我国智能化采煤技术现状及待突破关键技术

自实现机械化采矿后,进一步实现智能化以解放矿工就成为世界采矿界的科研目标。在回顾智能化采煤技术发展历程的基础上,对我国智能化采煤技术研究与应用现状进行系统回顾分析,并对未来待突破的关键技术进行展望。首先,介绍了智能化采矿技术的发展历程,概述了动力化、自动化、信息化等发展阶段对采煤工作面的要求,进而提出了智能化采煤工作面的基本要求;其次,从科研计划研究、国内学术论文发表、相关专利授权以及国内煤矿实践探索等方面,对我国智能化采煤技术的创新现状进行分析与总结,结果显示我国从"十一五"起就开始重视智能化采煤技术的研究,通过10余年的大力发展,批准了近10个与采煤智能化技术有关的国家重点研发计划项目,同时产生一大批学术论文和授权专利,这些创新成果形成了薄煤层、中厚煤层、大采高与超大采高、特厚煤层等4种智能化采煤基本模式,并建成了近200处不同层次的智能化采煤工作面;再次,从采煤机、液压支架、刮板输送机、带式输送机、巷道集中监控技术等5个方面,归纳了在初级智能化采煤工作面上已成熟应用的35项智能控制技术;最后,针对复杂条件下的智能化采煤工作面技术难题,提出了有待进一步研究突破的精准定位、煤岩识别、智能支护、自主纠偏和智能煤流感控等5项智能化采煤关键技术,并给出相应的技术突破思路。通过调研分析,认为我国现阶段的智能化采煤装备技术总体已达到自主化、成套化、实用化的国际先进水平,未来还需进一步提高智采工作面的自主能力和适用范围。     

智能化采煤系统架构及关键技术研究

针对我国当前推广应用的可视化远程干预智能化采煤模式进行了分析,介绍、总结了基于视频监控的远程干预综采智能化、以巡检机器人辅助的工作面智能化,以及基于惯性导航技术的综采智能导航等3个方向的技术发展情况,提出了当前可视化远程干预智能化采煤所面对的"看、动、想、稳"4个方面实际问题。分析了复杂开采条件下智能化采煤所面对的自适应技术和综采机器人技术2项技术难题,归纳出开采空间多元信息采集及交叉融合、智能化采煤决策基础理论、综采装备群智能化协作3个科学难题。围绕技术、科学难题,提出了智能化开采系统需要具备的4个基本要素,分别为:煤炭开采空间感知能力、智能分析及决策能力、自动执行能力、可靠及稳健运维能力,设计了以"感知、决策、执行、运维"为4个维度的智能化采煤系统架构。研究了关键技术待突破方向,包括开采地质环境增强感知技术、智能开采工艺分析决策技术、开采装备智能化技术、煤矿智能巡检机器人技术、开采系统智能运维技术、辅助生产环节智能化技术、综采智能服务等方面。最后,以国能集团神东榆家梁煤矿智能化采煤示范工程项目为例,开展了基于"透明工作面"的数字化采煤应用,初步实现了智能化自主采煤。     

综采工作面智能化采煤的关键技术

综采工作面智能化采煤,可在一定程度上保障煤炭资源被高效使用,避免因客观作业因素大量消耗煤炭资源。围绕综采工作面智能化采煤,分析其在不同阶段所应用智能化采煤关键技术的细节,结合不同技术类型,提出了高效采煤的建议,希望能全面提高煤炭资源开采效率与利用率。     

矿井智能化采煤进展与发展趋势研究

如今我国矿井开采行业步入了自动化时期,文章主要研究自动化开采情况,同时围绕智能化施工后续的发展情况展开推测,希望能够为进国内矿井自动化施工的发展提供参考.     

千万吨级矿井智能化综采成套装备及关键技术

针对国内厚3～4 m煤层生产效率低、采煤机割煤速度慢、液压支架自移跟机可靠性差等问题,根据转龙湾煤矿Ⅱ-3号煤层233采区煤层赋存情况,为了实现转龙湾煤矿一矿一井一面的千万吨级智能化矿井建设目标,开展了3～4 m厚煤层液压支架、采煤机、刮板输送机等成套装备一体化设计,确定了成套装备的技术参数和关键结构,研制了高可靠性、智能化成套装备,突破了基于惯性导航系统的综采工作面直线度精确检测技术、采煤机记忆截割智能控制技术、基于煤流负荷模型的刮板输送机智能调速技术、工作面端头联合支护技术等关键技术,实现了采煤机自主定位、记忆截割,液压支架自动跟机移架、推移刮板输送机和自动矫直,刮板输送机智能柔性变频调速,2巷超前液压支架协同推进,设备列车的自动控制和快速自移。结果表明,上述关键技术保障了综采装备的成套协同作业和连续回采,工作面具备了年产1 000万t的水平,大幅减少了采煤工作面的操作工人数量,实现了远程监控和少人值守常态化模式的智能化采煤作业,自2015年10月在转龙湾煤矿23303工作面进行工程示范应用,效果显著,每班可减少操作工人5人,最高日产达到3.78万t,最高月产90.13万t,建立了3～4 m厚煤层年产千万吨的配套模式,可为类似煤层赋存条件高产高效生产提供经验。     

煤矿智能化工作面的建设与成果分析

了解智能化矿山的建设历程和现存在的技术难点可以为煤矿企业在本矿实施智能化建设提供重要帮助。高河煤矿基于开采资料、信息分析和设备调试,对E2308工作面实施了智能化开采技术,并取得了降本增效、安全生产的目的。该预期成果可为工作面智能化开采技术的后期发展提供借鉴和参考价值。     

煤矿综采智能化工作面关键技术研究

在实际开展煤矿综采工作的过程中,运用智能化技术能够有效实现无人化生产的情景,这对于保障整个生产安全有着非常重要的作用.本文对煤矿综采智能化工作面关键技术进行研究,以供参考.     

车寨矿1506采煤工作面智能化控制系统研究

智能化矿井建设成为提升矿井生产安全保障能力以及煤炭开采效率的重要举措之一。以车寨矿1506采面为研究对象,对采面智能化控制系统总体结构以及采煤机、刮板输送机智能控制系统等关键子系统进行结构设计,并进行现场应用。结果表明,1506采面实现智能化控制后,采煤、运输等设备开采、运输效率等均得到一定程度提升,采面作业人员数量由26人降低至16人,实现了采面智能化、少人化开采。     

薄煤层智能化无人工作面成套装备与技术

薄煤层开采存在工作面环境恶劣,劳动强度大,人员无法直立行走,生产效率低,跟机作业难,成套装备性差,自动化程度低,系统协控困难大,易造成生产安全事故等问题,目前薄煤层自动化开采技术主要有刨煤机组和电牵引滚筒采煤机组2种典型方式,刨煤机组自动化开采技术具有结构简单、截深浅、运行速度快等特点,但对煤层条件要求高,过断层适应性差、应用范围窄,硬煤开采困难,电牵引滚筒采煤机组自动化开采技术具有适应性强、适应范围大等特点,但结构尺寸大、截割功率低、经济效益低。为了有效解决薄煤层开采存在的难题,提出一种新的链牵引薄煤层采煤运输支护成套装备与技术,它有别于刨煤机组和摇臂式采煤机组开采技术,主要包括截割部、输送部、支护系统、牵引部、拖缆部、转载破碎部、输送带输送部、移动变电站、乳化液泵站及相应的智能控制系统,通过链牵引系统牵引截割部完成垂直进刀、强力割煤、调高挖底等功能,实现工作面煤炭的快速截割、快速装载、快速输送、及时移架、推移刮板输送机,完成割煤、牵引、运输、移架的联动控制,最终实现薄煤层开采的生产自动化、割煤智能化、管理信息化和工作面无人化。     

综采自动化智能化无人化成套技术与装备发展方向

针对煤矿综采自动化技术发展中的焦点问题,分析综采成套技术与装备发展现状,阐述综采工作面自动化、智能化和无人化概念与关键技术特征,介绍综采成套装备自动化智能化无人化最新技术发展成果,剖析综采工作面自动化、智能化和无人化开采的主要技术难题、制约因素及目前发展中存在的问题,探讨综采成套装备自动化智能化无人化发展方向和技术途径。     

无人工作面智能化采煤机监控系统的研发

为实现采煤机在各监测点数据的准确采集、智能分析和有效控制,进行了具有自主控制与监测系统的智能化采煤机的研究。以MG250/595-WD电牵引采煤机的智能控制与监控系统为研究对象,运用采煤机滚筒接触到不同煤层时截割电动机负载及滚筒调高油缸前后腔压力变化的新型煤岩识别技术、记忆切割技术以及井下数据传输技术等,最终实现采煤机手动控制、自主控制、上位机远程控制3种控制工作模式以及相关工作参数的实时监测。采煤机及其配套监控系统在古书院矿152304工作面试验期间,累计采煤30万t,煤岩识别准确率达到80%,有效提高了煤矿生产的安全系数、割煤效率以及自动化程度。     

基于数据挖掘的煤炭设备管理智能分析模型研究

随着计算机技术的迅猛发展,如何有效应用这些先进技术解决各个领域中的突出问题成为研究热点。煤炭设备是采煤生产的必备工具,也是实现自动化生产的关键条件。新时期计算机技术应用于煤炭设备管理,降低了设备在生产阶段的故障发生率。分析了设备管理中智能分析模型的应用问题。     

井下矸石充填工艺及普采工作面充填装备

基于鄂庄煤矿2202东工作面地质和生产条件及其地面有建筑物压煤情况,介绍了利用井下全岩巷道掘进出矸对普采工作面采空区进行充填的系统及充填装备。通过优化与改造原有的生产系统,形成了以矿车、翻矸硐室、斜巷矸石仓、耙斗装岩机为工程或装备的矸石外部充填系统;通过研制和开发,形成了以转弯带式输送机和带式抛矸机为主要装备的矸石内部充填系统,与普采工艺配合,矸石充填工作面平均煤炭月产达到1.22万t。     

煤矿综采工作面无人化开采的内涵与实现

针对目前煤矿井下综采工作面无人化开采的概念、可行性及实现方式等存在争议的现状,提出了综采工作面无人化开采的内涵,并阐明了工作面无人化与工作面智能化、自动化等内在联系与区别;分析了影响无人化开采的技术因素和非技术因素,并提出了无人化开采需经历遥控型无人开采和智能型无人化开采2步走的技术路线。通过在陕西煤业化工集团黄陵矿业有限公司一号煤矿中厚偏薄煤层无人化开采的试验,证明了遥控型无人开采是实现煤矿井下综采工作面无人化开采的有效手段,具有在薄及较薄地质条件较好的工作面推广的应用价值。     

硬煤超大采高智能化综放开采关键技术装备研究

为实现8~12m硬质特厚煤层安全高效开采,针对硬煤冒放性差的特点,采用小采放比开采模式,增加割煤高度,利用围岩扰动改善顶煤冒放性能,实施超大采高综放开采,研究了硬煤超大采高综放开采成套装备,得出了工作面总体设备配套参数,优化了工作面大梯度过渡技术及端头区多设备联合支护方案。针对顶煤冒落块度大问题,研究了大运量煤流运输系统,配套采用后部刮板输送机交叉侧卸技术,配置了煤流四级破碎体系,工作面采用高可靠性智能控制采煤机,创新研发了强扰动高效放煤机构及"记忆+远程干预"放煤系统,创建了具有主动感知、自动分析、系统协同性能的安全高效的智能综放工作面,为实现年产1.5Mt特厚煤层综放开采奠定了基础。     

煤矿信息化与智能化要求与关键技术

分析总结了煤矿信息化与智能化特点,提出煤矿信息化与智能化3层应用架构,即监控监视与通信层、生产与安全管理层、经营管理与决策支持层。提出煤矿信息化与智能化的总体要求,如按照"安全可靠、先进适用;易维护、可扩展;总体设计、分步实施"的原则进行整体设计;统一信息传输平台、接口规范、数据编码、数据库、信息处理平台等。提出煤矿信息化与智能化的关键技术及要求,如矿井监控网应通过网闸等网络安全设备与办公网络和互联网互联互通;矿井有线调度通信系统的电缆必须专用;严禁矿井监控系统与视频监视系统同芯;煤矿安全监控系统和有线调度通信系统等主干光缆和电缆应分设2条,从不同的井筒或同一井筒具有一定间隔的不同位置进入井下;图像监视系统应具有智能识别功能等。     

中国煤矿智能开采科技创新与发展

分析了近十年来国内外煤矿智能开采的技术发展过程,总结出国外智能化开采的技术思路是:通过地质勘探结合掘进技术方式描绘开采煤层的赋存分布,通过惯性导航采煤机实现智能开采;在国内智能开采方面则是提出了"无人跟机作业,有人安全值守"的开采理念,构建了"以工作面自动控制为主,监控中心远程干预为辅"的中国煤炭智能开采模式,并对国内厚煤层和薄煤层的智能开采工业试验和生产进行了技术总结。对未来智能开采的技术框架进行了设计,将智能开采的关键技术分为:智能探测、智能导航和智能控制3个主要部分,并对煤岩分界、煤矸识别、工作面超前探测技术创新进行了展望,指出煤矿智能开采科技创新依赖于开采装备、开采技术和开采理念的不断进步。     

红柳林煤矿大采高工作面设备快速入井运输实践

 介绍了红柳林煤矿7米大采高工作面——25202特厚煤层综采工作面的概况和设备配置,针对采面的设备配置,提出了相应的运输设备配套方案,分析了液压支架整体入井运输的巷道适应性,制定了主要设备快速入井运输的安全运行措施,保证了7米大采高工作面设备的快速高效入井运输。     

我国煤矿采掘设备现状分析及发展建议

 摘 要：文章介绍了我国煤矿采掘设备的现状,重点从采煤机械、液压支架、掘进机和刮板输送机四大设备分析了采掘设备的发展特点,针对采掘设备的发展过程,提出了我国煤炭采掘设备的发展应立足国内市场,以需求为导向,突出发展重点,同时应提高煤炭采掘装备制造业自主创新能力,掌握核心技术,另外,国家政府也应支持煤炭采掘设备产业的发展。