煤矿智能化综述及关键技术_中国煤炭行业知识服务平台

煤矿智能化综述及关键技术

2020年2月25日，国家发展改革委、国家能源局、应急管理部、国家煤矿安监局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部共同印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，文件的发布实施对于推进煤炭行业转型升级、促进煤炭工业高质量发展具有重要意义。

行业视野: 智能化
类别; 108个
关键词; 79位
专家; 25篇
论文; 35508IP
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煤矿智能化标准体系框架与建设思路

作者(Author)：王国法, 杜毅博

摘要：煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。建立健全煤矿智能化标准体系，强化基础性、关键共性标准的制修订是智能化煤矿建设基础和指南。针对煤矿智能化标准建设仍处于初级阶段，缺乏统筹规划顶层设计，造成交叉规定，规范不明确及重复建设等问题，构建煤矿智能化标准体系框架，提出煤矿智能化标准体系建设路径，为智能化煤矿标准体系完善及技术发展提供参考。首先对煤矿智能化标准体系建设现状及其立项与发展情况进行分析，并通过对比工业互联网标准体系，明确煤矿智能化标准体系建设需求和重点任务；在深入研究煤矿智能化技术架构的基础上构建煤矿智能化标准体系总体框架，包括总体类标准、设计规划类标准、基础设施与平台类标准、煤矿智能化系统类标准、智能装备与传感器类标准、评价及管理类标准、安全与保障类标准7个部分，并分析各类标准研究方向；基于煤矿智能化标准体系框架对其中重点领域研究和标准制定任务进行分析阐述，提出详细的智能化标准建设方案；最终对煤矿智能化标准体系建设的思路和关键任务进行分析，明确建设目标和方向，提升煤矿智能化标准的整体支撑作用，促进煤炭产业发展。

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煤炭科学技术

2020年第01期

4025

4720
煤矿智能化开采技术创新与发展

作者(Author)：范京道

摘要：为了实现煤矿"机械化换人、自动化减人",加快提升煤矿灾害防治技术水平和安全科技保障能力,结合陕煤集团黄陵矿业公司中厚煤层智能化无人综采技术的成功实践经验,介绍了研发机架协同"割三角煤"工艺,超前支架远程监控系统,远程操作系统,工作面视频监控等关键技术,科学分析推广应用该套技术可能面临的主要问题及制约因素,指导该套技术的全面推广应用;同时,有针对性地对今后智能化综采技术的科研攻关重点和创新发展方向进行了展望。

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煤炭科学技术

2017年第09期

817

783
煤炭企业智慧矿山建设指标体系研究

作者(Author)：邱硕涵, 谭章禄

摘要：智慧矿山建设是当前煤炭企业推进两化融合的必经之路，但由于企业对自身智慧矿山建设情况的了解不足，导致在智慧矿山建设中存在盲目、低效的显现。为了帮助企业正确认识自身智慧矿山建设程度,首先对智慧矿山的基本体系进行阐述研究，构建智慧矿山建设体系，提出衡量智慧矿山建设程度的指标体系。之后对智慧矿山的建设的逻辑体系进行研究梳理，提出智慧矿山的阶段性建设思路。并以智慧矿山的建设阶段划分为指导，将智慧矿山的建设程度分为数字矿山、感知矿山和智慧矿山3个等级，以此衡量企业智慧矿山的建设程度，以期帮助企业加强对自身智慧矿山建设情况的认识。

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煤炭科学技术

2019年第10期

846

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智慧露天矿山建设基本框架及体系设计

作者(Author)：张瑞新, 毛善君, 赵红泽, 郭苏煜, 贾宏君, 赵学彬, 孙健东, 王群, 李淋, 马远平, 王宇新, 郭帅, 鲍海明, 林钰淇

摘要：针对我国当前露天矿信息化建设中存在的信息孤岛，各生产部门无法高效协同实现数据资源共享、生产装备自动化程度低、对安全的自动判断和预警不足等问题。在对国内外智慧矿山发展趋势研究基础上，提出了智慧露天矿山定义，智慧露天矿山层次间关系、智慧露天矿山建设原则和分期建设的“1+4”智慧化系统，即：1个基础平台是露天矿山基础支撑智慧化系统，4个业务系统是指露天矿山时空演化智慧化系统、露天矿山设备及工艺智慧化系统、露天矿山生产计划与工程管理智慧化系统、露天矿山综合管理智慧化系统，智慧露天矿总体构架、体系结构和技术框架，规划了各个系统的重点建设内容及项目构成、实现途径和分期目标。指出了智慧露天矿山建设体系主要由保障体系、标准规范体系、关键技术、决策体系、信息基础支撑体系、时空演化支撑体系、生产设备与环节管控体系、生产计划与施工协作体系、综合应用管理服务体系组成，同时提出了智慧露天矿山建设就是以云计算、大数据、物联网及矿业工程专业技术为基础，利用物联网技术实现“人-人”、“人-物”、“物-物”深度互联能力；基于统一网络传输标准，使爆破、采装、运输、排土、环境等监控系统与机电设备管理、调度通信、工业电视等安全生产技术管理系统得以有机汇接，实现信息共享；利用云计算和大数据技术，对矿山海量数据进行挖掘分析并及时响应，为矿山各管理层面决策提供数据支持；建立统一的矿业协同平台，使矿山爆破、采装、运输、排土等部门协同工作，打破信息孤岛，实现露天矿山系统的分布式协同工作，最终实现信息采集全覆盖、数据资源全共享、统计分析全自动、业务管理全透明、人机状态全监控、生产过程全记录，形成完整统一的时空框架和信息系统，提高各业务部门的多元信息融合、共享和生产系统的协同效率，实现矿山的绿色、安全、高效生产。

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煤炭科学技术

2019年第10期

4058

3266
综采工作面智能供液技术及发展趋势

作者(Author)：李然

摘要：为了系统归纳煤矿综采工作面供液系统技术的研究成果，促进综采供液技术向智能、高效、绿色发展，采用综合分析方法，对国内外综采工作面智能供液技术发展现状进行了全面总结和归纳。探讨了智能供液控制技术、高压大流量乳化液泵技术、工作介质质量综合保证技术、安全节能高效供液技术4个方面的关键技术的研究和应用。供液系统智能控制基础是以工作面开采工艺为基础的流量需求函数，通过电液控制系统传递给供液系统，实现用液需求的预知预判和及时响应。攻克了基础材料和基础工艺等共性技术难题，创新了动力端和液力端结构，研制适用于7 m大采高工作面的乳化液泵，流量达到630 L/min，压力达到40 MPa。研究乳化液自动配比、浓度在线监测和矫正、多级过滤技术和水处理技术为一体的工作介质质量综合保障技术。重点围绕综采智能供液系统大功率、高压力、高载重的显著特点，探索了以远距离供液技术、永磁直驱技术以及主管路爆管保护技术为基础的安全节能高效保障技术。提出了随着智能、绿色开采技术的不断发展和完善，纯水供液技术、智能生命周期管理以及远距离集中供液中心等将会成为热点研究方向，并最终形成综采智能供液技术体系和标准。

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煤炭科学技术

2019年第09期

980

696
煤矿智能化(初级阶段)研究与实践

作者(Author)：王国法, 刘峰, 孟祥军, 范京道, 吴群英, 任怀伟, 庞义辉, 徐亚军, 赵国瑞, 张德生, 曹现刚, 杜毅博, 张金虎, 陈洪月, 马英, 张坤

摘要：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、安全的能源，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。

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煤炭科学技术

2019年第08期

6733

9959
透明工作面的概念、架构与关键技术

作者(Author)：王存飞, 荣耀

摘要：为了提升工作面开采的自动化智能化程度，根据工作面开采自动化、智能化的发展趋势，针对一些煤矿企业在自动化智能化工作面建设过程中存在的待采区信息不明、生产过程决策缺乏足够客观数据依据等问题，探讨了基于物联网、虚拟现实等新型技术的透明工作面概念、4层技术架构及其建设意义。在分析煤矿企业自动化智能化开采特殊要求的基础上，提出了透明工作面建设的4层全域模型。从智能应用层、信息层、传输层与感知层4个层次对整个透明工作面的架构进行了设计，并分别对透明工作面建设的全域模型及其建设过程中所需的激光扫描、地质勘探、惯导、工况传感、虚拟现实等关键技术进行了详细描述。最后对透明工作面建设中感知技术瓶颈制约高层智能应用发展的现状与挑战进行了总结，结果表明，基于物联网与虚拟现实技术架构的透明工作面模型，对煤矿企业工作面开采的自动化与智能化建设具有一定的指导意义和参考价值。

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煤炭科学技术

2019年第07期

1312

873
综采工作面煤层装备联合虚拟仿真技术构想与实践

作者(Author)：谢嘉成, 王学文, 杨兆建, 李娟莉, 刘阳, 葛星

摘要：当前综采工作面煤层和装备都是分开建模，缺少将两者的运行关系进行融合的方法和案例，导致构建的虚拟生产系统与实际情况偏差过大。利用虚拟现实软件Unity3D的物理仿真引擎，对虚拟装备之间和装备与虚拟煤层之间的相互作用关系进行编译，获得关键的运行信息、特征和状态，目的是实现“煤层+装备”的联合虚拟仿真运行。基于逆向重构技术与Mesh网格碰撞体技术建立由虚拟固有煤层和虚拟实时更新煤层两部分组成的虚拟煤层仿真系统，对装备进行协同仿真，建立装备与煤层虚拟作用模型，研究与煤层底板直接进行作用的装备行为的仿真方法，包括刮板输送机虚拟铺设、液压支架群虚拟支撑和采煤机虚拟截割煤层顶底板。以井下地质探测数据点为基础按循环点和装备点逆向重构出固有煤层，根据采煤机实时前后滚筒截割轨迹对虚拟煤层数据信息进行更新，煤层实时信息也同时反向作用于装备运行，真实再现煤层环境下装备自适应推进过程。该方法将装备与煤层建立可靠的联系，为构建实时运行数据驱动的综采工作面生产系统虚拟镜像提供技术支撑。

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煤炭科学技术

2019年第05期

857

659