煤矿智能化及其技术装备发展

对煤矿智能化建设与技术创新相互促进的发展概况进行了综述，总结了煤矿智能化基础组成、系统6S特征要求、标准体系和智能矿山一体化解决方案。提出智能化煤矿分类分级建设任务与未来智能化煤矿主要技术突破方向；指出，应将矿井、矿区、社区三大要素进行有机融合，构建多能融合的智慧生态系统。阐述了煤机智能装备在超大采高智能化综采综放、智能快速掘进、煤流运输、煤矿机器人、智能辅助运输方面的最新进展。认为煤机装备智能制造产业仍然面临基础薄弱、产业结构待完善、产业发展动力不足等问题；应加快高端智能装备研发，突破煤矿智能装备节能、轻量化和机器人关键技术，加快发展智能制造能力，促进煤机装备行业高质量发展。     

智能开采工作面建设解决方案及对策建议

煤矿智能开采工作面建设是煤矿智能化建设的核心任务,对煤矿智能开采工作面建设现状进行了系统梳理,指出,煤矿智能开采工作面建设与国家及行业政策、国家科研投入力度和综采工作面控制系统装备发展紧密相关。在煤矿智能开采工作面建设过程中,应结合国家政策要求和各煤矿实际情况,分类施策、分级实施,建成初级、中级、高级智能化煤矿和智能开采工作面,实现煤矿智能开采少人化/无人化。以国家能源集团智能采煤工作面建设基本要求为依据,提出了智能开采工作面初级、中级、高级智能化解决方案及其对应功能。针对煤矿智能开采工作面建设问题,提出了统一规划设计、制定智能开采工作面建设标准、加强智能开采工作面运维、补齐辅助环节智能化短板、培养智能开采全面解决方案提供商、提升员工智能化专业技术能力与水平等6个方面的对策建议。     

煤炭机械装备国内外技术现状及发展展望

综述了30多年特别是近10年以来,我国在矿井建设、巷道掘进、综采设备、辅助运输、露天开采、煤炭洗选等方面的装备研发取得重要突破,但设备能力、可靠性、智能化和信息化等指标偏低,技术水平落后于国际同行近10年;分析了国内煤机产业发展现状及趋势;提出了国内急需攻克机械化凿井装备、巷道高效快速掘进支护技术装备、工作面装备智能化控制系统、薄煤层机械化开采装备、大功率设备软启动技术与装备、多功能低污染无轨辅助运输装备、大型露天煤矿成套装备、智能化高效分选技术装备方面的核心技术。     

加快煤矿智能化建设 推进煤炭行业高质量发展

煤矿智能化是煤炭行业高质量发展的核心技术支撑和必由之路。我国煤炭资源赋存条件复杂多样,煤炭行业发展面临一系列难题和挑战,必须走新的智能绿色开发与清洁高效利用发展之路,发展先进产能、淘汰落后产能是行业高质量发展的必要条件。要积极宣传煤矿安全的巨大进步,正确引导社会舆论,加强智能化煤矿科学管理。针对不同煤矿在开采技术与装备水平、工程基础、技术路径、建设目标等领域均存在较大差异的现实,提出智能化煤矿分类分级建设的理念和标准;认为,应因矿施策,实施科学顶层设计,实现多系统科学融合与高效运行;提出了生产矿井智能化改造、新建矿井智能化建设和露天煤矿智能化建设3种类型煤矿的重点建设任务,以及加快煤矿智能化建设,加强顶层规划与领导力、技术与装备保障、管理机制与规范、资金投入、运维保障、人才培养及岗位培训,进行效果评价与检验等综合保障措施。     

国家能源集团智能矿山建设实践与探索

介绍了国家能源集团智能矿山建设历程,并从智能矿山的规划研究、煤矿业务标准化、管控系统智能化、综采工作面智能化、掘进工作面智能化、主运系统智能化、辅助运输系统智能化等方面,详细阐述了国家能源集团在榆家梁煤矿、大柳塔煤矿、上湾煤矿、锦界煤矿和准能集团露天煤矿进行智能矿山建设的实践以及良好的应用效果;针对智能矿山建设实践中存在的问题,提出智能化工作面建设、煤矿机器人研发、智能选煤厂、露天煤矿用智能卡车等集团智能矿山建设的目标任务。     

快速掘进成套装备智能化控制系统研究

基于快速掘进成套装备控制系统的智能化问题,研究了快速掘进成套装备的技术现状,介绍了快速掘进成套装备的组成和智能化控制系统的相关技术,即单机智能控制技术、多机协同控制技术、智能截割技术、无线数据网络通信技术和集中监控技术等关键技术;提出了快速掘进成套装备智能化控制系统的设计思路和总体技术框架。该系统已经在我国的神东矿区和阳煤集团矿区进行了试验和应用,应用效果良好。研究成果可以为快速掘进工作面成套装备智能化技术的发展提供借鉴和参考。     

智能露天煤矿信息综合管控平台设计及关键技术研究

为了加快露天煤矿智能化建设,设计了智能露天煤矿信息综合管控平台,利用大数据技术为基础,通过对露天煤矿各自动化系统/信息化系统数据的研究,为智能露天煤矿信息综合管控平台提供跨系统多元化的数据治理,并通过可快速部署的云服务模式为其提供智能化系统应用。信息综合管控平台通过大数据云服务的数据、算力和环境支持,紧紧围绕露天煤矿半连续工艺流程,设计了智能三维地质中心、智能生产管控中心、综合安全监控预警及应急指挥中心三个中心,并根据智能化技术发展,梳理了中心的具体系统,为露天矿智能化建设提出具体的构想。     

张家峁智能化煤矿巨系统关键技术研发与应用

为进一步加强传统采矿工程与新一代信息技术的不断深入融合发展，构建安全、智能、绿色、高效的煤矿，以张家峁煤矿为例介绍了智慧煤矿巨系统关键技术装备研发与示范矿井建设。以智慧煤矿总体规划及综合管理操作平台设计、智能化无人生产系统、智能化巷道掘进系统、环境感知及辅助系统、智能场区建设等为主线，进行张家峁智慧煤矿巨系统的建设。通过对煤矿5G移动通信技术，透明矿山三维管控平台关键技术，煤矿生产危险源分析预测技术，矿山采掘接续一张图集成技术，智能化无人工作面协同控制技术，环境感知及一通三防智能化技术等关键技术的应用解决了信息孤岛，提升了智能化采掘能力，提高了数据驱动决策，实现了矿区全域多源数据深度融合，生产效能、安全态势与业务流程协同优化的多维场景平衡综合分析决策，形成矿区智能化管理、高效协同运行新体系。     

综采装备单机智能化向智能协同模式转型的探索研究

为了进一步提升煤矿智能化应用技术水平,真正实现煤矿井下智能化无人开采的目标,笔者分析了国内外煤矿智能化发展现状,指出以单机设备智能化为主、智能化技术简单叠加的传统"装备+智能"模式已经不再满足煤矿智能化高质量发展需求,针对未来煤矿智能化发展建设的新需求,提出了"智能化+装备"模式(智能协同模式),并定义了该模式下智能感知、智能识别、智能预警、智能决策、智能诊断、智能语音、智能控制(包括数字化割煤)等智能化功能,提出以装备作为智能化功能载体,探索研究"智能化+装备"模式下如何实现各项智能化功能相互关联、达到各系统协调、统一管控,实现工作面各设备的智能协同及融合控制功能,打造以流程智能为目标的智能化开采新模式。研究结果表明"智能化+装备"智能协同模式是未来综采智能无人化开采的技术保障,对于煤矿智能化建设发展方向具有重要指导意义。     

煤矿智能化(初级阶段)研究与实践

煤炭是我国能源的基石,是可以实现清洁高效利用的最经济、可靠的能源,煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。系统阐述我国煤炭工业发展历程,分析煤矿综合机械化、自动化、智能化的发展过程与现状,列举了部分典型成功案例。详细阐述煤矿智能化的发展理念、特征、技术路径与阶段目标,分析煤矿智能化基础理论与关键技术研究现状,从数据采集与应用标准、装备群智能协同控制、健康状态诊断与维护等方面,分析了实现煤矿智能化开采需要解决的3个关键基础理论难题。从感知层、传输层、平台层和应用层等方面,分析了智能化煤矿的主体系统架构,研究了煤矿智能化建设的主要技术路径。针对不同煤层赋存条件工作面智能化开采的技术要求,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工协同高效开采模式、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种开采模式,研究了不同开采模式的核心关键技术与实施效果。介绍了我国煤矿掘进技术与装备发展现状,分析了制约巷道实现快速掘进的关键难题,提出了智能快速掘进的研发方向及技术路径。提出了我国煤矿智能化发展的基本原则,分析不同地域条件煤矿智能化发展模式及评价标准,提出新建矿井智能化建设路径,以及现有生产矿井进行智能化改造的主要任务,从法规体系、财税政策、人才培养等方面提出了保障煤矿智能化建设顺利实施的政策建议。     

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。     

中国露天采煤发展现状与建议

文章通过对比分析中国与世界主要产煤国家的露天煤矿发展情况,系统概况了中国露天采煤工业的发展现状,整体情况不容乐观,中国露天采煤存在先天欠缺和后劲不足的问题,解决这些问题需要从技术上进行突破,结合中国露天煤矿实际以及国外的发展现状,从节约资源、降低成本和保护环境三个方面提出了急需破解的技术难题和研究思路,建议通过加快绿色开采技术研发和采矿设备国产化进程,提供一定政策支持,加强国际交流合作的方式提高中国露天采煤业的水平,从而达到中国露天采煤的高效可持续发展。     

麻地梁煤矿智能化装备应用与生产管理变革的思考

随着互联网技术、5G、智能装备等高新技术的快速发展，以智能感知、智能决策和智能控制为代表的的智能化开采越来越成为煤炭安全高效开采的发展方向。本文首先从检修班、生产班、设备库存、生产管理等方面对传统煤矿装备及生产管理现状进行阐述，分析现有煤矿装备及管理模式存在的问题。然后，以内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿智慧矿山智能化工作面建设为工程背景，从智能化装备的组建、功能、库存管理、生产管理、运行优势和成功实践等角度介绍智能化装备的应用与生产管理，构建了以煤矿大数据库为基础的管理体系，提出了 “管设备，就是管生产、管安全”的新的管理理念。该体系的建立及理念的提出，可为突破传统生产管理模式、进行新型智能化煤矿建设提供借鉴和参考。     

基于智能矿山的煤矿机电技术管理创新

为了满足智能煤矿建设过程中对于矿山机电技术管理的需求,分析了国内外智能煤矿建设在综采设备智能化和监测检测设备智能化的发展现状,总结了我国煤矿机电管理技术在制度建设、人才储备、智能设备推广三方面遇到的诸多问题,并结合自身工作实际和经验,就煤矿机电技术管理方面提出了创新性建议。智能煤矿建设过程中,越来越多的智能化机电设备的管理,必将是一大挑战。为我国智能煤矿建设中在机电技术管理方面遇到的问题提供了一些依据和参考。     

煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术“十三五”研究进展

冲击地压、煤与瓦斯突出等煤矿典型动力灾害的风险判识和监控预警是煤矿安全生产的重点和难点。在“十三五”期间,针对该问题重点开展了煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警关键技术研究及装备研发工作,建立了开采扰动和多场耦合叠加效应下煤矿动力灾害孕育演化机理和发生发展的新理论,提出了煤矿典型动力灾害多参量前兆信息智能判识理论及预警模型;开发了具有故障自诊断、高灵敏、标校周期长的前兆信息采集传感技术与装备;通过对异构数据融合、自组网、抗干扰等技术研究,提出了矿井关键区域人机环参数全面采集、多元信息共网传输新方法,为煤矿典型动力灾害监控预警系统安全无故障运行提供了技术保障;构建了自动化、信息化、智能化预警平台,平台具备故障自诊断、高灵敏、响应时间短、标校周期长、抗干扰等功能,预警准确率提升到90 % 以上。通过煤矿典型动力灾害监测预警基础研究-关键技术开发-应用示范的有机融合,实现了煤矿重大灾害灾变隐患在线监测、智能判识和实时准确预警。     

煤矿智能化建设探索与实践

分析了煤矿智能化建设的重要意义和必要性,从示范工程建设大力推进、产学研用融合发展不断深入、完善顶层设计及其企业支持政策、建立健全相关标准机制等方面阐述了目前煤矿智能化建设的初步成效,剖析了在基础理论、技术标准、核心装备、煤矿智能化匹配高端人才等方面存在的问题,从保障能力、科技攻关、工程建设等方面介绍了中煤能源集团煤矿智能化建设的实践和进展,并提出全面推进生产智能化、加快建设“数字中煤”、持续强化关键技术攻关、着力提升自主创新能力等煤矿智能化建设的下一步重点任务。     

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。     

世界一流煤矿建设的探索与实践

按照国家能源集团“一个目标、三型五化、七个一流”总体发展战略,以“安全、绿色、智能、高效”为目标,阐述了世界一流煤矿基本内涵、基本要素和建设思路。以大柳塔煤矿为例,按照世界一流煤矿建设评价体系,贯穿“高效、智能、绿色”矿山创建主线,从矿井安全、环保、生产、经营、机电管理方面探索创建新技术、新方法和新途径,实现生产运营一体化、经营管理精细化、技术装备智慧化、环境治理清洁化和煤炭品牌国际化的建设水平。结合煤矿生产实际情况,提出世界一流煤矿建设未来探索与改进方向。