综采工作面智能化开采技术发展现状及展望

分析了国内外综采工作面智能开采技术发展过程及现状,分析总结了国内外智能化发展技术及装备发展过程,总结了我国综采智能化经历的4个实践应用阶段,认为：(1)国外从2000年开始着手研究自动化综采关键技术,致力于提高工作面设备的可靠性、健康与安全功能,并取得了显著性的成果,建立了以自动化、信息化、数字化为基础的先进的智能化连续开采的新型生产模式。(2)美国、德国、澳大利亚等国开采技术发展仍处于领先位置,工作面设备可靠性得到了极大提升,部分单机设备可靠性达到98%以上,为无人化操作工作面奠定了基础,在2050年实现无人化矿山。(3)与国外相比,我国井工煤矿综采开采技术整体上经历了消化吸收国外技术与装备,依据我国煤层赋存条件进行开采技术与装备的创新与实践的发展过程,近10 a来,我国煤矿综采智能化围绕采煤装备智能化及开采工艺智能化取得了快速发展,从跟跑、并跑,实现了领跑。(4)针对我国煤层赋存条件多样、智能化建设基础存在较大差异的实际情况,建立了科学的智能化工作面分类、分级评价指标体系与评价方法。(5)我国智能化开采阶段的发展实践经历了可视化远程干预、工作面自动找直、智能化决策管控、机器人化及透...     

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。     

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。     

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。     

煤矿智能化开采模式与技术路径

基于煤矿智能化发展现状与要求,系统阐述了煤矿智能化开采模式的定义、技术内涵与特征。针对不同煤层赋存条件,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人机协同高效综采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种煤矿智能化开采模式。根据截割工艺、工序与装备的差异,将薄及中厚煤层智能化无人开采模式细分为刨煤机智能化无人开采模式、滚筒采煤机智能化无人开采模式,详细阐述了滚筒采煤机定位导航与智能调高技术、半截深高速截割工艺等薄及中厚煤层智能化开采模式关键技术。分析了大采高工作面智能化开采的主要技术瓶颈,论述了基于液压支架与围岩耦合关系的围岩智能耦合控制逻辑、重型装备群的分布式协同控制逻辑等大采高智能化开采模式关键技术。分析了放顶煤工作面与一次采全高工作面智能化开采模式的差异,提出了基于时序控制放煤、自动记忆放煤、煤矸识别放煤等智能化放煤控制逻辑与工艺流程。针对复杂煤层条件,提出了采用局部智能化开采降低工人劳动强度、提高作业环境安全水平的技术思路。     

龙华矿过空巷超长综采工作面安全开采关键技术研究

为响应国家绿色开采发展方向,陕煤孙家岔龙华矿业有限公司根据煤矿特点,将综采工作面设计长度由330 m增加到400 m,对现有综采设备进行了改造。并对超长综采工作面智能化开采关键技术进行了研究。研究内容包括了工作面矿压监测及显现规律、工作面安全回采技术、工作面过空斜巷支护技术。并将这些关键技术应用于煤矿生产,实现国内首个采用全套国产装备的400 m过空巷超长工作面应用实践,取得了良好的效果,对超长综采工作面安全高效生产具有借鉴意义。     

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。     

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。     

复杂地质条件下的智能化综采工作面技术探索

目前我国西南地区煤矿矿井普遍存在开采装备自动化技术落后、装备配套难等问题,为实现复杂地质条件综采工作面的智能化,通过分析国内外综采工作面智能化开采技术应用现状,针对川煤集团龙滩煤电公司工作面三机布置、两巷超前布置、工作面瓦斯治理、煤层数据建模、通信技术等关键技术进行了分析与探索,并对综采工作面智能化的发展方向进行了展望。     

综采工作面智能化装备关键技术与应用

为实现综采工作面的智能化开采,旨在解决综采工作面开采设备技术落后、开采效率低、工作环境恶劣的问题,通过分析国内外综采工作面智能化开采先进设备的应用情况,目前综采智能化技术装备在薄及较薄煤层、地质条件较好的工作面应用情况已经较好,具有很多成功案例。为了推广智能化技术装备在厚煤层、地质条件较复杂的综采工作面使用,在西山煤电股份有限公司马兰矿厚煤层成功建设与应用了智能化综采工作面,并投入使用;并就其中涉及到的采煤机记忆割煤技术、工作面直线度检测及控制技术、煤流负荷监测及其协同控制技术等关键技术进行了应用分析及总结,最后就综采工作面智能化技术装备的发展方向进行了展望。     

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。     

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。     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

城郊煤矿大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术研究

依据21304工作面大深度中厚煤层的具体工程地质条件,对切顶卸压自成巷技术进行了研究,并配套研发出相关实用的关键技术。主要研究了深部工程地质条件,大深度中厚煤层恒阻大变形锚索支护机理及关键技术,大深度中厚煤层预裂爆破切缝机理及关键参数设计,大深度中厚煤层切顶卸压自动成巷工艺及设备配套,大深度中厚煤层切顶卸压远程监控系统设计及矿压显现规律,大深度中厚煤层切顶卸压岩石碎胀规律,研究改变传统的开采模式,提高资源采出率,缓解采掘接替紧张局面,为工作面瓦斯治理和防治水工程开展赢得时间。     

刀把式综采工作面对接技术

基于矿井地质条件限制,根据综采工作面实际煤层变薄情况,对综采工作面进行分块段开采,在回采过程中面临着支架、输送机中间对接和延长等技术难题。结合跃进矿实际,阐述了综采工作面支架、输送机对接时控制综采支架间隙以及输送机对接的工艺和方法,为上下段刀把式工作面开采、工作面支架和输送机对接积累了经验。     

特厚煤层大采高综放开采关键技术

大采高综放是特厚煤层的主要开采方法,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。笔者在分析我国煤炭综放开采技术发展历程的基础上,以塔山煤矿8105工作面为工程背景,研究了14~20 m特厚煤层大采高综放工作面顶煤顶板运移规律,成功研发了大采高综放工作面片帮综合防治技术、高效高采出率放煤技术和“低瓦斯赋存,高瓦斯涌出”条件下安全保障等关键技术。井下试验表明：塔山煤矿8105工作面采出率达88.9%,较8104工作面提高5.9%;工作面设备平均开机率达92.1%,2011年累计生产原煤1 084.9万t,首次实现了大采高综放开采全国产技术工作面年产1 000万t的目标。     

易自燃特厚煤层综放工作面安全开采案例分析

易自燃特厚煤层的综放安全开采技术以煤层自然发火和工作面安全开采为技术难题,结合防灭火技术理论,参照相关学者现场运用实例,对朱仙庄、小康煤矿在特厚煤层自然发火与综放安全开采技术的研究进行了分析总结。合理采用多种煤层防灭火措施,对综放回采期间煤层的自然发火防治以及安全开采起到了决定性的作用,并且对当下有类似地质条件的煤层安全开采问题总结出了解决方法,具有可行性高、安全性能强、效益显著等特点。     

综放工作面矿压显现数值模拟研究

近年来,综合放顶煤开采技术成为我国厚煤层开采中应用最为广泛的技术,针对综放工作面所具有的“加长”、“快速推进”的特点,采用FLAC^3D数值模拟计算研究了其矿压显现规律,模拟分析了综放工作面不同推进速度及不同长度条件下围岩的应力场、位移场及塑性区的分布与演化规律,得出了综放工作面的矿压显现规律,为工作面支架的选型提供了依据。     

浅埋深薄基岩厚煤层综放开采防充水溃砂技术研究

以新疆伊犁四矿为研究对象,对21103工作面21-1煤厚煤层在浅埋深薄基岩条件下综放开采的防溃砂技术进行了研究,通过对煤层顶板含水层赋存规律进行总结分析,根据含水层的赋存特征对工作面进行块段式划分,提出了以控制覆岩破坏发育高度为主要原则的限厚开采方案,实现了矿井的安全开采。