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山西焦煤西山煤电马兰矿如何用AI解决井下用工多、单班效率低、安全巡检难问题的案例
📌 摘要
山西焦煤西山煤电马兰矿作为采矿业（井工煤矿）行业的代表矿井，通过综采工作面智能采煤系统、3D可视化管控平台、主斜井智能巡检机器人、智能安全监测系统等AI装备实现井工矿井全场景智能化升级。建成9—13个智能化综采工作面，核心成效包括综采班人数从13人压缩至7人（减少46%）、每班产量较传统模式提升60%以上、智能化采煤机自动调整割煤速度/截割高度/牵引方向、巡检机器人24小时不间断值守、煤流异物实时识别等量化指标。
📖 本案例根据 科技日报报道整理 · 查看原文 →
企业背景
山西焦煤西山煤电马兰矿是山西焦煤集团旗下年产数百万吨的大型井工煤矿，长期承担山西煤炭保供重任。面对"高风险、高强度、高污染"的传统井工开采痛点，马兰矿以"机械化换人、自动化减人、智能化无人"为主线，全面推进煤矿智能化建设，先后建成9—13个智能化综采工作面，部署主斜井智能巡检机器人、3D可视化服务管控平台、智能安全监测系统等智能化装备，把AI技术深度嵌入采煤、掘进、运输、巡检、化验全流程，成为全国井工煤矿智能化建设的标杆样本。
遇到的问题
井下用工密集、劳动强度大：传统综采班需13人才能勉强维持生产，从采煤机前后操作的"跟机工"到林立支架间穿梭扳动手柄的"支架工"，员工体力消耗大、安全风险高、年轻人越来越不愿意下井。
单班效率受制于人工操作：采煤机割煤高度、牵引方向完全靠人工目测与手动调整，效率波动大、煤质不稳定，遇到地质构造变化还容易卡机停机。
安全巡检难、隐患发现滞后：主通风机、排水系统、皮带集控系统等关键设备的运行状态以往依赖人工巡检，无法做到24小时不间断值守；井下人员不安全行为也难以实时识别。
数据孤岛制约智能化升级：地质探测数据、采煤机运行数据、人员定位数据散落在不同系统，决策信息不能在一个屏幕整合，"看得见、算不准、调不快"是普遍痛点。
煤质检测效率低、人为误差大：选煤厂传统煤质化验依赖人工取样、手工称重、数据录入，灰分、硫分等指标检测耗时长、劳动强度大、易受人为误差影响。
AI解决方案
山西焦煤西山煤电马兰矿构建"智能采煤+智能掘进+智能巡检+智能预警+智能化验"的智慧矿山体系：
1. 智能化采煤机一键遥控：综采二队技术副队长张浩伟在距18510工作面几百米的地下集控中心紧盯采煤机数据，采煤机可按预设路线运行，自动调整割煤速度、截割高度和牵引方向，大幅减少人工干预。
2. 3D可视化+地质精准探测：依托3D可视化服务管控平台与AI地质精准探测技术，实时掌握井下关键环节运行状态，自动探测煤层厚度、地质构造，有效降低杂质含量，提升煤质。
3. 电液控支架远程操控：支架工改用遥控器远程操控液压支架，由"扳手柄"转为"调参数"，原综采班13人减至7人，每班产量提高60%以上。
4. 掘锚一体机一键遥控：用掘锚一体机替换风动锚杆机，操作员在地表一键遥控；机载液压锚杆机替换风动工具，作业环境噪声降低、操作员告别"全身湿透"。
5. AI预警平台+巡检机器人：主斜井智能巡检机器人沿轨道360度扫描、24小时不打烊值守，实时捕捉皮带/电机运行状态、监测瓦斯浓度/氧气含量；AI预警平台支持75路视频特定场景训练，自动识别不戴安全帽、区域入侵等10种不安全行为。
6. 煤质检测机器人：选煤厂智能煤质中心的机器人化验系统40分钟完成一组煤样的全流程检测，煤样瓶自带"芯片身份证"，机器人扫描后自动取样/称重/检测，灰分/硫分等指标实时上传调度中心。
实施效果
| 效果指标 | 实施前 | 实施后 | 改善幅度 |
|---|---|---|---|
| 综采班用工人数 | 13人 | 智能采煤机+远程操控 | 减至7人 |
| 单班产量 | 传统人工基线 | 智能化采煤机 | 提升60%以上 |
| 智能化综采工作面 | 个位数 | 持续建设 | 9—13个 |
| 主斜井巡检 | 人工定期巡检 | 智能巡检机器人 | 24小时不间断 |
| 智能化采煤机操作 | 跟机工跑动操作 | 工作面入口一键遥控 | 减少井下奔波 |
| 电液控支架 | 手动扳动手柄 | 遥控器远程操控 | 精度与安全性双提升 |
| 煤质杂质含量 | 人工目测不稳定 | AI地质精准探测 | 大幅降低 |
| 掘进作业环境 | 风钻噪声大、湿透 | 掘锚一体机一键遥控 | 噪声更低、环境更优 |
| AI预警覆盖场景 | 几类行为 | 持续模型训练 | 10种不安全行为 |
| 煤质检测时长 | 人工耗时 | 机器人化验 | 40分钟/单样品 |
技术解析
"3D可视+采煤机+支架联动"是井工煤矿智能化的关键架构：井工煤矿工况复杂，AI落地靠的不是"单点功能"而是"采煤机+地质探测+液压支架"的三向联动。马兰矿把3D可视化服务管控平台与采煤机智能截割、支架电液控远程操控三件事同步推进，让AI真正嵌入"采、支、运"全流程。
"巡检机器人+AI预警"是煤矿安全的双保险：井工煤矿安全事故高发于设备异常与人员不安全行为两条线。马兰矿用主斜井巡检机器人+视频AI预警双线并进，把"设备状态"与"行为状态"24小时全量监控，让隐患早发现、调度早处置。
"煤质机器人化验"是煤矿AI的差异化价值：煤炭品质直接影响售价，传统化验依赖人工、易受干扰。机器人化验系统让"煤样瓶扫描+自动取样+自动称重+自动检测+数据上传"成为全自动化流程，是AI在工业检测场景最易复制的样本。
经验启示
1. 井工煤矿AI要先"打通三条主线"：采煤、掘进、巡检是井工煤矿的命脉。马兰矿的实践证明，先把"采煤机智能化、掘锚一体机、巡检机器人"三条主线打通，再向煤质化验、安全预警等环节延伸，是矿井智能化最稳的推进节奏。
2. "13→7人、产量+60%"背后是"工种重塑"：井工煤矿AI不是"抢饭碗"，而是把"跟机工""支架工"重塑为"集控操作员""参数调校员"，让员工从高强度体力活转向高价值技术活，这是产业工人最关心的事，也是企业最该做好的事。
3. "安全+效率"是AI在井工煤矿的双护城河：煤炭行业最贵的是"安全账"。马兰矿把AI预警平台、巡检机器人、AI视频分析全量部署，让安全管理从"事后追责"转向"事前预警"，这条"安全+效率"双护城河才是井工煤矿AI的真正价值。
企脉AI独家观点
山西焦煤西山煤电马兰矿这个案例，最值得矿业从业者琢磨的，不是"产量提升60%、人员减少46%"这组漂亮数字，而是它回答了一个煤炭行业老问题：井工煤矿用AI，到底应该"先减人"还是"先提效"？
答案是同步推进。马兰矿的实践证明，AI在井工煤矿不是"减人"或"提效"的单选题，而是"减人+提效+安全"三位一体的组合题。把集控操作员化、参数调校智能化、巡检机器人化、安全预警AI化四条线同步推进，才换来"13→7人、产量+60%、巡检24小时不间断"的真效果。过去十年，国内矿井智能化普遍"重展示轻实用、单点突破无人集成"，导致不少矿井智能化沦为"参观通道"；马兰矿的"综采工作面+掘进+巡检+预警+化验"全场景推进，才是矿井智能化的真正范本。
对国内大量井工煤矿而言，马兰矿的参照意义在于：别总想着"先上一套高大上的平台"——矿井智能化落地，要把"3D可视化+智能化采煤机+电液控支架+巡检机器人+AI预警+煤质机器人化验"六件事同步做透，把"采、掘、运、巡、检"全流程串成一条AI生产线。 煤矿AI最值钱的，永远不是"参观时多酷炫"，而是"井下发生事故的概率能不能真正降下来、单班工人的体力消耗能不能真正减下去、煤质检测的精度能不能真正稳起来"——把这条难走的路走通，比花大钱搭大平台更要紧。