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  • 論文
    高級檢索
主辦單位：煤炭科學研究總院有限公司、中國煤炭學會學術期刊工作委員會
首頁 > 專題

《智能礦山》2023年煤礦智能化重大進展成果特刊

來源：智能礦山

煤礦智能化建設在中國取得了顯著的進展，為煤炭工業的數字化轉型和高質量發展提供了重要支撐。通過推動智能化建設，煤礦行業實現了深部煤炭資源的高效開發、無人化智能開采、安全風險隱患的智能防控、運行與維護管理標準體系等方面的突破。這些進展不僅提升了生產效率，也極大地改善了工作環境和安全保障能力。

《智能礦山》雜志策劃出版的“2023年煤礦智能化重大進展成果特刊”展示了煤礦智能化建設的新成果和創新實踐，向讀者傳遞了這些成功經驗和技術進步。這些成果的分享將有助于推動更多煤礦參與智能化建設，并在未來取得更多突破和進步。

煤礦智能化建設的不斷推進，將為整個行業的可持續發展和現代化轉型提供有力支持，也為未來的煤炭生產帶來更多可能性和機遇。

行業視野

智能化

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  • 刊首語

    作者(Author)： 智能礦山

    摘要：歲月更替,華章日新。煤礦智能化建設理念更加深入人心,智能化建設成效顯溑,建成一批各具特色的智能化示范煤礦,一批實現常態化運行的智能化采煤工作面,涌現出一批風華正茂、專業水平精湛的智能化人才,為未來更多煤礦智能化建設提供了路徑、方法、技術、裝備和人才支撐。創新不息、變革永恒。正是在這一群擁抱變革、奮勇爭先的煤礦人的共同努力下,煤礦智能化建設取得了一系列新的重大進展,推動煤炭工業數字化轉型、智能化升級、高質量發展。深部煤炭資源高效開發數字化和智能化關鍵技術裝備,支撐我國深部煤炭資源安全、高效、智能、綠色開采。10米超大采高智能化綜采成套技術裝備突破當前一次開采高度極限,引領我國煤機裝備、開采技術邁上更高臺階。煤礦無人化智能開采技術裝備實現采煤工作面內無人常態化運行。綜采工作面裝備快速精準推移與超前聯動控制技術,提升了工作面核心裝備控制精度,有效支撐了采煤工作面裝備協同控制與自動運行。煤礦輔助作業機器人技術與集群應用有效減少了井下現場作業人員,減輕了一線工人勞動強度。煤礦安全風險隱患綜合一體化智能防控技術裝備實現了AI賦能的安全風險隱患超前防控,有效提升了煤礦安全保障能力。智能化煤礦運行與維護管理標準體系填補了煤礦智能系統運維標準缺失的空白,為智能化煤礦常態化運行提供了支撐。大海則特大型煤礦全礦井智能化建設形成了復雜條件特大型礦井智能化煤礦建設和運行管控模式,為同類條件智能化煤礦建設提供了示范?；谕该骰刭|保障系統的煤礦智能管控平臺以透明化地測保障和時空信息智能分析為基礎,探索了礦井多系統協同管控新路徑。5G射頻電磁波瓦斯引燃機理與功率安全閾值研究揭示了射頻電磁能瓦斯引燃機制,提出了新的大功率射頻電磁能防爆評估方案,為突破IEC標準限制提供了依據?；谌耙曨l拼接的自適應截割智能化工作面無人開采技術綜合應用5G通信、數字孿生、沉浸式全景視頻拼接、工作面礦鴻系統、巡檢機器人等技術,實現了綜采工作面少人常態化智能開采。為宣傳推廣我國煤礦智能化建設取得的新進展和新成果,推動我國煤礦智能化建設進程,《智能礦山》雜志策劃出版了“2023年煤礦智能化重大進展成果特刊”,刊登代表新時代煤礦人創造性實踐和智慧結晶的11項智能化建設成果,以饗讀者。
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    智能礦山
    2024年第03期
    147
    40
  • 深部煤炭數智化高效開采成套技術與工程應用

    作者(Author)： 李偉

    摘要：煤炭是我國主體能源和重要工業原料,在當前一次能源生產和消費中占比67.4%和56.2%。隨著淺部煤炭資源日趨減少,尤其是華東、華北地區淺部煤炭已近枯竭,中西部鄂爾多斯盆地淺部煤炭資源儲量也快速下降,以深部厚煤層為主的資源稟賦決定了其安全高效開采在國家能源安全中的重大戰略需求。綜采一次采全高是深部厚煤層最佳開采方式,受原有開采技術局限,6~10 m厚煤層只能采用“分層”或“掏芯”開采,即使采用國外最先進裝備,其最大采高也無法突破5.5 m,造成25%以上的資源浪費,難以支撐深部煤炭高效開采和保供需求,亟待以數字化和智能化為支撐實現深部煤炭高效開采成套技術的重大創新,但仍存在四大難題:①地下開采非結構性受限空間復雜,一般工業數智化理論和技術難以適用;②深部厚煤層綜采易造成強礦壓和圍巖失穩無法支護,導致開采效率難以提高;③國內外沒有能夠可靠運行的深部厚煤層工作面成套裝備;④國內外沒有深部煤炭數智化高效開采成套技術集成工程應用的先例。針對上述難題,山東能源集團有限公司聯合天地科技股份有限公司、北京天瑪智控科技股份有限公司等產學研用多家單位聯合攻關,依托兗礦能源集團股份有限公司王國法院士工作站,經過10 年攻關,進行了深部煤炭數智化高效開采成套技術創新,并成功在國內外應用。煤炭開采數智化基礎與煤礦智能化技術體系深部煤炭開采系統復雜,同步運行上百個子系統。一般工業數字化模型、理論基礎、海量多元異構數據處理方法和技術標準不適用于井下開采;環境-裝備-工藝協調運行機制不清晰,礦山大模型涉及場景復雜,要素繁多,非結構化和不確定性大,國內外均無應用先例,無法滿足復雜巨系統的智能控制要求。
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    智能礦山
    2024年第03期
    433
    152
  • 10m超大采高智能化綜采成套技術與裝備

    作者(Author)： 雷亞軍, 李增林, 韓存地, 李明忠

    摘要：煤炭作為我國主體能源,其安全高效開采對保障我國能源安全具有重要戰略意義。我國厚及特厚煤層占整體煤炭資源儲量約 44%,是國家主要開采煤層。目前,8 m以下厚度的煤層,可通過一次采全高的方法基本實現高效高回收率開采,對于8 m以上厚度的煤層,受開采工藝及裝備水平限制,廣泛采用放頂煤工藝開采,在資源回收及開采效率等方面不及一次采全高,導致產能釋放有限,資源浪費嚴重。因此,提高工作面采高可進一步提升8 m以上厚度煤層開采的資源回收率,釋放先進產能,符合超大采高開采工藝特厚煤層開采的總體發展趨勢。
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    智能礦山
    2024年第03期
    315
    131
  • 煤礦無人化智能開采控制技術裝備與應用示范

    作者(Author)： 王峰, 劉清, 白正平, 薛國華

    摘要：無人化智能采煤是煤炭行業貫徹落實國家“四個革命、一個合作”能源安全新戰略與“以人民為中心”的發展思想的重要手段,也是提升煤礦工人安全感與幸福感,實現煤礦轉型升級和高質量發展的必由之路。近年來,圍繞煤礦無人化智能開采系統理論與技術開展了大量的研發與工程實踐。2014年陜西陜煤黃陵礦業有限公司一號煤礦(簡稱黃陵一號煤礦) 以采煤機記憶截割,液壓支架自動跟機以及可視化遠程監控等技術為核心建成首個有人巡視、無人操作的“智能+可視化遠程干預”采煤新模式,開創了我國煤礦智能化開采1.0 階段;2016年兗礦能源鄂爾多斯公司轉龍灣煤礦、國能寧煤紅柳煤礦等通過引進澳大利亞聯邦科學與研究組織的LASC技術,實現綜采工作面直線度自動找直控制,在相對復雜的地質工作面實現了以“采煤機記憶截割+液壓支架全工作面自動跟機+工作面自動找直”為核心技術特征的“2~3 人巡視,1 人遠程調度指揮”的常態化生產模式,形成了我國煤礦智能化開采2.0 階段;2018 年依托國家重點研發計劃項目“煤礦智能開采安全技術與裝備研發”,開展基于“透明工作面”的智能化開采技術研究,國能神東煤炭榆家梁煤礦(簡稱神東榆家梁煤礦) 實現了基于工作面地質賦存精細化探測和采場開采條件智能感知構建透明自主開采模型的“1 人巡視、自主割煤”無人化智能開采模式,形成了我國煤礦智能化開采3.0 階段。通過煤礦智能化開采的不斷發展,從2010年至今我國智能化采煤工作面已建成超400 個,推動了煤礦采煤工作面少人化、自動化、智能化階段性發展,一方面大幅減少了工作面作業人員,降低勞動強度,另一方面有效提升了工作面生產效率、安全生產水平。
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    智能礦山
    2024年第03期
    560
    166
  • 煤礦綜采工作面裝備快速精準推移與 超前聯動控制技術

    作者(Author)： 馬英, 張德生, 任懷偉, 譚震, 杜毅博, 周杰, 韓哲, 趙叔吉, 文治國

    摘要：采煤是煤礦生產的核心環節,經過近年來煤礦裝備高端化發展,尤其是智能化建設的大力推進,我國采煤工作面開采技術快速發展,液壓支架自動跟機移架、采煤機記憶截割、工作面視頻監控、綜采自動化集中控制、智能化集成供液等技術在條件較好的工作面廣泛應用,初步實現了工作面智能化開采。然而,與國外先進開采水平相比,在開采效能方面尚存較大差距。由于采煤機(進口) 割煤速度快,液壓支架跟機速度慢,導致存在丟架現象。為解決上述問題,筆者研究開發了敏捷供液系統,實現采煤機與液壓支架的快速跟機移架。當前慣導定位技術實現了工作面直線度檢測,但推移千斤頂無法精準到位且故障率高,難以實現液壓支架與刮板輸送機的協同推進;雖然,目前綜采工作面自動化程度較高,但超前液壓支架的自動化程度低,難以實現減人目標,且無法實現自動協同推進。針對上述長期困擾行業的難題,筆者通過對采煤工作面快速精準推移、超前支架與工作面液壓支架的超前聯動技術和裝備進行攻關,設計研發了煤礦綜采工作面快速精準推移與超前聯動控制技術,提升了工作面協同度和開采效率,全面提高了現有工作面推進效率和技術裝備水平,降低了噸煤能耗,提高了煤炭資源開采效率,對實現煤炭資源的智能、高效、綠色開采具有推動作用。煤礦綜采工作面快速精準推移與超前聯動控制技術成果在陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司(簡稱檸條塔煤礦) S1204工作面全面應用,顯著提高了工作面跟機移架速度、直線度管理水平和超前支架推進自動化水平。
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    智能礦山
    2024年第03期
    378
    114
  • 煤礦輔助作業機器人技術與集群應用

    作者(Author)： 王雷, 王新銘, 閆敬旺, 張德生

    摘要：當前,在全國200 余萬名煤礦從業人員中,從事采煤、掘進、運輸、安控等危險、繁重崗位的工作人員占比60%以上,煤炭行業是目前最迫切需要開展機器人替人的高危行業。受限于煤礦井下環境復雜、作業環境惡劣,煤礦機器人的研發應用是特種機器人領域技術難度最大的種類之一。國家安全生產監督管理局于2019 年1 月2 日研究制定公布了2019 年第1 號公告,要求大力研發應用煤礦機器人,并公布了《煤礦機器人重點研發目錄》(簡稱《目錄》),《目錄》列出了針對采煤、掘進、運輸、安控、救援等5 類共38 種煤礦井下機器人。近年來,國家發展和改革委員會、工業和信息化部等多次出臺相關政策,要求大力發展煤礦機器人產品研究,實現對煤礦及重點非煤礦山關鍵地點、重點部位、重大風險的實時監測、智能化作業。礦山領域的特種機器人作為煤礦智能化核心裝備,是國家智能化戰略重心,也是我國“機器人+”應用的重點方向,未來發展潛力大、市場前景廣闊。但總體來看,當前煤礦機器人還面臨諸多技術瓶頸亟待攻關,其自主化、智能化水平還相對較低,同時還面臨著不同種類作業機器人發展水平不平衡、不充分的問題,需要通過科技創新,加快提升煤礦機器人整體研發和應用水平。
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    智能礦山
    2024年第03期
    400
    142
  • 煤礦安全風險隱患綜合一體化智能防控關鍵技術與裝備

    作者(Author)： 李爽, 王鵬飛, 程德強, 黃偉, 周志群, 薛國華, 梁旭, 高金波, 吳長俊

    摘要：煤炭在我國能源消費占比中始終保持主導地位,在實現“雙碳”目標、構建國家新型能源體系中,將長期擔負著能源穩定“壓艙石”和結構調節作用,是關乎我國可持續發展的重要支撐。隨著煤礦智能化建設的推進,一系列智能裝備的成功研制與應用改變了煤礦生產與安全防控模式,由割裂式安全防控轉變為嵌入式協同防控成為行業發展的必然趨勢。如何創新煤礦安全風險隱患排查新模式和新技術,構建適應智能化生產方式的安全管控新機制成為當前行業發展的共性問題和主要現實需求。陜西陜煤黃陵礦業有限公司(簡稱黃陵礦業)與中國礦業大學李爽教授團隊等開展聯合攻關,構建了煤礦安全風險隱患綜合一體化智能防控機制,并完成了系列核心技術創新及示范性成果的轉化與工程應用。該成果的實踐應用,大幅節省了礦井安全治理費用,煤礦安全保障水平明顯提高,增強了員工獲得感、幸福感、安全感,助力煤礦企業實現高質量發展與高安全水平。
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    智能礦山
    2024年第03期
    454
    980
  • 智能化井工煤礦運行與維護管理標準框架

    作者(Author)： 郭佐寧, ?；⒚?/span>, 習曉, 薛忠新

    摘要：智能化煤礦運行與維護管理是保障井上、井下智能化系統常態化運行的關鍵,針對智能化系統運維管理標準體系缺失的現狀,筆者系統分析了我國智能化煤礦運行與維護管理現狀及存在的問題,基于智能化煤礦建設與運行要求,將煤礦智能化系統裝備運維管理劃分為共性基礎、信息網絡平臺、智能控制系統與裝備、運維保障四大類,制定了煤礦智能化系統運維管理標準整體框架,構建了智能化煤礦運維組織架構,并系統闡述了智能化煤礦信息基礎設施、地質保障系統、智能掘進系統、智能采煤系統、智能通風系統、智能防滅火系統等的運維范圍與要求,為建設“四化一庫”的運維管理體系奠定了基礎。
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    智能礦山
    2024年第03期
    552
    174
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