协同开采技术的核心模块与一般开发流程

为促进协同开采技术模式的规范化发展,对协同开采技术的核心模块与一般开发流程进行了研究。通过分析协同学基本原理对协同开采技术的指导作用,归纳出协同开采技术的3句核心阐述：竞争与不稳定性是开展协同开采技术开发的前提,系统要素与结构是协同开采技术的组织载体,协同作用是维持系统有序运行的驱动力。将“竞争与不稳定性”“系统要素与结构”“协同作用”视为构成协同开采技术的三大核心模块,分别诠释了它们在协同开采技术中的科学内涵。形成了以工程目标确定、竞争与不稳定性分析、系统要素与结构确定、协同作用分析、协同度测评为主要步骤的协同开采技术一般开发流程。最后结合广西高峰矿105号碎裂矿段具体采矿工程案例,介绍了碎裂环境和采空区双重隐患下协同开采技术的开发过程。研究成果为协同开采技术的开发提供了一个范式参考。     

“协同开采”内涵析理与发展方向展望

“协同开采”是我国学者独立提出的一项采矿技术理念，该理念在推广应用过程中出现了一些争议。通过对“协同开采”的内涵进行析理，对相关争议进行了回应，并对其发展方向进行了展望。首先，回顾了“协同开采”理念的提出背景与发展过程，概述了我国学者在协同开采领域的相关研究进展；其次，对与该理念密切相关的“开采”与“采矿”、“协调”与“协同”两组基础词汇进行了内涵辨析；在此基础上，进一步对“协同开采”定义做了修订，并划分了“协同开采”的类型；然后，对“协同开采”与“协调开采”、“参数优化”之间的区别及对有关“协同采矿”、“适用领域”等方面的争议给出了明确观点；最后，从理论研究、采矿设计代次、领域横断发展、横向分支技术、特殊环境下资源开采、与新一代信息技术（如人工智能技术、大数据技术等）相结合等方面，对“协同开采”未来的发展方向进行了展望。分析结果对于准确理解“协同开采”内涵及推进相关科学研究与技术开发具有重要促进作用。     

地下矿山无轨与有轨联合开采的采矿工艺耦合协同度评价

随着采矿技术的发展与先进采矿装备的应用,我国多数地下矿山逐渐转用无轨开采系统,但有轨开采系统并未完全废除,从而在某些开采区域形成无轨与有轨联合开采的形式.为评价无轨与有轨联合开采所构成的复合采矿工艺系统的协同效应,基于耦合协同度评价理论与耦合协同度测度模型,以云南锡业股份有限公司地下矿山无轨与有轨联合开采区域为工程案例...     

知识驱动的智采数字孪生主动管控模式

构建煤矿智采工作面数字孪生系统需要挖掘“环-机-物”孪生体之间的隐含知识链和操作人员的决策控制经验，并建立虚实空间之间合理的信息交互方式。但是，物理空间与虚拟空间目前仅采用单一的被动信息交互机制。为解决生产运行控制与安全管理决策对开采过程不确定性的适应能力不足、虚拟空间对物理空间的综合管控鲁棒性不强、物理空间设备协同利用率不高等问题，提出一种新型的知识驱动虚实空间主动管控模式。构建了智采工作面五维数字孪生模型，并给出各个维度的具体含义；采用知识工程理论，给出智采工作面全工艺流程中的知识属性划分，建立3类先验知识的规则和模型表达；深入剖析“环-机-物”之间的多层次、多能流关联耦合关系，构建相应的知识动态演化模型；引入机器学习和决策优化方法，建立知识引导的虚实空间信息主动管控机制，从而形成数字孪生智采工作面的知识提取、知识迁移与知识利用新范式。通过提出的虚实空间新型主动管控模式，能够更好地应对煤矿地质条件的不确定性、开采环境的时空动态性，以及开采过程设备群的多样性，为煤矿高效、低碳的智能化开采提供技术支撑，实现平行矿山建设中的“信息可见、轨迹可循、状态可查”提供知识层面的高保真映射框架和决...     

“人本智造与XR+”驱动的综采工作面人机协同智能化运行模式探索与实践

煤矿开采当前仍然处于部分无人化的发展阶段，人仍然在综采系统中扮演着重要的角色。智能化综采工作面应该在当前智能化装备和技术的基础上，依靠人(包括巡检工、集控工和维护工)与设备环境的深度人机协作，最终达到安全高效运行的目标。因此，基于在“XR+”领域长期的实践，从“人本智造”的角度出发，对综采工作面人机协同智能化运行模式进行探索。首先对比分析井下3类工种与地面工种的工作环境，得出3个工种在未来如何提升到智能操作工的升级路径；提出了基于多功能平行系统的综采工作面多工种协同运行模式框架，搭建“人-机-环”深度融合的综采工作面全局虚拟场景，并以此为基础进行智能推演，对3工种之间以及和多功能虚拟平行系统的协同交互方式进行设计。接着对其中的一些关键技术，如参数化虚拟矿工模型、真实矿工与虚拟矿工的实时联动、巡检手势集设计和井下协同维护系统等进行研究；最后对多功能平行系统的多工种培训、巡检工虚拟操作、集控工人机优化、维护工协同运行和多工种协同进行了相关的测试，实现了3工种之间以及与多功能平行系统的实时交互；最终形成“全局细节兼掌控+机器智能推结果+多工种协同决策”的协同操作模式，共同完成高质量远程监视、...     

“双碳”目标下煤炭绿色低碳发展新思路

在“双碳”目标背景与当前技术条件下,“煤”“废”“碳”构成了煤炭的“不可能三角”,严重制约着煤炭行业的绿色低碳可持续发展。秉持“以废治废”“从哪里来到哪里去”的原则,着眼“煤”的减损化开采、“废”的功能化利用、“碳”的低碳化处置三维视角,探索“煤”“废”“碳”协同发展路径,为破解煤炭“不可能三角”和推动煤炭绿色低碳发展提供全方位解决方案。具体包括：①阐明了“煤”的减损化开采科学内涵,明确了生态脆弱区含(隔)水层空间组合特征、采煤减损技术应用下的覆岩移动规律和覆岩采动损伤下的地表变形规律等减损化开采科学问题,提出了面间煤柱“掘-充-留”一体化、窄条带式充填开采和综采架后充填开采等减损化开采技术;②阐明了“废”的功能化利用科学内涵,明确了固废功能化利用的科学问题,包括镁-煤基固废原材料改性方法与机理、多元固废协同作用机制、全固废充填材料性能调控理论3个方面,形成了以固废原材料改性、固废基胶凝材料研发、全固废充填材料制备为核心的固废功能化利用关键技术体系;③阐明了“碳”的低碳化处置科学内涵,提出了“碳”的低碳化处置科学实践框架和实施路径,厘清了在“碳”的低碳化处置过程中关于矿化材料制备、封存...     

协同采矿方法的发展及类组归属

随着“协同开采”理念的深入发展,我国学者发明了大量的协同采矿方法,但迄今为止尚未有学者对这类采矿方法进行系统归纳与整理。基于对“协同开采”理念的理解,将在采场结构或采场回采工作两大方面具有合作、协调与同步等协同属性的采矿方法定义为协同采矿方法;按采矿方法提出或专利申请时间的先后顺序排序,梳理了2009~2018年10年来我国提出的协同采矿方法;并结合笔者前期采矿方法分类修订研究工作,探讨了现有19种协同采矿方法典型方案的类组归属问题,制定了协同采矿方法类组归属标准表。研究成果有助于激励我国学者开发出更多的协同采矿方法,有助于进一步推进“协同开采”理念在我国矿业行业的推广应用。     

下向分层胶结充填开采中的协同性

胶结充填法已得到广泛应用,并在该领域诸多方面取得了理论和技术应用成果,这些研究成果主要是针对特定的研究对象,缺乏作为采矿方法整体性的论证和内在关系的研究,为此,基于“协同开采”理念,对下向分层胶结充填开采中的协同性进行了归纳分析。首先,分析了分层开采中的充填体顶板支护系统的协同性,论证了竖直钢筋、托盘、钢丝网及充填体之间作为顶板支护体系的协同性,重点阐述了作为顶板支撑作用的内在整体协同性,并介绍了该支护系统的工程应用效果。其次,将块体理论应用于进路侧帮稳定性分析,讨论了分层进路方向、分层进路回采顺序及上下分层回采进路之间的协同性,分析了和谐处理开采中不稳定性因素的过程及采矿要素间的协作性,进而论述了实际采矿工艺的良好协同性及整体效应。最后,针对矿体上盘围岩破碎不稳定的特定条件,提出了超前护帮充填方案,并通过数值模拟揭示了超前护帮充填提高采场顶板稳定性的机理;在此基础上进一步分析认为,超前护帮充填就是在本分层开采过程中,同时考虑了为下个分层的安全开采提高保障,其实质就是开采过程中避免后续灾害发生的一种“协同开采”理念。研究结果可为建立充填法开采的协同理论和技术体系提供一定的借鉴。     

煤炭开发推动地学研究发展

煤炭绿色开发地质保障理论和技术对推动我国煤炭工业高质量发展具有重要意义。基于煤炭开发技术与地学研究相互促进、相互依存的内在联系,分析了煤炭开发地质保障技术的研究现状,阐明了煤炭开发推动地学研究的科学内涵。认为,智能开采、深部开采、绿色开采对地质保障技术发展的需求,促进了“透明地质”“数字地质”以及“宜居地质”的技术进步,有利于地学学科拓宽研究领域、提升研究精度、拓展研究尺度。     

协同开采与采空区协同利用

首次系统论述了协同开采理念与协同利用采空区处理方法两种新思想.首先,梳理了现有的几种采矿与环境关系可调和理念,引入协同理念,提出了“协同开采”科学命题,明确定义了协同开采的基本概念,分析了协同开采与相关理念的区别与联系.然后,基于协同开采理念的指导,从矿山工程系统合理布局出发,首次从协调资源开采的角度提出了“协同利用”采空区处理方法,探讨了采空区协同利用的基本原则和基本模式.两种新思想的提出,具有重要的学术研究价值和工程应用意义,将对我国采矿科学技术的进步产生重要而又深远的影响.     

区域矿业投资环境评估体系构建研究

为进一步优化区域矿业投资环境,正确认识区域矿业投资环境的内涵,实现区域矿业投资环境的科学化、有效化、产业化,提出了由区域矿业投资环境数据库、评价指标体系以及动态预测体系组成的区域矿业投资环境评估体系。矿业投资者应从实际出发,判断投资利润及风险,作出决策。     

矿业权网上出让的思考

我国矿业权市场经过30多年的建设得以不断加强和完善。矿业权出让经历了从无偿到有偿的过程,随着市场经济体制的建立,矿业权出让开始走上了以招拍挂有偿出让为主的阶段。为了使矿业权出让变得更阳光、更便捷,增加矿业权市场的竞争性和开放性,矿业权网上出让应运而生,并有被不断放大的可能。本文通过对矿业权网上出让的意义和利弊分析,进而提出了可供矿业权网上出让建设的参考建议。     

我国矿业城市产业转型模式的协同学思考

本文从协同学理论的视角，阐释了主导产业的演替是矿业城市产业转型的序参量，基于不同矿业城市的比较优势，考虑产业内部、产业之间、地域之间以及非自然条件的协同因素，设计出若干种战略转型模式。     

协同采矿方法协同度测度评价研究

协同采矿方法的协同度测度评价一直是采矿工程学术界悬而未决的科学问题。将采矿方法划分为由3层子系统构成的系统结构,在此基础上绘制了协同采矿方法参与协同要素的结构型式图。通过引入协同 熵概念,构建了协同采矿方法协同度测度评价模型。基于改进的层次分析法和熵权法,给出了协同采矿方法各子系统协同度评价指标赋权方法。参照系统协同度等级划分标准,以电耙—爆力协同运搬伪倾斜房柱采矿 法为例,阐述了协同熵评价模型的运用流程,并对近10 a来我国学者发明的19种协同采矿方法的协同度进行了统计分析。研究表明：构建的协同采矿方法协同要素的结构型式图,能够清晰地表明各要素间或要素内的 协同关系与工艺环节间的结构关系;样例协同采矿方法整体处于基本协同状态,其中采场回采工作、采场结构、落矿及矿石运搬等工作分别处于良好协同、轻度不协同和高度协同状态;19种协同采矿方法中,有8种、 7种及4种整体处于基本协同、良好协同及高度协同状态。研究成果可为协同采矿方法的技术水平评价提供参考。     

论科学采矿

针对我国煤炭产业现状与产业特点,提出了科学采矿的理念,全面阐述了科学采矿的内涵以及实现科学采矿对煤炭成本与价格及国民经济的影响.科学采矿是指实现既能最大限度地高效采出煤炭资源而又保证安全和保护环境的开采技术,科学采矿主要包括机械化高效开采、绿色开采、安全开采及提高资源回采率等方面.为了使煤炭开采业健康发展必须实现科学采矿.要实现科学采矿,必然要求实行煤炭完全成本化,即煤炭成本应包括生产成本、安全成本、环境成本、资源成本、发展成本等方面.煤炭完全成本化将对煤炭价格与市场及国民经济产生重大影响.     

我国西部矿业投资环境评价

作为一个资金密集型产业,矿业在其发展过程中需要大量的资金投入。矿业是西部省份的重要产业,西部省份如何建设良好的矿业投资环境,吸引更多优质投资,满足矿业发展的资金需求,对于西部矿业的开发和西部经济的崛起有着至关重要的作用。本文以区域经济学、投资学为理论基础,根据西部矿业发展特点,运用主成分分析法,构建西部省份矿业投资环境评价体系,并选取10个省份进行实证评价分析,为当地改善矿业投资环境提供参考。     

地下矿山职业危害评价体系的研究

采矿业是职业病的高发行业。根据地下矿山企业安全生产的特点,构建了地下矿山企业职业危害评价体系,建立了基于模糊理论的地下矿山职业危害状况多级模糊综合评价模型,给出了相应的评价指标、标准和权重。应用实例表明,该评价体系能定量从各层次分项指标和总体角度反映矿山企业职业危害状况,可为矿山行业职业危害管理提供技术支持。     

基于DEA理论的煤矿企业安全管理能力评价模型与方法

为了科学地评价煤矿企业安全管理能力,通过提出煤矿企业安全管理能力的内涵和评估指标体系,并且基于DEA原理建立了煤矿企业安全管理能力评价和排序模型。与此同时,实例研究的结果表明该评价方法能有效的综合反映煤矿企业安全管理能力现状。