互联网+采煤机智能化关键技术研究

为实现煤矿无人化综采作业,根据智能化采煤机的作业要求,研究了采煤机智能感知、智能控制、智能截割、远程可视化监控以及综采机组物联网技术,实现了采煤机组的无人操作、远程监控。通过在煤矿现场的应用试验,可实现采煤机作业过程中的自主定位、自动调高、自我诊断、自适应牵引、远程可视化监控,为建设无人化综采工作面奠定了重要基础。     

薄煤层综采远程可视化无人工作面开采技术

以滨湖煤矿12210工作面为研究背景,提出了一套薄煤层综采远程可视化智能无人工作面开采技术,通过融合采煤相关的配套设备,来实现设备间的联动控制;介绍了智能化总体设计方案、工作面配套基本设备、系统平台监控中心功能。12210工作面采用智能无人工作面开采技术后,研究结果表明:缩短了回采周期、减少了工作面作业人员、增加了工作面产量。     

可视化远程干预型智能化采煤关键控制技术研究

针对目前基于煤岩分界的自适应调高技术、水平控制技术等智能化采煤控制技术还难以突破的情况,为解决回采工作面的智能化采煤难题,进行了可视化远程干预型智能化采煤控制技术的研究。通过采用基于视频追踪、接力和拼接技术的工作面远景实时呈现的方法,研究了远程干预集中操作技术,集成融合采煤机记忆割煤技术、工作面跟机自动化控制技术,研制了综采智能控制系统。试验结果表明:实现了工作面内无人操作(仅1人巡视)的智能采煤常态化运行,将综采工作面每班作业人数由平均15人减少到3人。因此,利用该项技术能够实现综采工作面设备的智能化运行,能有效减少作业人数和提高综采工作面的安全生产水平。     

综采工作面智能化开采系统关键技术

简要回顾煤矿智能无人开采发展历程,在分析综采工作面智能化开采需求的基础上,提出了综采工作面智能化开采系统架构,包括精准煤层三维地质模型及其动态调整、智能化开采控制、智能化无人巡检装置和智能化协同集控等4个部分,提出了综采工作面智能化开采模式。分析了综采工作面初始三维地质模型、三维激光扫描技术,确定综采工作面三维地质数字化模型动态调整步骤,形成动态调整的综采工作面三维数字化地质模型,实现综采工作面的有限透明。指出综采工作面智能化开采三项关键技术:采煤机智能化割煤技术、液压支架自适应控制技术和综采工作面直线度控制技术。在神东榆家梁煤矿43101综采工作面进行技术应用,动态调整的综采工作面三维数字化地质模型精度为0.2 m,日割煤可达15刀;采煤机和支架自动化率95%以上,人工干预率20%左右;综采队全员工效125.69 t/工,较之前提高95.98%;工作面无直接操作人员,仅有1人巡视。研究成果可为煤矿智能无人开采提供借鉴。     

智能化综采工作面开采装备关键技术研究

针对复杂地质条件下智能化综采工作面开采难度大问题,开展复杂地质条件下三维建模、数字孪生、液压支架自动化控制、采煤机程序化截煤、智能化远程集中控制及带式输送机尾自移、自动纠偏等关键技术研究;构建有人巡视、无人（少人）操作为主、远程干预为辅的智能化开采系统。通过在井下现场应用,工作面实现了采煤机自动记忆截割、支架自动跟机移架、自动调直、自动加刀甩刀、自动摆底、转载机和带式输送机机尾的自动推移及工作面设备故障自动诊断预警等功能,减少了生产人员,提高了矿井安全效益和经济效益,为类似条件下综采工作面智能化建设提供了借鉴。     

长壁综采工作面无人自主开采发展路径与挑战

智能化无人开采是实现煤矿安全高效开采的技术途径。根据无人控制系统发展的一般规律,分析了综采工作面控制系统发展历程包括远程遥控、自动控制和自主控制3个阶段。综采工作面自主控制需要解决综采工作面环境实时感知、综采“三机”协同控制、高精度煤层地理信息系统、开采工艺智能决策与无人综采工作面评估试验方法5个方面的问题。总结了综采工作面控制系统的3个目标任务：可靠割煤与装煤、保持工作面几何关系、围岩可靠支护;凝练了综采工作面控制系统的8项关键技术：液压支架电液控制技术、综采装备协同控制技术、工作面通信技术、工作面可视化技术、采煤机定位技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术、工作面围岩支护控制技术,并分析了综采工作面控制系统关键技术与其目标任务之间的逻辑关系。通过分析综采工作面控制系统关键技术的功能需求和综采工作面自主控制的研究问题,提出了综采工作面由自动控制迈向自主控制首要解决的问题,即工作面煤层地理信息系统精细化、采煤机截割规划策略、工作面围岩智能支护策略以及综采工作面控制系统适用性评估检验方法。     

安山煤矿智能化无人综采技术研究

以安山煤矿为工程背景,论述智能化无人综采技术的应用现状,通过对智能化无人综采技术的研究与实践,提出“可视远程人工干预+地面操控+井下巡检”的智能化无人综采技术,其主要关键技术为采煤机记忆截割与远程人工干预技术、液压支架跟机自动化与远程人工干预技术、工作面高清晰视频监控技术等。现场应用表明,智能化无人综采技术减员效果明显,大幅提升生产效率和经济效益,推动行业转型发展。     

基于纯水液压技术的智能化开采技术研究及应用

哈拉沟22411综采工作面基于纯水液压技术的智能化开采技术的研究与应用,以纯水介质为液压动力核心,配套纯水制水设备、纯水液压泵站、纯水液压支架,解决了传统综采工作面液压油泄露造成的井下环境污染问题;依托信息智能化设备及手段,减少了综采工作面作业人员数量,保障了煤矿工人安全;实现了生产供电设备、纯水泵站系统、"三机"运输系统的集中化远程控制,采煤机的记忆割煤及液压支架自动跟机,完成多个自动化智能化系统的融合与应用,最终实现工作面绿色、智能、高效开采,为哈拉沟煤矿实现中级绿色智能矿山打下坚实的基础。     

矿井综采工作面智能开采系统建设与分析

随着智能化开采在我国煤矿的应用推广,多处煤矿智能化建设已经卓有成效。本文通过构建煤矿智能综采适应性评价指标体系,确定影响智能综采适应性的主控因素,实现对智能综采工作面开采效能和安全性的智能评价。许疃煤矿8224工作面智能化开采以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机和可视化远程监控为基础,实现在地面调度指挥中心或井下智能化工作面集控中心对综采设备的智能监测与集中控制。本文以许疃煤矿8224工作面为例阐述了智能化开采关键技术在煤矿的应用效果,并对其当前智能化建设现状及问题进行分析研究。     

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。     

综掘工作面远程可视化控制关键技术研究

针对综掘工作面智能化、信息化水平滞后的现状,在借鉴综采工作面智能化技术体系的基础上,提出综掘工作面远程可视化控制方法。通过分析综掘工作面作业需求,提出各单机设备、工作面成套装备必需的智能化信息技术支撑。阐述了成套设备协同控制、智能截割、智能锚护、智能运输、视频监控、故障诊断及预测6项关键技术。对现有综掘装备情况及技术可行性进行了详细分析,明确了综掘工作面远程可视化控制的技术路线。同时提出在辅料运输、环境安全监测等方面,需要因地制宜进行工艺革新,进而实现智能化系统集成的问题。在现阶段,通过远程可视化控制技术体系,实现了综掘工作面减人增效、安全作业、沉淀生产数据的目标。     

煤炭智能化无人开采的现状与展望

介绍了国外煤炭智能化无人开采技术发展现状和国内煤炭智能化无人开采技术进展,阐述了智能化无人开采的目标、技术模式与关键技术路径,提出了一种基于智能自适应开采技术模式的层次控制模型,并介绍了相关的关键技术。结合我国在煤炭智能化无人开采领域的实践探索经验,对煤炭智能化无人开采技术进行了展望。分析表明,我国目前正处于综采自动化结合远程可视化干预的智能化无人开采阶段,未来会朝智能自适应开采模式逐步发展演变,以最终实现真正的工作面智能化无人开采。     

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。     

综采工作面配套技术研究

从工作面产量、日推进度、参数、主要设备等方面阐述了我国综采的配套技术发展情况,并从我国综采工作面设备可靠性、自动化水平、关键部件性能等方面阐述了与国外的差距,展望了我国综采技术的发展方向,即以高效集约化生产为发展方向,以安全、高效、高采出率、环境友好为目标,实现自动化与信息化,提高设备的可靠性,降低劳动消耗,提高生产效率;工作面长度达400 m以上,采煤机实现工作面记忆截割,液压支架跟机自动化推移,基于智能化、可视化技术的工作面巷道集中控制的地面远程控制,在中厚煤层实现工作面年产1 000 万t;加大对复杂难采煤层高效开采成套装备技术的研究。重点对急倾斜、大倾角煤层开采成套技术与装备开发、薄和极薄煤层高效开采以及无人自动化工作面成套技术与装备进行研发。     

综采工作面智能化技术与装备的发展

针对我国煤矿综采工作面生产过程复杂、开采装备系统庞大、作业环境恶劣等特点,通过对现阶段综采工作面智能化发展水平的研究,提出综采工作面智能化生产模式,并重点介绍了智能化工作面需突破的关键技术、应用效果及存在的问题,通过黄陵一矿中厚偏薄煤层智能化无人开采的试验,证明了智能化生产模式是煤矿井下综采工作面无人化开采一种行之有效的手段,具有在薄及较薄地质条件较好的工作面推广的应用价值。最后提出综采工作面智能化技术与装备下一步工作重点是解决煤矸自动识别及煤岩分界技术、刮板输送机直线度检测与控制技术和开发支持过程、视频、3D可交互多视窗系统等。     

永智煤矿智能化改造技术研究

煤矿智能化开采是我国煤炭资源开发的重要发展趋势。文章以永智煤矿5101综采工作面智能化改造需要,通过数据融合平台改造,阐述了智能矿井整体构架,给出了智能监控系统及智能决策平台构建方法。随后对掘进系统智能化及综采系统智能化提出了改造方法,主要包括掘进机载系统、掘进机远程遥控系统、割煤系统及支架电控系统等几个方面。通过预期改造成果分析,工作面作业人员可减少至8～10人,每班次作业人数减少50%;整体回采率可提高至15～17刀/d,工时可减少约42%,功效提高25%～35%,有效提高了工作面生产的安全性,改善了井下作业环境。改造技术方案可为有类似智能化改造需求的矿山提供借鉴与指导。     

山西焦煤集团首个智能化综采工作面

<正>2017年12月21日,山西焦煤集团正利煤业有限公司14-1104智能化综采工作面正式组织试生产调试,2018年1月25日顺利通过初验。目前,工作面已实现了全区段自动化采煤、地面远程集中监控、主要参数在线监测和数据远程采集分析,智能化综采工作面系统运行平稳。智能化综采工作面系统通过航天惯性导航、无线通讯传输、视频监控等技术,构建了自适应的记忆割煤控制系统(辅以振动频域分析的煤岩识别技术),建立以采煤机自动割煤为指令,通过工作面智能电液控制系统网络,对工作面刮板输送机、转载     

综采工作面远程智能监控系统研发及应用

针对中厚煤层地质条件复杂、煤与瓦斯突出等动力灾害威胁大、井下安全系数低等问题,根据蒙大纳林河二号井煤层赋存情况,为实现中厚煤层综采工作面智能化发展,研发了集本地控制、顺槽集中控制和地面远程控制于一体的中厚煤层综采工作面远程智能监控系统。通过视频监测技术对设备及环境等信息进行监测,在控制面板上实现了设备的“一键启停”;运用多传感器技术、数字孪生驱动技术和VR/AR技术实现综采工作面的三维可视化以及设备的实时监测与控制;采用EtherNet/IP通信技术实现地面监控中心与顺槽控制中心的数据交互。将上述关键技术在蒙大纳林河煤矿进行应用,实践结果表明,综采工作面远程智能监控系统实现了中厚煤层综采工作面远程监控,提高了井下生产效率和工作人员的安全系数,实现了综采工作面少人化智能开采,为无人化开采奠定了基础。     

永智煤矿综采工作面智能化技术研究与应用

智能化无人开采是煤矿发展的趋势。文章以永智煤矿5101工作面为背景,对综采工作面智能化建设展开了分析探讨。通过采煤机智能控制系统、电液智能控制系统、集控系统、集成供液控制系统、工作面自动找直系统等实现了采煤机记忆割煤、液压支架跟机运行、自动补液、设备监控与故障监测,使工作面初步达到了智能化水平。     

煤矿综采工作面智能化系统的设计

对高山煤矿综采工作面智能化技术进行了全面、系统的研究,重点阐述了综采工作面智能化控制系统技术方案及关键技术,介绍了综采工作面各个智能化控制系统的技术路线以及目前综采工作面智能化存在的问题。智能化控制系统实现了液压支架自动跟机、采煤机记忆截割、远程集控与监控等功能。