矿井综采工作面三机智能化控制研究

为提升采面综合智能化控制水平、提高煤炭开采效率,以3302综采工作面回采为工程背景,对采面三机智能化控制技术进行分析探讨。通过综合采煤机、液压支架及刮板输送机智能控制系统,实现三机智能化协同控制,采煤机记忆自动截割、液压支架跟机运行以及自动推溜、找直,对三机智能化控制系统整体结构及关键技术等进行分析。现场应用后,3302综采工作面生产人员数量由26人减少至12人、采煤机割煤速度由3.6 m/d提升至4.8 m/d,实现了预期目标并提升了煤炭生产效率。     

千万吨级矿井综放开采生产系统保障关键技术

为了解决千万吨级矿井综放开采生产系统可靠性和自动化程度,以大同煤矿集团千万吨矿井群开采实践为基础,研究了高可靠性主煤流运输及洗选系统、千万吨级立井大功率高可靠性提升系统总成技术、矿井及工作面智能化控制技术、基于大数据的设备故障诊断与预知维护技术和大型全液压支架回撤吊车等技术,为研发高可靠性的运输、提升、快速搬家等装备及智能化的监控与故障诊断系统提供了支持。实践表明:高可靠、智能化的生产系统能够减少生产所需人数,减轻劳动强度,提高生产效率,提高全员工效,实现了减人增效,是实现千万吨级矿井安全、高效、绿色的开采的必由之路。     

煤矿短壁开采自动化连续运输系统设计与实现

采用短壁机械化开采技术提高资源采出率,解决我国煤矿井下煤柱及不规则块段开采、"三下"压煤开采、露天边帮压煤回收、延长矿井服务年限等方面,具有重要意义。目前,我国连续采煤机技术装备发展迅速,替代进口取得了较好的应用效果,后配套连运系统缺失一直制约矿井产量提升,亟待开发。带式输送机具有长距离连续运输、大运量、可靠性高、性价比高的特点,且易于实现自动化集中控制。为提升煤矿房柱式开采工艺中连续采煤机后配套运输系统生产能力,基于长距离动态运输、跟随连续采煤机轨迹自动行驶对实现后配套连续运输的重要性,探讨了汽车列车型式连运系统的可行性,提出了直接控制汽车列车连运系统循迹行驶的自动控制算法,研究了车辆单元铰接机构和不同工况转向行驶算法等关键技术难点,测试结果表明应用汽车列车型式的带式连运系统实现自动循迹行驶能有效解决房柱式开采工艺中实现连续运输的技术难题,实现连续运输系统自动行驶,跟随连续采煤机轨迹进行精准循迹控制,减少作业人员,提升了行驶灵活性和环境适应能力。     

综放高效开采关键技术研究与应用

针对王庄煤矿在发展高效综放开采中存在的问题,采用系统可靠性方法,对矿井运输系统生产系统和采放工艺进行优化,提高矿井生产能力和系统可靠度.通过对矿井主运输和主提升系统配套改造,矿井主运输系统的有效度提高到0.8481,实现了综放工作面成套国产化大运量、大功率、高强度、高可靠性设备的选型配套,确定了与工作面生产能力相适应的循环作业方式和合理工艺参数.研究成果在现场得到应用,取得良好的效果.     

深部煤炭资源智能化开采技术现状与发展方向

深部煤炭资源开采采场地应力高、采动影响强烈,冲击地压灾害时有发生。智能化开采是深地资源开采的重要手段,深部资源安全绿色、智能高效开采技术与装备亟需研发,以加快开展千米深井智能开采实践。根据兖矿集团多年来煤矿开采的技术经验,在分析智能化开采技术现状的基础上,围绕煤炭资源深部开采灾害防治和探-掘-采等关键生产环节,分别对矿井地质探测与建模、深井灾害防治技术、智能化掘进与开采技术现状及存在的问题进行了阐述,展望了深部煤炭资源智能化开采趋势,提出了各项技术相对应的具体研究内容及预期研究目标。目前三维地质建模技术可基本辅助规划井下安全生产,但仍处于起步阶段,探测精度不够,缺乏实时处理功能,实现地层精准模型构建有待高精度探测技术与数据处理方法展开研究;矿震观测系统的引进及发展有助于冲击地压防治,但仍需在关键层运动特征监测及灾害治理手段方面深入研究,同时须进一步提升矿井热害防治智能化水平;智能化采掘技术在基础理论、装备研制等方面取得长足进步的同时,应该向复杂地质条件下煤层及装备协同控制方面投入更多研究。     

煤层隐伏露头附近工作面开采水害安全性研究

张集煤矿浅部煤层隐伏露头区域工作面开采受到上覆松散含水层的威胁,1306工作面原设计采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,通过FLAC3D数值模拟、类似地质条件矿井综放或大采高综采的覆岩破坏规律进行分析,选取较大的垮采比和裂采比预计“两带”高度,并与综放开采“两带”高度经验公式预计进行对比,采用“最小安全厚度”法选取保护层厚度,确定了防砂安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明,1306工作面开采区域最小基岩厚度大于全厚综放开采所需最小防砂煤岩柱厚度,工作面可采用全厚综放开采至设计停采线结束,有利于矿井实现高产高效安全开采。     

基于采动岩层控制的煤炭科学开采

煤炭科学开采是煤炭行业追求的目标,采动应力与岩层控制研究可以促进煤炭安全开采、提升自动化与智能化开采效率、保护地下水与地面环境、实现煤炭及共伴生资源协调共采,是实现煤炭科学开采的基础。采动应力可数倍于原岩应力,偏应力和采动卸压是促使围岩破坏的主要因素,在一些长工作面顶板会发生分区破断现象,要充分重视采场围岩控制的系统刚度原理,对一些特厚煤层和薄基岩煤层开采的顶板运动及载荷边界尚不清楚。随着开采理念和技术进步,岩层控制研究也遇到了一些新问题,今后需更多地关注覆岩运动、底板破坏与突水、裂隙岩体、地质构造等问题。由于煤炭开采更多研究的是岩层破坏后的力学行为,破坏后的岩层是以块体组合、非连续体为主,其宏观运动以接触面位移、大变形为主要特征,需要提出针对性的研究方法,开发专用的仪器设备,完善煤炭开采岩层控制研究体系。     

超长综采工作面智能控制系统研究与应用

龙华矿在综采工作面设备改造基础上,克服过空斜巷、垂直空巷和平行空巷等开采难题,构建了400 m超长工作面。为实现智能化、少人化超长工作面,对多传感器信息融合定位、协同控制、刮板输送机煤流调速等关键技术进行了研究,设计了超长综采工作面智能控制系统,可以实现井下控制中心与地面调度室的远程监控。该系统包含了电液控制子系统、运输三机通信子系统、智能刮板输送机控制子系统、采煤机控制通信子系统、采煤机精确定位子系统、工作面视频子系统、工作面人员识别子系统、泵站集中控制子系统、在线故障诊断子系统。该智能化工作面的建设不仅提高了生产效率,还为矿井节能、降耗积累了宝贵经验,为我国智能化超长工作面开采提供了借鉴。     

急倾斜松软厚煤层智能化综采液压支架优化研究

为解决川煤集团急倾斜松软厚煤层综采存在的问题,在原大倾角、大采高支架可靠防倒、防滑和防飞矸的基础上,对分体运输搬家倒面安装困难导致开采效率不高的问题进行分析研究,优化设计了ZY5400/18/48JD大采高大、伸缩比支架,实现整机安全运输,适应软底开采;依托智能化综采技术,实现急倾斜综采支架防倒、防滑精准控制和支架姿态管理;优化支架适应性,采取伪俯斜开采工艺,减少煤壁片帮和工作面飞煤、飞矸,保障工作面人员及设备安全,实现安全高效开采。     

大同千万吨矿井群特厚煤层高效综放开采技术创新与实践

综述大同矿区千万吨矿井群特厚煤层高效综放智能开采技术创新概况。首先研发了适用于塔山煤矿20 m特厚煤层大采高综放成套技术与装备,实现特厚煤层安全高效开采;其次,考虑资源利用率、环境保护、社会经济效益,实现了11个大型千万吨矿井之间的资源与设备的统一调配与管理,生产技术管理统一化、标准化;然后,在同忻煤矿进行了智能化综采放顶煤技术创新,应用智能放煤决策系统、智能放煤控制系统、采放运一体化协同控制三项关键技术,通过千兆工业环网、工作面通信、视频、集成控制系统,形成了综放面成套智能化开采系统,再结合灾害防治、污染监测、数字化矿山以及节能减排技术,最终形成千万吨级综放工作面智能控制关键技术体系;最后,提出同煤集团智能化综放开采发展方向。     

煤矿综采工作面高效服务云管控平台

针对目前煤矿综采工作面远程监测监控系统存在信息孤岛、不利于煤矿智能管控的问题,提出了煤矿综采工作面高效服务云管控平台和多个煤矿综采高效服务云平台的设计思路。综采工作面高效服务云管控平台主要包括智能服务云平台系统、专家智能决策管控系统、设备工况数据交互系统、台账仓储交互系统、大数据决策平台管控系统、设备故障诊断数据交互系统、人员管理交互系统和安全监测监控系统等。在煤矿开展了试验验证,结果表明:该平台在PC端或手机移动终端实现了对综采工作面设备的实时监测、多个综采工作面人员高效协同管理和基于大数据的分析决策等功能,对煤矿安全、高效生产具有重要意义。     

煤矿智能化开采新进展

智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展,我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作,大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采,综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤,复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题,研发了工作面智能协同控制系统,实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞,基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动,工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿8 m超大采高综采、金鸡滩煤矿9 m以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用,效果显著,实现了陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层高效智能化无人开采,8 m超大采高工作面人-机-环智能耦合高效综采,9 m以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。     

综采工作面智能化开采技术研究

基于综采工作面智能化开采的发展现状与要求,系统阐述智能化煤矿的基本构架、智能化开采的技术特征以及智能化放顶煤的关键性技术,包括液压支架跟机自动化技术、采煤机记忆截割技术、工作面视频监控技术、远程集中监控技术、振动法自动放煤以及记忆模式自动放煤等智能化开采技术.针对当前智能化工作面开采技术难题,提出采煤机智能调高、液压支...     

我国煤矿井下综采工作面供电系统的现状和发展趋势研究

 摘要：分析我国煤矿井下综采工作面供电系统的现状以及与国外技术的差距,提出了综采工作面供电系统逐步向电压高等级化、设备集成化、控制智能化等方向发展。研究综采工作面供电系统的现状和发展趋势对推动我国综采工作面供电系统的进步具有重要的意义。     

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。     

煤矿智能化——煤炭工业高质量发展的核心技术支撑

提出了煤矿智能化是煤炭工业高质量发展核心技术支撑的科学思想,阐述了煤矿智能化的定义和总体要求,明确了煤矿智能化发展的目标是建设智慧煤矿,分析了煤矿智能、智慧、信息化、数字化等术语的内涵和关联关系,提出了我国煤矿智能化建设原则和阶段目标。进行了煤矿智能化顶层设计,提出了统筹规划煤矿智能化发展模式、科学设计智慧煤矿总体架构、建设100个智能化示范煤矿的发展思路。探讨了井工煤矿精准地质探测与4D-GIS系统、智能化开拓规划与工作面设计、智能化巷道快速掘进成套技术、智能化综采工作面成套技术、智能化主/辅运输技术、危险源智能感知与预警技术、智能化洗选系统、智能化综合保障技术、矿井物联网综合管控系统和操作平台等主要环节的发展路线。阐述了露天煤矿智能化发展方向,提出了建设露天煤矿信息化系统、开发露天煤矿智能化连续开采技术、建立露天煤矿空-天-地一体化安全预警系统、推进露天煤矿生态环境协调绿色发展的理念。大力发展煤机装备智能制造,提高煤机装备的可靠性与适应性,促进煤炭资源开发的机器人化替代,为煤矿智能化发展提供智能装备保障。提出了加大煤矿智能化发展政策支持、设立煤矿智能化标准体系建设专项、建立国家级煤矿智能化技术创新研发实验平台等政策建议。     

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。     

衰老矿井开采技术研究与实践

衰老矿井由于长期开采,面临资源枯竭,地质条件、生产系统都较为复杂。针对兰花集团所属莒山、望云煤矿2个衰老矿井开采特点及对制约生产的多种因素的分析,提出了对衰老矿井进行开采的技术措施和方法。     

特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、“采-支-放-运”系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面“采-支-放-运”系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。     

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。