综采工作面智能化开采路径及关键技术

智能化开采是煤矿开采技术演进的必由之路,目前我国总体处于智能化开采的初级阶段,智能化开采理论体系尚需不断完善。通过分析我国不同煤矿开采阶段在生产信息获取、处理及控制技术等方面的技术特点,发现信息感知、分析和控制技术是煤矿开采方式进步的本质原因;基于智能化开采的基本要素,明确综采工作面智能化开采的内涵是以"互联互通"的智能化成套综采装备为载体,以物联网技术、人工智能技术、大数据技术、云计算技术、通信技术等现代技术与煤矿生产技术的深度融合为基础,通过智能信息感知、智能信息分析决策、智能控制与反馈,实现具有人工智能特征的工作面自动化采煤技术。提出综采工作面智能化开采的技术路径包含生产物理场景智能感知与矿山大数据储存,矿山大数据关联分析与智能决策,智能化生产装备精准协同控制等3个方面内容。结合目前我国智能化开采发展阶段和发展方向,提出了综采工作面智能化开采亟须突破的关键技术:开采全生命周期地质精准探测与建模技术;工作面生产场景精准感知技术;建立通信协议标准化的信息传输系统;复杂生产环境下的智能决策技术;智能化综采装备系统可靠性增强技术。结合工程实践介绍了基于人-装备-环境多源信息数据的特厚煤层智能化综放开采模式的初步应用。     

智能化综采工作面无人高效开采技术应用研究

为提升智能化开采技术在中厚煤层工作面应用中的适应性和稳定性、可靠性,提高工作面生产能力,以耿村煤矿八盘区中厚煤层综采工作面为研究对象,进行智能化操作控制系统设计及三机设备配套选型,通过对关键技术及产量保障措施的研究,达到了综采工作面少人、无人化生产作业的目的,实现了安全、高产、高效开采的目标,为类似条件矿井推进中厚煤层工作面智能化开采建设提供一定的参考。     

煤矿井下联合综采关键技术的应用研究

针对王村煤业井下联合综采作业过程中无法可视化综采、支架跟机误差大、支架偏斜严重、人工巡检效率低、安全性差的难题,提出了一种新的煤矿井下联合综采控制系统,解决了井下可视化综采、支架自动跟机及对齐调整、机器智能巡检等难题,为推进实现王村煤业的井下无人化综采作业奠定了基础.     

综采工作面智能化关键技术研究现状与发展方向

为实现综采工作面的智能化,解决目前我国矿井普遍存在的开采装备技术落后、资源采出率低等突出问题,通过分析国内外综采工作面智能化开采技术应用现状,构建了综采工作面智能开采系统的主干模型,并就其中涉及到的采煤机位置监测、工作面自动取直及水平控制、煤岩界面识别、溜坡控制等关键技术进行了分析与总结,指出应用惯性导航技术是实现工作面取直的有效方法,应用热红外线技术进行煤层特征追踪技术是解决煤岩界面识别问题的有效途径;最后对综采工作面智能化的发展方向进行了展望。     

车寨煤矿综采工作面智能化技术

为响应晋煤集团公司实现智慧矿山的号召,全面落实集团公司转型发展的重要措施,真正实现“一矿一策一模式”的建矿理念,车寨矿井全面实施井下智能化综采工作面,充分结合车寨矿井实际情况,坚持整体规划、统一标准、分步实施的原则,在现有技术水平的基础上,因地制宜地开展智能化综采工作面相关技术工作。通过综采工作面智能化技术,对降低成本、减少人员劳动强度、提高设备的使用效率、促进实现本质安全、提高企业管理水平起到非常重要的保障性作用,经过细致规划,精细实施,车寨矿井成为业务信息化、调度可视化、决策智能化的先进智慧化矿山。     

综采工作面智能化开采技术现状及研究

目前,综采工作面智能化开采技术尚处于起步阶段,通过分析综采工作面智能化开采技术现状,针对实际生产过程中煤岩识别技术无法实现常态化应用、液压支架跟机移架效果差、智能化设备可靠性较差等问题,提出通过优化截割三角煤工艺流程,升级工作面设备,提升智能化监控平台软硬件水平等建议,从而实现智能化工作面常态化开采.     

保德煤矿智能化掘进工作面建设及应用研究

为了解决保德煤矿生产接续紧张,实现减人增安、降本增效,提高智能化开采水平,根据单位现有的生产掘进模式结合智能化科技应用,研究工作面国产化电控系统,为各种自动化控制功能提供控制接口;通过截割动载荷识别和自适应截割,实现掘锚一体机记忆割煤和自适应割煤;采用自动锚杆支护,实现钻孔、送药、锚固等工序的自动化运行;实现梭车自动化作业以及机尾自动移设;通过掘、支、锚、运一体化数字孪生技术,实现工作面数据在线监测和设备远程集中控制;工作面多机协同控制,实现“智能掘进、少人操作”。通过以上研究对掘锚机、梭车、连运车及胶带机机尾进行智能升级改造,针对性地建设智能掘进系统,从而探索出一条符合保德煤矿自身生产条件的智能化掘进道路。     

深部煤层智能化大采长综采工作面关键技术研究

针对平顶山矿区煤层埋深大,地质赋存条件复杂,采场围岩应力高,井下生产区域温度高的难题,结合可视化远程干预控制、井下信息传输技术及液压支架电液控自适应控制技术,以智能化工作面设备集成控制平台为基础,在平煤十矿构建了河南省首套大采长综采成套装备智能生产系统。建立井下井下万兆工业环网和4G无线通信系统,优化升级矿井信息化平台及通信系统,支撑矿井智能化安全生产高效运营管理;通过采煤机自适应记忆截割和远程集中控制等关键技术的应用,实现了采煤机与支架的协调联动采煤及"可视远程干预遥控,无人化操作"的智能化生产模式;基于惯性导航调直技术,形成"测量—计算—调直"的工作面智能化高精度调直方法,克服了生产设备高精度定位和调直控制的瓶颈;并以智能泵站液压支架自动补液为例,分析工作面液压支架阻力频率分布规律,表明:智能化控制系统对煤层赋存条件具有可靠的适应性,确保了液压支架与顶板岩层之间良好的耦合关系和工作面围岩的稳定性,能够满足安全高效生产的要求。     

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。     

智能化综采工作面实时虚拟监测方法与关键技术

针对数字化综采工作面的场景构建、虚实交互通道和虚拟模型驱动三大基础问题,提出一种面向智能化综采工作面的实时虚拟监测方法,对高可信度煤层装备联合虚拟仿真与协同规划、实时可靠信息获取与"虚实融合"通道构建技术和虚实融合与感知一致性呈现等方法进行研究,具体包括:①基于Unity3D开发特点和模型所需特性,分别完成了三机装备数字模型和煤层顶底板模型的构建,将虚拟装备布置在虚拟煤层中,实现各装备之间的虚拟协同以及装备与煤层之间的关系构建,完成了虚拟煤层环境下的装备协同推进仿真并对装备群协同运行进行虚拟规划,实现了高仿真度综采虚拟场景的构建;②在装备反映位姿信息的关键位置上布置传感器,通过一系列接口和通道,构建Unity3D与组态软件、数据库和计算软件之间的信息交互。采用分布式协同的驱动模式,优化了数据的传输处理,最终将综采装备的实时运行数据导入虚拟平台,驱动虚拟设备运行,实现了稳定可靠的传感信息协同与调度;③构架了复杂综采虚拟场景实时驱动框架,研究了基于底层模型驱动虚拟单机关键技术,提出了采运装备协同仿真与实时数据驱动的方法、采煤机自动调高方法、刮板输送机和支架协同仿真与实时数据驱动方法、虚拟液...     

大采高综采工作面智能化技术应用研究

以晋能控股煤业集团挖金湾煤业公司8102智能化大采高工作面为研究对象,对实际生产中遇到的问题进行分析并提出切实可行的整改方案,分别提出工作面水处理技术、支架喷雾降尘技术、双回路快速供液技术、支架跟机参数的优化设置,对比普通大采高工作面,生产效率显著提升.     

虎龙沟煤矿工作面智能化开采的实践

以晋能控股煤业集团虎龙沟煤矿81511工作面为研究案例,进行了智能化开采的实践应用研究,对智能化开采技术方案及技术特征进行了分析,阐述了智能单兵系统的应用.81511工作面智能化开采技术应用后,实现了工作面减人、提效的目的,为该矿实现高产高效安全开采的目标奠定了基础.     

综采工作面智能开采关键技术实践

目前国内智能化开采技术与装备迎来了重要的历史发展机遇期,国内已累计建成200多个以"可视化远程干预智能化开采技术"为主的自动化工作面。通过分析智能开采应用现状,指出由于煤矿工作面开采条件的多样性与复杂性,智能开采发展必然是分阶段、逐步实现,同时智能开采常态化应用受限于综采装备与控制元件等基础可靠性的提高及从业人员素质与能力的提高,因此智能开采发展与应用是一个长期的过程;基于现阶段国内自动化工作面的技术应用现状,从系统感知技术能力与特征的角度将智能开采发展阶段划分为4个阶段,并指出现阶段国内总体应用水平还处于智能开采的初级阶段,部分矿井正在试验第2、第3阶段的关键技术,距离智能开采技术的理想目标还有很长的路要走。同时围绕智能开采第2阶段的关键技术,重点阐述了基于装备主体结构件机械模型的液压支架与采煤机姿态感知技术,基于自主导航系统的刮板输送机弯曲度检测技术,采煤机行走轨迹,开采刀识别以及工作面自动校直等技术原理与实践情况。通过工业性实践验证了液压支架与采煤机姿态感知技术以及工作面矫直方法等理论的工程可行性,为工作面的液压支架防倾斜,防咬架,快速移架,截割面的开采规划与采煤机滚筒姿态调整,采煤机干涉预警以及刮板输送机直线度调整等功能的具体实施提供了技术支撑。     

煤矿智能连采工作面建设方向研究

连采掘进主要应用在煤矿双巷快速掘进系统中,完成煤矿井下大巷、顺槽、切眼、回撤通道及联络巷道的施工工作,配套设备有梭车、锚杆机、给料破碎机、带式输送机、铲车等,采用连采机掘进、梭车运煤、锚杆机支护、破碎机转载、胶带机运输、铲车清煤及辅助运料的施工工艺。为了积极响应智能矿山建设相关要求,不断提升掘进工作面自动化、智能化水平,结合现阶段连采掘进工作面生产作业现状,提出了基于连采机远控割煤、梭车自动运行、锚杆机自动钻锚、破碎机自动运行、局部通风机智能变频控制、分散设备集中控制的智能连采工作面建设方向,促使掘进工作面不断向无人、少人、自动化、智能化方向发展,改善工人作业环境,提高掘进效率。     

王家岭煤矿12309综放工作面智能化开采技术

为实现王家岭煤矿12309工作面智能化开采,基于智能化现状及工作面特征,分别从支架放煤机构的精确控制、顶煤精准探测及煤矸识别技术、自动跟机放煤控制技术3个方面建立智能化综采放顶煤控制系统;通过在工作面设备上配备负荷监控(煤量扫描装置+负荷监测平台)、三机工况监测与控制、系统定位及防碰撞等装置,实现"前部记忆截割、后部智...     

煤矿井下智能综采体系在木瓜矿10-202工作面的应用

提出一种新的煤矿井下智能综采体系,通过对采煤机截割作业方案、支架跟机自动控制方案的优化,实现了井下液压支架自动跟机、采煤机记忆割煤,同时结合设备姿态反馈、工作面视频监控,实现在顺槽集控中心对采煤机、液压支架、乳化液泵站、工作面运输三机等自动化设备的“一键”启停、远程监控功能。根据实际应用表明,新的井下智能综采体系,将井下综采面作业人员数量降低了76.3%,将井下综采作业效率提升了79.5%。     

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。     

塔山煤矿综采放顶煤工作面智能化开采技术的探讨及应用

为提高综采工作面开采的自动化水平,对同煤集团塔山矿8222综采工作面智能化开采技术系统进行了研究,阐述了放顶煤工作面概况,提出了自动控制系统的功能、主要组成,重点论述了自动化控制系统的技术要求。通过反复修改与实践,8222综采工作面基本实现了智能化开采技术,取得了较好的效果。