煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望

智能化开展主要是指在煤矿开采过程中,能够通过专业的技术和手段实现对开采环境的智能感知,同时能够对回采设备进行智能调控和自主性导航,使整个煤矿生产过程中通过智能化手段在更大程度上降低工作的危险性,提高开采效率。在煤矿产业的发展过程中,智能化开采是产业发展的趋势,也是实现智慧矿山建设的核心所在。围绕煤炭智能化开采关键技术创新进展与展望展开论述,全面介绍煤炭智能化开采的内涵,分析当前关键技术的应用现状,基于实践的层面提出创新发展策略,以期进一步促进我国煤炭产业的智能化发展。     

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。     

基于地质保障系统的煤矿安全开采规划控制方法

地质保障系统是实现煤矿智能化开采与安全开采的重要基础，随着煤矿智能化开采技术的发展，精准开采成为煤炭采掘的新要求。为实现煤矿安全规划与高效开采，提出了基于地质保障技术的开采控制方法，该方法依托巷道地质写实、钻孔探测技术与槽波地震勘探技术等构建了地质模型，在自适应开采与协同开采过程中揭露信息对智能决策平台进行修正，并对相关设备与模块系统进行优化，实现了工作面自动控制与模块协同调配，满足了工作面开采中安全规划与高效开采的需求，该系统在黄陵二号煤矿的实际应用中，实现了减损增效的功能。     

第二届煤炭科技创新高峰论坛——煤炭自动化、智能化采掘技术与装备征文通知

<正>主办单位:中国煤炭工业协会中国煤炭科工集团有限公司承办单位:天地科技股份有限公司北京天地玛珂电液控制系统有限公司煤矿采掘技术与装备的自动化、智能化是实现煤炭安全高效开采的技术保障。近年来,国家各部委重点支持煤炭工业发展自动化、智能化采掘技术与装备的发展,中国煤炭科工集团联合中煤能源、中国矿业大学等企业和高校共同承担了国家科技部"863"计划重点项目"煤炭智能化采掘技术与装备"研发,并取得了一批先进技术成果,智能化的采煤机、掘进机等采掘技术和装备为实现煤炭采掘工作面无人化或少人化开采提供了支撑。因此,为了进一步交流学术成果、探讨技术发展方向,拟于2014年10月举办以"煤炭自动化、智能化采掘技术与装备"为主题的"第二届煤炭科技创新高峰论坛",推动煤矿机械化、自动化、智能化水平的提高。     

基于5G技术的煤矿智能化开采关键技术探索

5G的到来,极大地促进了云计算、大数据和人工智能等技术的深度融合,成为包括煤矿智能化开采在内的各行各业升级转型的关键基础设施,必将推动煤矿智能化开采技术的创新与变革。首先阐述了煤矿智能化开采的发展历程,总结了相关的政策支持和技术发展态势,系统分析了智能化开采技术在应用推广过程中亟待解决8个方面的问题,即:工作面自动找直技术、复杂环境下的高清晰可视化技术、煤炭开采多场动态信息融合的4D透明地质构建技术、煤岩自动识别及智能截割技术、高质量传感器研制与多传感器数据融合技术、采矿工艺智能化技术、煤炭智能化开采的微服务系统平台架构、危险源智能感知与预警技术;并从宏观角度分析凝练了技术方面的制约因素,提出以5G技术为核心汇聚而成的技术生态必将成为解决上述问题的一种有效手段。其次,深入研究了通信技术和煤矿开采技术之间的关系,分析了5G技术在智能化开采中的特点和优势,构建了智能化开采核心技术与5G技术生态关联矩阵,指出5G大带宽、泛在万物互联、低时延高可靠、切片技术等特性和技术在煤矿智能化开采发展中的关键支撑作用,阐述了5G生态在煤矿智能化开采中的重要性,并展望了随着5G技术生态的不断成熟,煤矿智能化开采将探索衍生出的一些高效关键技术和生产管理模式。最后,从多个方面探索了5G技术在智能化开采中的关键应用,包括:系统计算分析管控模式、4D-GIS透明地质和实时推演、工作面自动找直、视频驱动的智能化开采、井下环境感知等。最后针对煤矿智能化开采提出了一种基于5G技术的解决方案以供探讨。     

煤矿智能化综采工作面存在问题与对策

2020年以来,徐矿集团先后在张双楼煤矿、郭家河煤矿、天山煤矿等矿井建成了智能化采煤工作面。智能化工作面的建成运行,打破了传统模式,实现了真正意义的综采成套装备智能化远程控制开采,对于徐矿集团推进煤炭绿色开采和煤矿智能化改造具有划时代的重要意义。以张双楼煤矿74104智能化工作面为例,针对智能化采煤工作面现场设备配置、联调联试及其安装和运行中发现的问题提出解决方案,促进了集约高效生产,对全面推行智能化综采工作面建设矿井具有一定的借鉴意义。     

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。     

煤矿智能开采初级阶段问题分析与5G应用关键技术

煤矿智能化是煤炭生产方式和生产力变革的新方向,是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,当前仍处于煤炭智能化开采的初级阶段。煤炭智能化的发展依赖于数据的高效传输和有效利用,如何解决多感知设备可靠接入、大容量数据高速传输和智能终端低延时控制的问题成为煤炭智能化开采面临的重要基础问题之一。为有效推动煤矿智能化开采的向前发展,分析了煤炭智能开采初级阶段在感知、决策和执行环节面临的短板问题;研究了在设备可靠性、信息传输和位置服务等基本保障技术方面的不足和未来发展方向;指出了工业控制软件在煤炭智能化开采和国家能源安全方面的重要性,提出了工业控制软件要实现自主可控,新技术应用要注重积累和重视基础研究的观点;从顶层设计、多网融合、网络转换、工控安全和应用场景5个方面分析了5G技术在煤炭智能开采应用中的关键问题,并指出5G不是要取代其他网络,而是能使得各种网络融合高效运转,同时提出工控安全将成为5G工业应用中的重要一环;给出了5G平台建设建议:建立微服务架构体系,设计好面向功能的MEC边缘计算模式,规划好针对场景的网络切片,重视5G智能终端研制,做好应用场景算法研究和软件开发。最后提出5G技术研发应用要注重技术生态建设,用好5G这一工具,推动人工智能、大数据、物联网、混合现实等技术在煤矿智能化开采中的落地。     

煤矿综采智能决策支持系统

通过对煤矿综采智能决策支持系统的研究,开发出一套适合煤矿生产实际要求的智能化开采系统。通过该系统煤矿操作人员可以通过简单的输入和控制,实现整个煤矿的自动化、智能化开采,最终提高整个煤矿行业的自动化技术水平。     

综采放顶煤工作面智能化开采技术在蒲白建新矿的应用

煤炭是中国主体能源和重要的工业原料,是国家能源安全的“压舱石”。井工煤矿是国内煤炭生产的主体,井工开采伴随着水、火、瓦斯、煤尘、顶板、冲击地压、地热等灾害。一直以来,煤矿重大事故时有发生,灾害防治技术难题亟待解决。要从根本上破解煤矿安全高效生产难题,推动井工煤矿智能化开采已成为煤矿技术发展升级的主攻方向和关键路径。通过介绍蒲白建新煤化公司4212综放工作面智能化应用,总结分析存在问题及改进途径,为进一步破解煤炭开采技术难题起到引领作用。