智能化综采技术发展及应用现状分析

为了顺利完成矿井"机械化换人、自动化减人"的目标,完善安全科技保障能力,针对目前的智能化综采技术中的问题,在简述国内外自动化、智能化综采技术发展过程基础上,结合铁法能源公司小青矿中厚煤层智能化无人综采技术的成功实践经验,研究了小青矿智能采煤工作面的三大核心技术与四项关键技术,分析了当前小青矿中厚煤层智能化无人综采技术应用中存在的问题,有针对性地提出未来智能综合采矿技术的研究重点和创新发展方向。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,在管理理念、投入、研发队伍建设等方面仍需下大力气。随着各种先进技术的逐步推广应用,对智能采矿下一阶段目标的实现进行了展望。     

采矿系统工程研究进展及发展趋势

首先介绍了采矿系统工程的基本概念,梳理了采矿系统工程60 a来的发展脉络,总结了其发展特点,然后探讨了采矿系统工程的研究方法,通过对研究现状进行分析提出了当前采矿系统工程的研究特征,最后指出了目前采矿系统工程面临的挑战,以及未来在跨学科应用、大系统优化及智能采矿方面的发展趋势。在当前历史条件下,加快采矿系统工程的创新发展,对推动我国矿山企业信息化、提升现代化管理水平等都有着重要的意义。     

地下矿山铲运机无人驾驶技术发展及应用

铲运机从有人驾驶迈向无人驾驶是地下矿山装备自动化发展必由之路。通过调研国内外铲运机无人驾驶技术的发展现状,分析其技术难点,并结合我国矿山发展的现状,对地下矿山铲运机无人驾驶技术进行了初步探索。以某矿山实际应用情况介绍了铲运机无人驾驶系统的功能和技术要求,生产实践也表明,无人设备可提高生产效率,减少人力成本及安全隐患,具有广泛的市场前景。未来借助国内以人工智能及大数据技术为代表的信息化技术发展浪潮,我国无人驾驶地下铲运机及其他无人设备存在弯道超车的可能性,在实现自动化的基础上,进一步实现地下矿山智能采矿。     

不同煤层地质条件下智能化无人综采技术

为进一步提升煤矿智能化开采技术装备水平,引领行业智能化开采技术科学发展,实现煤炭行业在新时代下的升级转型,结合陕煤集团黄陵矿业公司智能化无人开采成功实践经验,重点研究了复杂地质条件下薄煤层、中厚煤层和厚煤层智能化开采实践技术,得到了中厚及较薄煤层智能化无人综采的关键技术是液压支架全工作面跟机自动化与远程人工干预技术、采煤机全工作面记忆截割与远程人工干预技术、综采自动化集中控制技术、工作面视频监控技术、智能化集成供液控制技术和超前支护自动控制技术;厚煤层智能化无人综采的关键技术是大采高工作面防片帮智能控制技术、大采高工作面底软智能控制技术、大采高工作面高清晰视频监控技术和大采高工作面环境安全保障技术;得出了煤矿智能化无人开采支撑体系建设分为科技创新、信息化标准、安全保障技术、企业精细化管理和员工素质提升工程五大体系;提出了通过提高整体技术创新性与适应性和提高装备的可靠性与适应性方面的攻关研究,是不断推动煤炭智能化无人开采技术向智能开采高级阶段迈进的努力途径。最后,分析了目前国内外智能化无人开采技术应用现状及推广制约因素,并结合人工智能及新一代工业革命发展方向对煤炭智能开采技术进行了展望。     

煤矿智能采矿机械应用现状及发展展望

智能采矿机械是实现智能开采的核心子系统,为了促进我国智能开采技术的提升,对煤矿智能采矿机械应用现状及发展趋势进行了调研。首先,分析了智能开采对采矿机械的一般需求;然后,基于国内部分代表性的智能开采工作面简述了智能采矿机械应用现状,并调研了国内外采矿机械厂商;最后,结合智能开采技术的发展方向展望了智能采矿设备发展趋势,具体包括5个方面:智能高精度状态感知技术、基于物联网技术的设备互联、故障智能诊断与反馈和基于大数据、人工智能技术的自决策。     

煤炭精准开采科学构想

新世纪互联网+及智能化发展势头强劲,在总结煤炭开采历史及科技发展趋势的基础上,思考了煤炭开采如何应对新一轮科技创新的到来,针对我国煤炭开采面临的挑战和机遇,提出了煤炭精准开采的科学构想。煤炭精准开采是基于透明空间地球物理和多物理场耦合,以智能感知、智能控制、物联网、大数据云计算等作支撑,将不同地质条件的煤炭开采扰动影响、致灾因素、开采引发生态环境破坏等统筹考虑,时空上准确高效的煤炭少人（无人）智能开采与灾害防控一体化的未来采矿新模式。煤炭精准开采可显著提高煤炭安全开采自动化、智能化、信息化水平,实现煤炭工业由劳动密集型向具有高科技特点的技术密集型转变。本文凝练了煤炭精准开采的7个关键科学问题和八个主要研究方向,为实现互联网+科学开采的未来少人（无人）采矿提出了技术路径。     

矿业系统工程60年发展与展望

矿业是以安全高效绿色开发和清洁高效低碳利用矿产资源为目的行业,也是经济社会发展的基础行业。为了使矿业开发更加经济、考虑的因素更加全面、设计和开发过程更加优化,20世纪50年代末期,将运筹学和计算机技术引入到了矿业工程,形成了矿业系统工程这一新的学科分支。早期的矿业系统工程主要是以采矿生产过程优化和计算机在矿山设计、采掘计划编制、信息处理、应用软件开发为主,且多以露天矿为研究对象。近年来矿业系统工程研究紧密结合大数据、人工智能、网络技术等,在矿山信息网络构建、运销系统、智能开采、设备管理、安全管理等方面取得了丰硕成果。详细阐述了矿业系统工程的起源和发展过程,并以运筹学和计算机在矿业中的应用国际会议(APCOM),尤其是已经举办的十五届全国矿业系统工程学术会议为脉络,客观地总结了矿业系统工程的发展过程和研究内容演变。以CNKI数据库为数据基础,通过聚类分析,研究了近20 a矿业系统工程的刊文量和研究对象及其变化。矿业系统工程的未来发展应聚焦于系统科学思想与现代采矿技术的结合,建立科学的系统及其边界,比如科学采矿系统、矿山全生命周期系统、智能矿山系统等八大系统,矿业系统工程的发展将更加注重数...     

综采装备单机智能化向智能协同模式转型的探索研究

为了进一步提升煤矿智能化应用技术水平,真正实现煤矿井下智能化无人开采的目标,笔者分析了国内外煤矿智能化发展现状,指出以单机设备智能化为主、智能化技术简单叠加的传统"装备+智能"模式已经不再满足煤矿智能化高质量发展需求,针对未来煤矿智能化发展建设的新需求,提出了"智能化+装备"模式(智能协同模式),并定义了该模式下智能感知、智能识别、智能预警、智能决策、智能诊断、智能语音、智能控制(包括数字化割煤)等智能化功能,提出以装备作为智能化功能载体,探索研究"智能化+装备"模式下如何实现各项智能化功能相互关联、达到各系统协调、统一管控,实现工作面各设备的智能协同及融合控制功能,打造以流程智能为目标的智能化开采新模式。研究结果表明"智能化+装备"智能协同模式是未来综采智能无人化开采的技术保障,对于煤矿智能化建设发展方向具有重要指导意义。     

采矿科学和技术向智能化的发展：迎接21世纪的挑战

为适应现代采矿生产自动化的需要，传统的采矿系统优化控制和决策理论正在向智能化方向发展。本文在分析现代化采矿系统的结构及其决策、控制、通讯技术的基础上，指出了人工智能技术引入采矿系统的必要性，论述了采矿系统中智能决策支持系统及智能控制系统的基本结构和特点，并展望了智能采矿系统的发展前景。     

适应智能采矿的人才培养模式研究

基于物联网、云计算、大数据、人工智能等高科技在采矿业中的大量应用及智能采矿的快速发展的需要,本文通过调查分析国内外智能采矿技术的发展现状、采矿工程专业的人才培养模式以及存在的问题,分别从政府的政策支持、学校教学体系和企业人才需求三个角度,对适应智能采矿的人才培养模式提出建议,培养创新型人才,实现智能采矿的科学应用和发展...     

煤及共伴生资源精准开采科学问题与对策

面临新一轮以大数据、云计算、人工智能、物联网、区域链、互联网为代表的信息技术革命,及煤、铀、油气相继走向智能化无人开采的发展趋势,深度融合现代信息技术、资源开采理论技术助推煤及共伴生资源无人(少人)开采,保障国家能源及战略需求,成为新时代能源资源开发模式变革的导向,基于此率先提出煤及共伴生资源精准开采的科学构想。煤及共伴生资源精准开采是以创新地球空间物理科学、多相多场耦合理论及智能管控系统为核心保障,互联网+现场监测、物理/数值模拟、基础实验的“三位一体”科研手段为支撑,实现煤及共伴生资源禀赋、原生/扰动地质灾害、开采装备工况全息实时展现,资源开发规划、矿井运行管理及退役矿井生态修复方案的智能弹性决策,潜在致灾因素的智能深度感知、精准圈定及高效解危,突发灾害的损伤体自主修复、管控系统韧性恢复、装备自适应调整的能源资源科学开发模式。煤及共伴生资源精准开采可有效破解资源开发面临的勘探监测、协同开发、灾害防控及环境负外部性等重大难题,为未来煤及共伴生资源开发提供了新思路。本文凝练了煤及共伴生资源精准开发的5个关键科学问题和7个主要研究方向,为实现新时代资源安全高效绿色开发提出了阶段性规划。     

智慧煤矿2025情景目标和发展路径

智慧矿山是煤炭行业转变发展方式、提升行业发展质量的核心驱动力,是矿山技术发展的最高形式。基于数字矿山技术发展现状,结合生产系统智慧化特征及要求,给出了智慧矿山概念及内涵:将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网、机器人化装备等与现代矿山开发技术融合,形成矿山感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的完整智能系统;到2025年,实现煤矿单个系统智能化向多系统智慧化方向发展,建立智慧生产、智慧安全及智慧保障系统的基本运行框架,初步形成空间数字化、信息集成化、设备互联化、虚实一体化和控制网络化的智慧煤矿第二阶段目标。实现矿井开拓、采掘、运通、洗选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程智能化运行。资源开发利用水平显著提高,煤矿职业健康和工作环境根本改善,矿山生态恢复和保护全面实施。     

地下矿山炸药装药车现状与智能化发展

详细介绍了国内外地下矿山装药车的发展现状,并指出随着人工智能、传感器、计算机、通信等关键技术的发展,智能化装药车在地下矿山的无人化操作方面将发挥关键作用。     

基于自动化信息化融合的智慧矿山建设研

采煤技术及采煤装备正在向高产高效、安全可靠、减人增效的趋势发展,煤矿企业生产已经由粗放型、分散型、人工型生产的模式逐步转变为集约化、大型化、自动化和无人化的方向发展。分析了前期综合自动化系统建设情况,基于此,采用自动化信息化融合技术,研究了万兆工业以太环网平台、基于GIS的“一张图”安全生产智能管控平台、智能化采煤工作面、矿井车辆运输大数据分析及科学调配系统、主煤流节能智能控制系统等。研究应用表明,该技术提高了矿井的综合自动化水平,取消了采煤工作面两巷超前支护支架,实现各固定岗位的无人值守。研究为类似矿井智能化建设提供了技术支持。     

智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析

为解决煤炭开采面临的突出问题,找到煤炭开采未来发展方向和急需突破的关键核心技术,分析了国内外能源结构及煤炭的现状,指出利用科技进步实现安全高效绿色开采和清洁高效利用是煤炭的发展方向,建设智慧煤矿发展智能化开采是煤炭工业发展的必然选择。提出了智慧煤矿的内涵和3个基础理论问题及研究方向:① 数字煤矿多源异构数据的统一表达及信息动态关联关系;② 复杂围岩环境-开采系统作用机理及设备群全程路径和姿态智能控制的理论基础;③ 矿井设备群的系统健康状况预测、维护决策机制。提出了建设智慧煤矿MOS多系统综合管理、井下机器人群协同智慧和馈电管理、井下精确定位导航和5G通信管理、地质及矿井采掘运通信息动态管理、视频增强及实时数据驱动三维场景再现远程干预、环境及危险源感知与安全预警系统管理、智能化无人工作面系统管理和全矿井设备和设施健康管理八大智能系统管理操作平台的构想,分析了各平台的功能、特征和关键核心问题,提出了相应的建设路径和方法;分析了智慧煤矿的构成和建设目标,提出了智能化开采的八大核心技术短板和亟待攻破的关键技术,提出了技术层面从数据获取利用、智能决策和装备研发3个主要方向进行突破,管理层面从科学产能布局、专业化运行服务和建立新规范规程体系等促进发展的措施,指出了智慧煤矿和智能化开采技术发展的目标和实现路径。     

智慧煤矿的建设路径探讨

随着信息化和工业化的进一步深入融合,人工智能、物联网、云计算、大数据等技术的飞速发展,智慧煤矿是煤炭行业未来发展的方向。在明确了智慧煤矿的建设目标后,从6个方面阐述了建设智慧煤矿的措施,认为智慧煤矿的建设必须在制定相关技术规范和标准的前提下用好各种新技术。应在一张图建设的基础上,加快智能采煤装备和快速掘进装备研发,构建大数据平台,探索智慧决策的应用模型。     

矿山信息化发展及以数字孪生为核心的智慧矿山关键技术

矿山信息化建设在经历了单机自动化、综合自动化、数字矿山几个阶段之后,在物联网、人工智能、大数据技术的推动下,正朝着矿山智能化和智慧矿山的方向发展。以数字孪生技术为核心,围绕矿山生产场景和智能装备的知识服务体系是智慧矿山下一步需要重点研究的方向。首先回顾了矿山信息化技术的发展,然后分析了智慧矿山的核心关键技术,从智能感知与智能装备、边缘计算与网络服务、数字孪生知识建模、平台与应用系统4个方面进行阐述。智能传感装置和智能装备的不断涌现,为智慧矿山前端感知和执行提供了基础,而即时的感知、分析和决策是智能装备自治、自主工作的前提;随着边缘网关计算能力的提升,需要设计面向应用场景的轻量级算法模型和高效云边协同机制,以满足智能装备即时服务的需求,同时,围绕5G的通信技术在矿山的应用,将进一步提升知识服务的快速响应能力;矿山运行机理、经验知识、大数据分析与数字孪生建模技术融合的矿山生产场景可信数字孪生模型,将成为智慧矿山知识服务的核心;面向大数据和知识模型的平台技术是矿山数字孪生和智能化服务的载体,大数据高效存取、分析和利用能够有效的促进矿山智能化应用服务的融合。矿山数字孪生及相关智能化技术的突破,将实现对矿山物理世界实时可测、可观、准确控制、精确管理和科学决策,从而建立少人化或无人化的矿山生产模式,为智慧矿山的发展奠定基础。