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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

国家重点研发计划“煤矿智能开采安全技术与装备研发”专题

来源:煤炭科学技术

为总结、宣传和集中报道国家重点研发计划“煤矿智能开采安全技术与装备研发”项目取得的科技成果,促进我国煤矿智能化无人开采技术发展,提升我国煤矿开采效能和安全保障能力,《煤炭科学技术》于2019年第10期组织策划出版了国家重点研发计划“煤矿智能开采安全技术与装备研发”专题,刊登论文11篇,报道了智能化开采技术发展现状与趋势、工作面巡检机器人和顶板来压预警技术等方面的研究进展。

行业视野

采矿

类别

52个

关键词

28位

专家

11篇

论文

6153IP

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  • 作者(Author): 杨俊哲

    摘要:为解决浅埋煤层8.8 m特厚煤层一次采全高安全高效开采的问题,以上湾煤矿首个8.8m超大采高综采工作面12401工作面为研究对象,利用数值模拟、现场实践以及工程类比等手段,在设备配套、围岩控制、回采技术以及信息化方面进行技术攻关,形成了一套8.8m超大采高一次采全高综采关键技术。实践证明:采取的巷道支护、采场矿压监测、三角区顶板控制、支架自动增压补液、防片帮、防漏矸、回采工艺、工程质量控制以及信息化等技术,保证了综采面安全高效回采。8.8m超大采高一次采全高综采设备选型及配套合理,不仅能够满足综采面生产、支护以及运输需要,而且生产能力显著提升。该综采工作面与同煤层7 m大采高综采工作面相比,可多回收煤炭405万t,采出率提高了20.2%。该成套装备、工艺及关键技术的研发和应用,为类似条件下特厚煤层的开采提供技术指导和借鉴。[
  • 作者(Author): 李昊, 季阳, 张晞

    摘要:针对综采液压支架一直以来在横向调斜和平面调偏方面存在的技术难题,对液压支架位姿状态自主调斜调偏技术进行了深入研究。对于各种煤层地质条件下,尤其是煤层顶底板倾角变化大、地质构造发育的工作面,由于不能及时调架,容易造成支架倾斜、错位、挤咬甚至造成倒架事故的现状,结合现有液压支架实际状况,进行了理论分析和判断,建立了调斜调偏理论模型,并通过模型计算对比,找出了现有液压支架调斜调偏技术和装置存在的缺陷和问题。提出了适合综采液压支架本身自主调斜调偏和有利于集中控制的新技术,设计了新的调斜调偏机构。经过在云驾岭煤矿805综采工作面实际应用,取得了初步的效果。该成果解决了液压支架在工作面横向倾斜方向上的位姿状态调斜和平面上的位姿状态调偏等关键技术,进一步完善和扩展了液压支架在各种条件下的位姿调架技术。
  • 作者(Author): 徐亚军, 张德生, 李丁一

    摘要:为了解决现有超前液压支架移架过程中反复支撑破坏巷道顶板和锚网支护系统问题,研制了基于螺旋推进器的全方位行走式超前液压支架,采用换位前移的方式进行移架,避免了现有超前液压支架顺序前移带来的反复支撑问题。分析了现有超前支架存在的问题,介绍了全方位行走式超前液压支架的移架方式,阐述了该种支架的具体结构特点,研究了其力学特性,建立了相关运动学方程,给出了具体算例,为全方位行走支架的行走参数确定提供了理论依据。结果表明:该型支架结构简单、操作方便、行走可靠,仅需改变左右侧螺旋推进器的旋转方式,即可实现前移、后退、侧移和旋转等移动功能,可以解决现有超前液压支架顺序前移带来的破坏巷道顶板和锚网支护系统难题。
  • 作者(Author): 关丙火, 张晋

    摘要:为了提高矿井通信的效率,实现资源共享与优化配置,通过“一网一站”项目的研究,在井下通信系统采用全新的组网模式,将井下交换机采用万兆环网进行连接,并将井下安全监测监控、人员定位、应急广播、视频监控、无线通信等业务统一接入到综合通信分站中,通过现场测试和现场试验网络模式对资源配置提升的效果。研究结果表明:“一网一站”项目采用的井下交换机连接成万兆环网的结构方式,将带宽提高到万兆,并通过“环套环”模式,有效提升数据传输速率;与此同时,井下各终端业务不再独立传输,而是统一接入综合通信分站中,通过一根光纤连接到环网交换机中,达到优化原系统信息传输结构,有效减少煤矿业务重复性投资,实现资源共享的目的。
  • 作者(Author): 苏颖, 李梅, 智宁, 毛善君

    摘要:针对传统地图瓦片传输煤矿一张图空间数据存在定制化显示困难、数据加载不均衡、时间过长等问题,结合煤矿一张图空间数据特点,在分析矢量地图瓦片划分和渲染过程的基础上,发现数据不均衡现象导致瓦片加载效率低,提出了基于数据均衡的非均匀矢量瓦片构建方法。将瓦片划分分解为初划分和再划分2个部分:初划分时,对数据量小于阈值的区域不再产生瓦片,在地图渲染时将直接调用该区域现存缩放层级最大瓦片;再划分时,对初划分所得瓦片集中不符合要求的瓦片进行四等分,使瓦片数据量更均衡。以此保证地物密集区域瓦片划分更细腻,地物稀疏区瓦片格网划分更粗糙。对比了均匀矢量瓦片、要素简化后的均匀矢量瓦片及基于数据均衡的非均匀瓦片的加载效率。原始数据为356 MB,137个图层。试验结果表明,煤矿一张图数据均衡多尺度瓦片与要素简化后的均匀矢量瓦片对比能够加载速度提升2倍以上,可大幅优化用户体验。
  • 作者(Author): 牛剑峰

    摘要:针对综采工作面采煤机自动控制和工作面自动找直等技术难题,分析了现有技术存在的局限性及其缺陷,介绍了传统作业模式,提出了传统设计思维模式存在的问题。将应用技术与现场环境相结合,提出了一种解决煤岩界面识别和工作面直线度检测问题的离线控制系统,提出了基于在工作面上风头工作的悬挂式轨道视频巡检系统技术方案,介绍了现有常用的矿用巡检装置结构形式,进行了视频巡检装置结构设计,详细描述了视频巡检装置工作原理及其应用模式。使用视频巡检装置对煤壁拍摄图像,通过图像灰度识别技术进行煤岩界面辨识与测量,实现采煤机基于煤岩界面数据驱动的自动控制。使用视频巡检装置对工作面液压支架上设置的标签拍摄图像,通过视觉测量技术进行工作面直线度检测,实现液压支架基于工作面直线度检测数据驱动的自动找直控制,从而解决综采工作面无人化的煤岩界面识别和工作面直线度检测2个技术难题。随着综采工作面无人化技术的不断突破与成功应用,也必将推动综采工作面无人化技术的发展与应用。
  • 作者(Author): 张树生, 马静雅, 岑强, 朱宇昌

    摘要:针对煤矿井下综采工作面生产安全、设备运行状况监测等问题,设计了一种柔性轨道式综采工作面巡检机器人系统。重点介绍了该机器人系统的组成结构,分别论述了巡检机器人本体、基站和远程工作站的设计方法,阐述了适用于工作面狭小空间、多弯曲度的柔性轨道组成和结构设计,最后介绍了包括多机器人协作方法等巡检机器人系统的控制软件设计方法。研究表明:该巡检机器人系统监测功能齐全、适应能力强,解决了在煤矿井下工作面有限空间内、复杂工况下的生产监控问题。
  • 作者(Author): 刘俊峰, 唐恩贤, 许永祥, 张玉良

    摘要:针对黄陵矿区及条件类似工作面大采高智能化开采煤壁控制现状,尤其是在片帮预警、智能控制等方面的难题,考虑智能化开采和综合机械化开采的工艺区别,从工作面设计、工作面设备参数确定、护帮参数优化、传感器方案、控制方案等5个方面,在预防、发展、防护3个阶段进行考虑和设计智能化开采煤壁控制方案。优化了液压支架护帮机构及护帮控制方式,设计了护帮板精准控制工艺,建立了基于片帮影响因素的工作面煤壁片帮预警模型,提出采用视频监控、太赫兹扫描和人员定位技术,结合工作面设备集中控制系统的工作面片帮防护体系,形成了大采高智能化开采煤壁全过程精准控制技术。将片帮控制技术纳入工作面智能化开采控制系统,有效解决了智能化开采煤壁控制难题,支架工由5人操作减少为无人操作,1人巡视,在黄陵矿区二号井顺利实施了大采高智能化开采,工作面年产量达到600万t。

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