主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

国家重点研发计划“煤矿智能开采安全技术与装备研发”专题

来源:煤炭科学技术

为总结、宣传和集中报道国家重点研发计划“煤矿智能开采安全技术与装备研发”项目取得的科技成果,促进我国煤矿智能化无人开采技术发展,提升我国煤矿开采效能和安全保障能力,《煤炭科学技术》于2019年第10期组织策划出版了国家重点研发计划“煤矿智能开采安全技术与装备研发”专题,刊登论文11篇,报道了智能化开采技术发展现状与趋势、工作面巡检机器人和顶板来压预警技术等方面的研究进展。

行业视野

采矿

类别

52个

关键词

28位

专家

11篇

论文

1031IP

点击量

1046次

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  • 作者(Author): 李首滨

    摘要:我国煤炭行业逐步进入智能化开采阶段,智能化开采是分阶段逐步实现的,从技术到装备的进步是促进煤矿智能化开采的重要保障。描述了我国智能化开采技术及设备的发展历程,给出了我国在智能化开采领域的典型示范工程应用,通过分析归纳总结了智能化开采分为4个阶段,分别定义为智能化开采1.0、智能化开采2.0、智能化开采3.0和智能化开采4.0,并对每个阶段进行了简要阐释,给出了其典型特点和技术概要。分析了智能化开采应用存在的3点主要制约因素,即成套装备的稳定性、可靠性差;智能化开采技术适应性不强;智能化开采观念、思想、管理模式有待提升等,针对这些制约因素提出了相应的技术及管理对策。对智能化开采各个阶段进行了评述,提出一种智能自适应开采技术模式下的控制理论模型,对三维激光扫描技术、随采物探装备技术、机器人技术等智能化开采关键技术进行了展望。分析认为,目前智能化开采已经在向智能化开采3.0阶段过渡,仍须在管理观念、投入力度、研发团队建设等多方面下大工夫。随着各种先进技术的逐步推广应用,终将实现智能化开采的更高阶段目标。
  • 作者(Author): 唐恩贤, 张玉良, 马骋

    摘要:通过分析煤矿智能化开采技术研究现状,指出目前我国煤矿智能化开采技术研究大多处于初级阶段,主要以“可视化远程干预型”智能化开采技术路线为主,虽然实现了井下工作面无人、少人作业,但受限于传感器水平与处理系统性能等困境,导致综采装备整体智能化程度不高,且不能智能感知工作面地质条件变化,并通过智能分析决策系统进行装备及工艺的自适应调整。尽管目前国内外科研机构和高等院校正在开展煤岩识别等有关技术难题的研究和探索,但基本都处于理论研究阶段,还未进行真正的实践应用。另外,现有装备未实现故障自诊断及采集数据的大数据分析整合,导致现有智能化开采技术未取得实质性突破。因此,在诸多新技术尚不成熟以及关键性技术难题尚未攻克的前提下,未来的一段时间里,不能完全沿着现有的技术路线进行探索和研究,需要不断开展技术创新。从目前智能化开采技术应用过程存在的关键技术难题出发,重点对地理地质信息系统的透明工作面、工作面复杂环境条件与智能化采煤的耦合应用、高速监控平台和大数据分析处理技术、系统自适应和故障自诊断技术等创新性研究内容进行了展望,同时为进一步提升煤矿智能化开采技术水平,提供一些建议和思路。
  • 作者(Author): 杨俊哲

    摘要:为解决浅埋煤层8.8 m特厚煤层一次采全高安全高效开采的问题,以上湾煤矿首个8.8m超大采高综采工作面12401工作面为研究对象,利用数值模拟、现场实践以及工程类比等手段,在设备配套、围岩控制、回采技术以及信息化方面进行技术攻关,形成了一套8.8m超大采高一次采全高综采关键技术。实践证明:采取的巷道支护、采场矿压监测、三角区顶板控制、支架自动增压补液、防片帮、防漏矸、回采工艺、工程质量控制以及信息化等技术,保证了综采面安全高效回采。8.8m超大采高一次采全高综采设备选型及配套合理,不仅能够满足综采面生产、支护以及运输需要,而且生产能力显著提升。该综采工作面与同煤层7 m大采高综采工作面相比,可多回收煤炭405万t,采出率提高了20.2%。该成套装备、工艺及关键技术的研发和应用,为类似条件下特厚煤层的开采提供技术指导和借鉴。[
  • 作者(Author): 范志忠, 潘黎明, 徐刚, 尹希文

    摘要:针对高强度开采工作面矿压显现剧烈,难以精准预测,围岩控制手段薄弱等一系列技术难题,提出基于顶板状态动态感知、片帮形态实时判识及采场多源监测信息相融合的智能化工作面围岩灾变预警策略;开发了工作面顶板状态实时监测与动态感知技术,实现了顶板来压位置、持续时间及来压强度的模式识别;研发基于大数据平台的矿压数据智能自学习技术,结合岩层柱状图可实时反演覆岩关键层断裂、结构形成及失稳等状态,实现工作面顶板大面积来压的精准预测;研发基于三维激光扫描的煤壁稳定性判识技术,可实现煤壁位移变化及节理裂隙演化进程的高精度监测,还可对煤壁失稳后片帮体的形态、位置及片帮强度实现定量化描述,突破以往工作面大面积来压和煤壁片帮无法准确预测的难题;进一步将采煤机割煤速度、支架工作阻力与瓦斯体积分数等采场多源监测信息相互融合,构建工作面回采工艺与煤壁片帮、瓦斯不均衡涌出、顶板大面积失稳垮落耦合联动的智能感知系统;该技术思路在阳煤集团寺家庄矿15106智能化超长工作面得到成功验证,保障了工作面安全。
  • 作者(Author): 刘俊峰, 唐恩贤, 许永祥, 张玉良

    摘要:针对黄陵矿区及条件类似工作面大采高智能化开采煤壁控制现状,尤其是在片帮预警、智能控制等方面的难题,考虑智能化开采和综合机械化开采的工艺区别,从工作面设计、工作面设备参数确定、护帮参数优化、传感器方案、控制方案等5个方面,在预防、发展、防护3个阶段进行考虑和设计智能化开采煤壁控制方案。优化了液压支架护帮机构及护帮控制方式,设计了护帮板精准控制工艺,建立了基于片帮影响因素的工作面煤壁片帮预警模型,提出采用视频监控、太赫兹扫描和人员定位技术,结合工作面设备集中控制系统的工作面片帮防护体系,形成了大采高智能化开采煤壁全过程精准控制技术。将片帮控制技术纳入工作面智能化开采控制系统,有效解决了智能化开采煤壁控制难题,支架工由5人操作减少为无人操作,1人巡视,在黄陵矿区二号井顺利实施了大采高智能化开采,工作面年产量达到600万t。
  • 作者(Author): 张树生, 马静雅, 岑强, 朱宇昌

    摘要:针对煤矿井下综采工作面生产安全、设备运行状况监测等问题,设计了一种柔性轨道式综采工作面巡检机器人系统。重点介绍了该机器人系统的组成结构,分别论述了巡检机器人本体、基站和远程工作站的设计方法,阐述了适用于工作面狭小空间、多弯曲度的柔性轨道组成和结构设计,最后介绍了包括多机器人协作方法等巡检机器人系统的控制软件设计方法。研究表明:该巡检机器人系统监测功能齐全、适应能力强,解决了在煤矿井下工作面有限空间内、复杂工况下的生产监控问题。
  • 作者(Author): 牛剑峰

    摘要:针对综采工作面采煤机自动控制和工作面自动找直等技术难题,分析了现有技术存在的局限性及其缺陷,介绍了传统作业模式,提出了传统设计思维模式存在的问题。将应用技术与现场环境相结合,提出了一种解决煤岩界面识别和工作面直线度检测问题的离线控制系统,提出了基于在工作面上风头工作的悬挂式轨道视频巡检系统技术方案,介绍了现有常用的矿用巡检装置结构形式,进行了视频巡检装置结构设计,详细描述了视频巡检装置工作原理及其应用模式。使用视频巡检装置对煤壁拍摄图像,通过图像灰度识别技术进行煤岩界面辨识与测量,实现采煤机基于煤岩界面数据驱动的自动控制。使用视频巡检装置对工作面液压支架上设置的标签拍摄图像,通过视觉测量技术进行工作面直线度检测,实现液压支架基于工作面直线度检测数据驱动的自动找直控制,从而解决综采工作面无人化的煤岩界面识别和工作面直线度检测2个技术难题。随着综采工作面无人化技术的不断突破与成功应用,也必将推动综采工作面无人化技术的发展与应用。
  • 作者(Author): 苏颖, 李梅, 智宁, 毛善君

    摘要:针对传统地图瓦片传输煤矿一张图空间数据存在定制化显示困难、数据加载不均衡、时间过长等问题,结合煤矿一张图空间数据特点,在分析矢量地图瓦片划分和渲染过程的基础上,发现数据不均衡现象导致瓦片加载效率低,提出了基于数据均衡的非均匀矢量瓦片构建方法。将瓦片划分分解为初划分和再划分2个部分:初划分时,对数据量小于阈值的区域不再产生瓦片,在地图渲染时将直接调用该区域现存缩放层级最大瓦片;再划分时,对初划分所得瓦片集中不符合要求的瓦片进行四等分,使瓦片数据量更均衡。以此保证地物密集区域瓦片划分更细腻,地物稀疏区瓦片格网划分更粗糙。对比了均匀矢量瓦片、要素简化后的均匀矢量瓦片及基于数据均衡的非均匀瓦片的加载效率。原始数据为356 MB,137个图层。试验结果表明,煤矿一张图数据均衡多尺度瓦片与要素简化后的均匀矢量瓦片对比能够加载速度提升2倍以上,可大幅优化用户体验。

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