“智能化学术聚焦”专题（《智能矿山》）

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“智能化学术聚焦”专题（《智能矿山》）

来源：智能矿山

《智能矿山》面向国内外矿山智能化领域科研、技术、管理等工作者，长期征集智能装备与机器人、智能监控与通信、透明地质与环保、智能采掘与运输、智能通风与安全、智能分选与储装等栏目论文。

行业视野: 智能化
类别; 25个
关键词; 234位
专家; 85篇
论文; 31942IP
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煤矿机电设备智能化检测仪器研制方案

作者(Author)：李曼, 何仙利, 杨茂林, 郑思雨, 段雍

摘要：煤矿机械及电子类设备作为煤矿生产中的主要设备，在机械化、自动化、智能化开采中起着重要作用，其性能的优劣直接影响着煤矿生产效率和工作人员的生命安全。煤炭生产受客观自然条件及设备恶劣的工作条件影响，其故障与事故率远高于其他工业设备；对煤矿机电设备在制造、使用、维修等各环节进行有效地检测和评价，及时发现安全隐患，并进行改进和及时维修是确保设备安全、可靠运行的重要手段。为保证煤矿机电设备的安全性和运行的可靠性，专门制定出台了《煤矿安全规程》以及煤矿在用设备安全检测检验规范等一系列章程和标准，对各类设备主要性能参数和运行参数的检测提出了要求。目前，我国煤矿机电设备检测还存在着以下3点问题：1）检测参数不全面，测试方法不够科学，无法获得全面、准确的信息。2）检测仪器较落后，通用性差，综合评判能力弱，智能化程度低。3）行业和企业对检测方法、技术和设备的研发重视不够，从事相关研究的人员少，资金投入不足。上述问题导致了煤矿机电设备检测技术和装置整体水平偏低，成为制约煤炭工业和装备技术发展的主要因素之一。我国煤矿机电设备的检测工作主要由有资质的国家级煤矿设备质量监督检验中心、省级煤矿安全装备检测中心和各国有大型煤矿企业建立的技术检测机构来完成。国家级检验中心主要承担着煤炭行业各种机电设备机械性能和安全性能的检测检验，包括国家质量监督抽查检验、安全标志检验、生产许可证检验、鉴定检验、质量认证检验等；各省煤矿设备安全检测中心，主要开展现煤矿机电设备智能化检测仪器研制方案场在用设备的安全检测检验工作；此外，煤炭行业自己建立的检测机构，主要以解决自身技术问题及设备生产、维修过程的性能检测与评价为目的。2019年5月发布的《安全评价检测检验机构管理办法》提出了煤矿设备检测机构资质新的管理办法，取消了安全生产检测检验资质甲、乙分级设置，资质交由省级相关部门审批；同时，取消了检测机构从业地域限制和检测机构计划性数量限制。煤矿机械设备种类繁多，主要有开采、掘进、运输、通风、排水等设备，这些设备在研制、生产和维修等过程中都需要进行性能检测。根据国家安全监管总局、国家矿山安全监察局印发的《煤矿在用安全设备检测检验目录》，提升、通风、排水、空气压缩、输送带运输等设备还需按煤矿在用设备安全检测检验规范，由有资质的检测部门进行现场检测。随着煤矿生产自动化、智能化程度的不断提高，各类检测仪器仪表、传感设备、监测设备、通信设备、控制设备、电源等电子类产品使用数量大幅增加，相应的检测需求也日益增加。在煤矿机电设备的检测中，检测仪器的检测水平至关重要。国家级检验中心技术水平较高，拥有相对较先进的仪器装备，但这些仪器主要适用于实验室条件；各省煤矿设备安全检测中心和煤矿企业自己建立的检测机构，所用的检测设备多以分离仪器和针对单个设备的综合检测仪器为主，仪器设备整体的检测水平不高，技术较落后，智能化程度较低。笔者针对目前所存在的问题，基于先进的现代检测技术、计算机技术和智能仪器技术，提出了煤矿在用机械设备及电子类设备性能测试仪器硬件构建和软件设计方法，可实现煤矿机电设备性能准确、有效地检测和评价，为满足现代化煤矿安全生产的需要提供新手段。

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智能矿山

2022年第02期

282

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矿山物联网统一标识编码标准研究

作者(Author)：赵小虎, 丁恩杰, 霍羽, 侯念琦, 张楠, 李晓, 叶青

摘要：目前，我国在大力推行矿山的智能化建设，矿山物联网是实现矿山智能化建设的核心技术支撑。矿山物联网技术的核心是形成对矿山生产过程的整体感知，即对工作人员身体参数、工作环境、位置环境等信息进行主动感知，实现主动式的人员安全保障；对矿山机械、设备的工作状况进行感知，实现设备的预知维修；对矿山常见的灾害风险进行预报预警，以及实现灾害的主动感知；对矿区的环境信息进行快速提取、即时分析和有效控制，以及实现矿区生态环境的主动感知；对矿山的运行管理和发展进行信息挖掘与分析，建立动态立体感知、智能信息管理、智慧决策应用为一体的综合服务管理云平台。矿山生产系统由数量庞大、种类丰富的物品和设备构成，是一个复杂、开放的巨系统；生产信息管理中的联网数据具有海量、多源、异构的特点。为系统性认知矿山生产管理全过程，并顺利开展矿山设备互操作、矿山数据共享和矿山应用开发，亟需对矿山各类物理、逻辑实体进行唯一标识编码，建立统一、开放、兼容、规范的矿山物联网编码体系。虽然ISO/IEC、ITU-T、EPCglobal、国家物联网基础标准工作组等分别针对工业物联网的应用，制定了编码标准，但适用范围多局限于单一应用领域，各成体系，难以满足跨行业、跨领域、跨平台的编码兼容和规模化应用。现有的煤炭行业应用基本都是将各物理、逻辑实体及软件等对象独立编码。不仅矿山内部各管理对象标识不统一，各成体系，而且不同矿山的对象分类及标识编码规则也不统一。针对矿山安全生产管理的特殊性，必须在通用标识系统的基础上将通用和专用编码体系有效结合，制定矿山物联网标识统一标识编码规则与结构。

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2022年第02期

273

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基于机器视觉的矿用带式输送机跑偏故障检测系统

作者(Author)：董征, 张旭辉, 王泰华, 耿天普

摘要：矿用带式输送机将大量煤炭不断从井底运输到地面的过程中，会发生各种各样的故障，其中输送带跑偏是最常见的故障之一。当发生输送带跑偏时，大量煤炭从输送带一侧掉落，直接会影响生产效率，甚至威胁矿工生命安全。机器视觉算法通过采集图像对感兴趣区域的像素进行研究，目前已应用在各行各业，技术日趋成熟。OpenCV视觉库提供了大量的机器视觉与图像处理算法，可快速有效采集图像并进行相应的分析处理。随着智能化矿山与5G的发展，人工智能在矿山智能化建设中发挥重要作用，其中通过视觉算法对设备进行检测与控制的技术已经日渐成熟。中国矿业大学、太原理工大学等研制基于机器视觉检测输送带故障，识别输送量，并根据输送量控制电动机智能调速等技术已经在实验室稳定运行。宁夏广天夏电子科技有限公司、精英数智科技有限公司等研制的基于机器视觉的输送带控制人工智能方案已经投入煤矿应用。传统的带式输送机跑偏检测采用的是接触式跑偏传感器，这种接触式传感器在使用过程中存在安装复杂、灵敏度低、成本高等缺点。因此，设计了基于机器视觉的矿用带式输送机跑偏故障检测系统，采用矿用摄像头采集图像，使用python语言和OpenCV视觉库编译软件进行图像处理，可对煤矿图像进行清晰化处理，有效减少煤尘影响，增加图像清晰度；通过Candy边缘检测、霍夫变换直线检测等图像处理技术快速有效地检测输送机跑偏，并将数据传输至PLC控制纠偏机构动作。

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智能矿山

2022年第02期

307

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平滑钻进一孔多用技术在屯兰矿的应用

作者(Author)：牛润晴, 肖东辉, 刘建华

摘要：平滑钻进一孔多用技术是利用钻孔自然弯曲规律，并应用孔底马达使钻孔轨迹按设计延伸钻进目标煤层，探测地质构造、煤层和断层产状的一种钻探方法；同时，利用此钻孔进行瓦斯抽采，降低地质构造区域发生瓦斯事故的风险。2002年2月，VLD-1000钻机成功钻进1 761 m的煤矿井下定向长钻孔；2015年澳大利亚Metropolitan煤矿项目攻克超2 000 m、近水平的长钻孔难题。然而定向钻进技术不仅需要在深度上进行扩展，在宽度上也需有进一步的扩展。我国采煤深度逐年增加，地质构造条件复杂且瓦斯抽采难度加大，屯兰矿北三盘区风坪岭正是一个典型代表，按照屯兰煤矿的规划，采用VLD-1000钻机在风坪岭区域进行一孔多用钻探，尝试试验平滑钻进一孔多用技术，现已掌握煤层地质构造、煤层及断层产状、小窑破坏区情况。利用平滑钻进一孔多用技术作为解决复杂地质条件区域瓦斯抽采和探测地质构造，不但可以解决煤层瓦斯抽采的难题，而且可以扩大定向钻进技术的应用范围。

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2022年第02期

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智能化工作面开采技术分析与优化

作者(Author)：刘海胜

摘要：智能化工作面调试过程中，如果支架电液控制系统跟机自动化程序没有跟采煤机前滚筒及时移架和组合式动作拉架功能，则采煤机摆角传感器拉杆容易被大块煤挤压变形或断裂，严重影响智能化综采工作面控制系统的正常运行。为解决上述问题，对支架电液控制系统自动跟机程序和采煤机摆角传感器进行了优化与改进，提出了支架自动跟采煤机前滚筒及时移架技术及组合式动作拉架技术，设计了一款新型不锈钢拉杆一体式摆角传感器，成功解决了液压支架跟机自动移架支护不及时、跟机自动拉架速度慢、丢架、拉架不到位、抬底效果不明显和采煤机摆角传感拉杆容易变形或断裂等问题；同时，确保了工作面安全生产，提高了支架跟机自动化使用率、效果和采煤机自动割煤使用率，降低了工人劳动强度。

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2022年第02期

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煤矿安全生产大数据关联分析与管理应用

作者(Author)：刘宏杰, 张喜麟, 魏志强, 井菲

摘要：随着煤炭企业运行过程中数据累积量的与日俱增，以及煤炭行业对数据价值认知的不断深入，在煤矿数据价值挖掘研究的过程中，传统的数据存储、处理方式已经不能满足日益增长的煤矿数据价值获取需求，数据背后蕴藏的价值难以有效挖掘；以往的多元异构数据研究多是沿着所属专业单一、纵向深入开展，缺乏横向甚至多角度、多维度关联分析。在数据价值挖掘的推动下，要想正确认识大数据的价值，就应从多个维度进行数据关联分析，构建基于数据多维度关联分析的数据链体系，从多角度分析研究使数据价值最大化。随着大数据的不断发展，未来煤炭行业大数据价值领域会逐步放大，煤炭企业的数据价值体系建设和创新应用不断延伸。

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智能矿山

2022年第02期

341

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煤矿危险气体巡检机器人研发与应用

作者(Author)：宋金旺

摘要：研发应用煤矿机器人，有利于提高煤矿生产效率、减轻矿工劳动强度、降低安全生产风险、解决煤矿招工难等问题，对推动煤炭开采技术革命，实现煤炭工业高质量发展，保障国家能源安全具有重要意义。然而，煤矿井下存在爆炸性气体环境、非结构化地形、封闭受限空间等不利因素，给机器人研发带来了严峻挑战；此外，煤矿用户对机器人产品的稳定性及安全性要求极高，导致煤矿机器人研发整体难度大、研发周期长。

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智能矿山

2022年第01期

489

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防突防冲全自动智能钻车的研制与应用

作者(Author)：田季英, 谷云龙, 宋建锋, 张世浩

摘要：国家发展改革委、国家能源局在2016年12月联合发布了《煤矿工业发展“十三五”规划》，指出突破煤炭地质保障、煤炭智能钻探等关键技术，需提高煤机装备数字化控制、自动化生产和远程操作能力。国家矿山安全监察局在2019年1月发布的《煤矿机器人重点研发目录》中将防突钻孔机器人作为推进煤炭工业高质量发展，推进煤矿安全发展的重点研发内容。提高煤矿钻探装备的自动化水平，保障煤矿安全生产已成为行业发展共识。

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智能矿山

2022年第01期

449

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