管理。通过实现选煤信息 的融合与共享、业务协同及大数据分析、智能分析预警，提升了选煤厂工 作的一体化、智能化管控水平，为选煤厂安全生产提供了有效决策支持。

2.实现各业务系统协同管理。采用稳定、可靠的数据交换方式，通过标 准接口与其他系统数据交互，实现与各专业子系统可靠、实时、高效地信 息交互。实现了子系统设备与数据采集服务器之间的物理链路连接，并对 交互信息内容、格式进行具体规范描述；同时提供了灵活、标准、丰富的 多种数据交互方式。

3.构建选煤厂智能决策管理平台。利用大数据技术，结合相关专业知 识，建设专家知识库，通过对选煤厂生产经营管理数据进行分析处理，实 现生产过程控制和管理智能化，不断优化选煤厂生产经营管理模式，提升 选煤厂经营管理水平。

（二）项目亮点

1.基于数字孪生的多维时态系统协同联动

（1）基于数字孪生的设备模型构建。以数字孪生技术为基础，搭建 完成了一个与选煤厂现实一致的虚拟化选煤厂。系统能够以三维立体的 形式显示选煤厂内的场景结构及设备模型，满足可视化展示、数字驱动、 协同控制、大数据分析、信息反馈等技术的要求，并以数字孪生应用为 最终目的。

数字孪生选煤厂

（2）基于空间脚本拓扑关系的数据驱动。基于数字孪生技术构建全量 数据模型，通过业务流程梳理设备逻辑关系，将实时数据映射到设备模型， 应用脚本驱动技术，形成具有真实位置关系的数字孪生选煤厂，实现真实 三维空间场景下选煤厂设备的数据远程驱动。实现选煤工艺流程协同联控 和信息互馈，包括启停前进行人机环境整体评估；启动过程中按序协同控 制；生产过程中对设备进行优化控制；异常状态下联动指挥。

设备数据孪生展示

（3）基于数字孪生的人员定位、智能照明。人员定位通过磁场数据采 集、磁场数据库制作以及环境绝对坐标地图制作，实现人员位置的精准定 位。通过蓝牙、无线等技术实现与管控平台的融合。应用绝对坐标，构建 环境中人员与照明灯具的时空关系，基于跨库多源融合技术，应用磁耘精 确人员定位技术，在数字孪生选煤厂中实现与各类智能物联系统的融合联动。

智能照明联动控制

（4）基于气象仪的天气动态转换。系统具备高度智能化和自动化特点， 能够实时接收并解析天气情况、日历日期、时间、空气湿度、温度、风力 等关键参数。基于这些参数，系统能够精准判断当前环境状态，并自动调 整场景设置。这种智能化场景变换功能，为用户提供了更加贴近实际、生动逼真的体验。

气象变幻

2.基于数字孪生平台的跨数据库多源数据融合应用

（1）基于大数据的管理智能化。基于厂区各监测系统实时采集数据， 应用时间序列的危险源预警分析、安全隐患预判预警分析、安全生产动态 评估分析建立管理智能化模型，分析选煤厂在生产过程中存在的风险，并 利用人工智能和机器学习，不断积累优化模型库、知识库。

（2）基于数字孪生的协同联控。构建全生产系统顺序启停的联动控制 模型，在启动前充分结合环境监测、人员定位、AI 视频等监测数据进行安 全评估，在启动中通过一键协同控制完成对所有设备的一键启动和运行监 测，实现全生产系统的检测智能化、作业标准化、控制协同化、操作便捷 化，大大提高了选煤厂生产控制效率。

协同联控

（3）基于数据孪生的时空回溯。实现对选煤厂当日的工作流程、报警 事件进行数字孪生：功能包括查看现场视频、监控场地信息、作业状况孪 生、查看设备轨迹信息、监控设备信息、全方位全视角监控，实现时空回 溯，为选煤厂的日常管理和应急响应提供有力支持。

时空回溯

（4）基于智能 AI 识别的协同应用。将先进控制模型与机器视觉技术 应用到智能视频分析系统、胶带机智能视频分析各项环节中，解决了洗煤 厂过程控制的关键问题，令选煤厂生产管理更加秩序化、合理化，稳定产 品质量，提高产率，增强了选煤厂的市场竞争力，实现了产品质量与选煤 厂经济效益“双增值”。

3.基于大数据计算的智能生产

（1）智能分选模型。根据在线灰分仪监测的灰分值，提取传感器获取 的循环介质密度、磁性物含量、桶位等分选工艺参数，通过该数据与设定 灰分数据对比，记录数据偏差，建立产品质量与分选密度之间的关系模型， 实现循环介质密度和产品质量等分选工艺参数的在线跟踪，用于指导集控 生产。

智能重介分选

（2）智能浓缩模型。通过读取的澄清层厚度及清水浊度数据，检测絮 凝剂和凝聚剂自动加药装置的加药量，及浓缩池底流口浓度计监测的底流 浓度，为压滤系统提供反馈参数，同时检测浓缩机底流排放情况。参考系统给定的初始加药量（前馈调整），随后根据界面仪和浊度计的检测结果， 对浓缩机溢流情况进行动态跟踪，进而对加药量进行后馈。同时，对浓缩 机生产情况进行自动统计分析，生成絮凝剂和凝聚剂加药量与主洗系统原 煤处理量和煤种、浓缩机入料浓度和流量、溢流澄清水层和浊度等相关性， 建立图表信息，为优化洗选系统及加药系统提供参考。

三、取得成效

本案例在陕煤黄陵一号煤矿选煤厂进行了现场研究与应用。经过 6 个 月的开发实施与运行培训，系统在该选煤厂得到了全面应用，提高了选煤 厂的智能化管理水平，同时通过了首批智能化选煤厂验收，实现了设备状 态智能监测、生产系统智能调整、产品质量智能检测，整体技术水平国内领先。

整个系统平台功能和技术成熟，可精细指导选煤厂生产，降低生产运 营成本，提高分选效率和产率，稳定产品质量，增加经济效益。现阶段介 耗控制在 1.4kg/t，药耗控制在 0.15kg/t，中煤损失控制在 2%以内，矸石带 煤为 0，精煤灰分控制在 7.5%～8.0%，有效提升精煤采出率 1%。建成煤 质激光在线检测及原煤、商品煤智能化采样、制样、化验、信息质量控制 的全套智能化系统。

黄陵矿业一号煤矿选煤厂成为全国智能选煤厂建设的典范，真正实现 了“人与煤样分离、人与数据分离、人与控制分离”，对实现生产工艺过程 控制与产品质量保障意义重大，煤炭化验过程中分析检验的准确率从 95% 提升至 99%以上；有效降低了煤炭贸易过程中的质量分歧；实现人员组织 的精干高效，大幅减轻工人劳动强度，改善作业环境，简化组织机构，提 高工作效率，达到了减员增安的目的，累计减少作业人员 30 人以上。

同时，黄陵一号煤矿选煤厂高效监控选煤设备性能，及时掌握设备状态，消除隐患，延长设备使用寿命和配件更换时间，减少事故发生率以及  停产维修时间，统筹管理配件和大型部件资源，实现了对矿井生产的“零” 影响；提升安全管理水平，实现安全生产和科技强安，连续实现安全生产  “零”伤害；建立畅通、准确的信息流机制，以信息系统支撑精细化管理  模式运行，以生产调度为中心指挥全部生产流程，实现选煤厂生产运营的  集中管控，使选煤厂业务高效运转，保障生产顺畅运行；有效促进了选煤  行业持续发展和产业深度变革，推动形成新型选煤模式。

四、经验启示及推广前景

（一）经验启示

1.技术创新引领。该选煤厂在智能化建设中，积极引入 5G、云计算、 大数据、人工智能等先进技术，实现了从原煤入厂、洗选、质检、仓储、 装运等各环节的智能化升级。这种以技术创新为引领的发展模式，为洗选 行业的智能化转型提供了宝贵经验。

2.科学分步实施。该选煤厂在智能化建设的过程中，遵循了系统规划与 分步实施的原则。通过构建“一个智能管控云平台引领、一个数据中心支 撑、N 个子系统保障”的“1+1+N”建设模式，有序推进了各项智能化项目 的建设。这种科学规划、分步实施的方法，确保了智能化建设的推进和成 效。

3.注重人才培养。智能化建设离不开高素质的人才队伍，黄陵一号煤矿 选煤厂在推进智能化建设的同时，注重人才培养与引进工作。通过加强职 工培训、引进专业人才等方式，为智能化建设提供了有力的人才保障。

（二）推广前景

近年来，国家出台了一系列政策文件，支持煤矿智能化发展，煤矿智 能化建设已成为行业发展的必然趋势。黄陵一号煤矿选煤厂的智能化建设成果将满足市场对高效、安全、环保的煤炭生产技术的需求。作为全国首 批、陕西省首家智能化示范矿井，黄陵一号煤矿选煤厂的智能化建设成果 得到了业内的广泛认可。其成功经验将为其他煤矿企业提供有益的借鉴和 参考，助推整个煤炭行业的智能化转型。

未来，随着政策的持续落地和资金的不断投入，煤矿智能化建设的推 广前景将更加广阔。同时， 5G、大数据、人工智能等先进技术的不断发展 和应用，也将为煤矿智能化建设提供更多的技术支持和创新动力。黄陵一 号煤矿选煤厂等企业将继续加大技术创新力度，推动智能化建设向更高水 平迈进。