“葛世荣院士学术思想”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“葛世荣院士学术思想”专题

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葛世荣，男，1963年4月出生，浙江天台人，博士，教授，博士生导师，国家973计划项目首席科学家，国家杰出青年科学基金获得者。1983年7月毕业于黑龙江矿业学院，1989年获得中国矿业大学工学博士学位。1994年10月起任中国矿业大学校长助理，1997年3月起任中国矿业大学副校长，2007年8月起任中国矿业大学校长,2017年4月起任中国矿业大学校长、党委副书记，2018年10月起任中国矿业大学(北京)校长、党委副书记。兼任中国煤炭学会副理事长，受聘为教育部第七届科技委学部委员、世界摩擦学理事会副主席、清华大学摩擦学国家重点实验室、中国科学院固体润滑国家重点实验室学术委员会副主任等。荣获“中国青年科技奖”、“国家有突出贡献的中青年技术专家”、“全国优秀科技工作者”、“何梁何利基金科技进步奖”、“世界能源论坛技术创新奖”、“孙越崎能源科技大奖”等荣誉称号。2012年当选为俄罗斯工程院外籍院士。2021年当选为中国工程院院士。

研究方向：矿山智能装备与摩擦学理论

主要成果：致力于煤矿井下无人化采掘装备、矿山机械可靠性、摩擦学理论等领域的科学技术研究，主持了我国《煤矿安全规程》提升运输条款修订，领衔制定了煤矿机器人重点研发目录，取得了多项创新性科技成果，获得国家技术发明二等奖2项、国家科技进步二等奖1项(均排名第一)和三等奖1项，发表学术论文240多篇，授权发明专利70余件，出版《采矿运输技术与装备》、《卓越采矿工程师》、《摩擦学的分形》等著作4部，培养博、硕士研究生100余名。

2021年当选为中国工程院院士。

行业视野: 院士
类别; 235个
关键词; 105位
专家; 57篇
论文; 70418IP
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采煤机技术发展历程（八）——可靠性技术

作者(Author)：葛世荣

摘要：采煤机在煤矿恶劣环境中运行，其可靠性制约着采煤机高截割性、高智能性的发挥程度，对煤炭产量、成本甚至安全生产都有至关重要的影响，因此要从可靠性设计、可靠性增强、可靠性材料、可靠性运维4个方面提高采煤机产品可靠性。从国内外采煤机研发经验来看，可靠性设计的重点是部件可靠性、摩擦可靠性、结构冗余性、环境适应性、功能模块化、安全保护装置的设计创新；可靠性增强的措施是结构可靠性、牵引可靠性、驱动可靠性、供电可靠性的改进创新；材料可靠性的关键是齿轮材料、行走轮材料、滑靴材料、截齿材料、摇臂材料、滚筒材料的选优配强；可靠性运维的质量在于过载保护技术、故障监测诊断、预测性维修的有效实施。从定量分析看，目前国产采煤机整机可靠度与国外同类产品还存在较大差距，以上4个方面的可靠性改进有助于我国采煤机可靠性快速提升。

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中国煤炭

2021年第01期

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采煤机技术发展历程（七）——截割机构

作者(Author)：葛世荣

摘要：截割机构是采煤机自动化、智能化切削煤层的关键装置，必须具备高截割性、高可靠性、高智能性的“三高”能力。由于截割机构的功耗约占采煤机装机功率的80%以上，故障率占到采煤机故障率的50%以上，近百年来国内外对采煤机截割机构进行了不断的改进和创新，包括截割滚筒构型、截齿构型、耐磨截齿、截割滚筒降尘技术等，截割机构也从链条截齿式发展为滚筒截齿式。截割滚筒从鼓形滚筒诞生之后，经历了自装载滚筒、螺旋滚筒、自切入滚筒、强力滚筒的发展变革。截齿构型发展经历了5个阶段，分别是刀形截齿、镐形截齿、强力截齿、尖头镐形截齿、大截深刀齿。截齿耐磨寿命对于采煤机可靠性影响很大，目前已发展了三代耐磨截齿，第一代是硬质合金截齿，第二代是复合耐磨截齿，第三代是聚晶金刚石截齿。由于滚筒采煤机的应用增大了工作面粉尘生成量，因此研发出截割工艺减尘、滚筒喷雾降尘、吸尘滚筒除尘等抑尘技术；目前多采用外喷雾和二次负压联合降尘技术。首次从虎爪结构仿生角度探讨了截齿及截割机构的发展路径，认为未来采煤机截割机构的仿生设计是实现高截割性、高可靠性、高智能性的新路径。

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中国煤炭

2020年第12期

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矿山运输装备智能化技术研究现状及发展趋势

作者(Author)：鲍久圣, 刘琴, 葛世荣, 袁晓明, 阴妍, 张磊

摘要：智能运输系统是智慧矿山的重要组成部分，是集智能驱动、智能控制、智能运维和无人驾驶等先进技术于一体的安全、高效、智能、无人化的运输系统，其核心在于智能化的矿山运输装备。为此，对我国矿山运输装备智能化技术研究现状进行了总结与分析，对其未来发展趋势进行了展望。首先，介绍了矿山运输装备的智能驱动技术，从传统异步电机驱动技术出发，引出永磁变频驱动、防爆混合动力驱动、直线电机磁悬浮驱动等新型智能驱动技术以及摩擦驱动式运输装备自动张紧技术；其次，阐述了矿山运输装备的智能控制技术，主要从智能启动、智能调速、可靠制动和多机协同控制等方面对当前研究现状进行了调研分析；再次，总结了在线监测与智能诊断、带式输送机巡检机器人等矿山运输装备智能运维技术；接着，介绍了无人驾驶技术在井下电机车、无轨胶轮车、露天矿自卸车等矿山运输装备中的研究进展；最后，分析并提出了矿山智能运输装备智能化技术的未来发展方向。

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智能矿山

2020年第01期

2156

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综采工作面半实物仿真系统技术架构

作者(Author)：王世博, 葛世荣, 邹文才, 马光明, 王靖千

摘要：综采工作面控制系统的健壮性及其自主决策能力是实现综采工作面智能化的关键。体积质量庞大的综采机械装备，复杂多变且不可复现的煤层是综采工作面智能控制系统检验测试的难点。提出了综采工作面半实物仿真系统及其技术架构，为综采工作智能控制系统检验测试、提升自主决策能力提供试验平台。综采工作面半实物仿真系统可为煤机制造企业完善煤机产品的智能控制性能，煤矿生产单位优化开采工艺和控制策略，为煤矿员工提升操控能力与作业素质。

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智能矿山

2020年第01期

788

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采煤机技术发展历程（六）——煤岩界面探测

作者(Author)：葛世荣

摘要：煤岩界面探测（CID）是采煤机实现少割岩、多割煤选择性开采的重要技术。20世纪60年代初，英国开始研发自动化采煤设备，首先研制出探测顶煤厚度的γ射线探测仪。随后的60多年里，CID一直被当作自动化采煤的关键技术，相关研究广泛开展，迄今已有数十种探测技术和算法。笔者认为，CID的目的是保证采煤机实现煤层边界仿形截割，应分为截割前、截割中、截割后3个探测时段，采用构造扫描探测、截割触觉探测、煤壁视觉探测3种方法，以满足采煤机截割路径导航、姿态实时调控、截割轨迹修正3个需求。目前，国内外主要有15种CID方法，可归纳为采前透视法、采中触觉法、采后视觉法。就当前技术水平而言，采前CID宜采用探地雷达技术，采中CID可用截割力和温升的融合感知方法，采后CID可用高光谱或激光探测技术。

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中国煤炭

2020年第11期

401

592
采煤机技术发展历程（五）——自动化技术

作者(Author)：葛世荣

摘要：采煤机自动化是机械化采煤工作面迈向少人化工作面的关键技术支撑,是近60年采煤机技术发展的重点脉络.最早的采煤自动化研究起源于20世纪30年代,20世纪60年代后进入了踊跃研发阶段,英国和西德在采煤机遥控技术、计算机化调速控制技术、机载自动控制技术、远程监控技术、记忆截割技术及液压支架电液控制技术上取得了引领性的创新突破.进入21世纪以来,我国采煤机自动控制技术从引进到学习再到自主创新,走出了一条弯道追赶、爬坡加速的发展之路.近10年来,我国采煤机控制系统已接近国外先进技术水平,研发出超越记忆截割的仿形截割技术,远程监控技术升级为驾驶舱系统,与自动化采煤机配套的液压支架电液控制技术已自主化并广泛推广应用.这些围绕采煤机的自动控制技术进步显著提升了我国煤矿生产自动化水平,增强了我国煤矿安全高效生产能力.

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中国煤炭

2020年第10期

452

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采煤机技术发展历程（四）——连续采煤机

作者(Author)：葛世荣

摘要：在采煤机发展过程中，以履带式掘进机为基础演变出一种横轴铣削滚筒的连续采煤机，成为机动性强、截割断面大的煤层切削机器。连续采煤机发源于井下采煤，陆续拓展出截齿滚筒、铲齿轮斗切削装载一体化挖掘机，被成功用于露天矿层掘采、海底矿脉开采、路面维修铣刨等领域。连续采煤机类似于履带行走机器人，具有自主导控机器人（Autonomous Guided Robot, AGR ）的发展潜力，需要突破导航及场景感知技术及智能控制方法，以提高连续采煤机的自主运行能力。

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中国煤炭

2020年第09期

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煤矿掘进机的机器人化研究现状与发展

作者(Author)：杨健健, 张强, 王超, 常博深, 王晓林, 葛世荣, 吴淼

摘要：基于煤矿巷道掘进智能化、无人化的发展要求，综述了悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术和掘锚一体化掘进技术3条掘进作业线的国内外发展现状，依据国家煤炭安全监察局发布的《煤矿机器人重点研发目录》中对煤矿掘进机器人的规划，从感知、决策、执行 3个层面分析了煤矿掘进机的机器人化应具备的特征，感知层通过多类传感器对煤矿井下巷道环境信息进行采集感知，决策层分析和求解作业任务，并融合感知层传输的环境信息，制定规划出最适合的控制策略，执行层接收决策层的指令，对机器人化掘进群组的位姿和运动进行控制。系统阐述了机器人化掘进群组关键技术:掘进机器人的自主定位、煤岩识别与自动截割、远程监控与故障检测等技术;临时支护机器人的自动支护技术;钻锚机器人的平行钻锚技术;辅助装载输送机器人的同步运输技术等。对比分析国际先进机器人化掘进装备和群组，结合我国煤矿巷道掘进技术与装备的现状，提出了煤矿掘进机的机器人化技术与装备发展思路和研究方向:冲击致裂-快速掘进新技术;远程前探-精准惯导新技术;协同掘支-自适护顶新装备;钻锚一体-智能锚固新装备，实现钻探-掘进-支护-锚固-运输协同作业的机器人化掘进群组快速掘进技术，最终达到煤矿巷道掘进作业少人化、无人化的目标。

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煤炭学报

2020年第08期

1845

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