《煤炭科学技术》热文精选 | 一键下载 | “煤矿智能化关键技术成果”

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《煤炭科学技术》热文精选 | 一键下载 | “煤矿智能化关键技术成果”

来源：煤炭科学技术

为赋能煤炭领域的科研工作者迅速把握研究前沿动态，《煤炭科学技术》编辑部从近3年来发表的百余篇“煤矿智能化关键技术”论文遴选出30篇具有前瞻性的论文，以飨读者。

行业视野: 煤炭科学技术
类别; 136个
关键词; 131位
专家; 30篇
论文; 15488IP
点击量; 30124次
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基于数字孪生的倾斜采场装备力学行为测控研究

作者(Author)：解盘石, 杨航, 伍永平, 黄宝发, 林伟典, 易磊磊

摘要：智能化开采是我国大倾角、急倾斜等难采煤炭资源安全高效开采的必由之路。基于数字孪生的大比例物理模拟实验是解决重力−倾角效应下煤岩与装备多维多尺度力学行为与智能控制的有效途径。详细阐述了基于数字孪生技术的大比例采煤工作面物理模拟系统的设计框架、结构特点和测试/检测模式，能够实现采煤过程的数据可视化、人机强交互和工艺自优化等功能。针对传统液压支架在实时监测、预测性维护、设计优化及物理模拟方面所面临的挑战，构建了以液压支架为基础、以数字孪生技术为核心的姿态感知与仿真系统，利用SolidWorks、Maya和Unity3D等软件构建液压支架的数字孪生模型，并通过部署多种姿态感知传感器，采集实体液压支架的姿态数据和受载信息，实现数字孪生模型与实体之间的高精度姿态同步与实时反馈。通过对采集数据的分析处理，从而实现虚拟与现实的映射。最后通过多功能可变角大比例“支架−围岩”系统物理仿真平台进行多倾角下的系统可靠性及稳定性测试，验证了系统的可行性和有效性。

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煤炭科学技术

2024年第12期

54

10
煤炭绿色开发复杂巨系统数智化技术进展

作者(Author)：王国法, 张建中, 刘再斌, 庞义辉, 王佟, 桑聪

摘要：本文分析了当前我国煤炭资源绿色开发面临的新形势和新要求，提出了煤炭资源绿色开发复杂巨系统数智化技术体系，以绿色开发模式为目标，以地质透明化为基础，将煤矿全要素数字化，完成煤矿所有信息的精准实时采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现、自动化运行和智能化服务的数字化智慧体，融合一系列数智化关键技术实现煤炭资源绿色智能柔性开发与管控模式；提炼“数智开采”技术，研发了数字煤矿智慧逻辑模型、复杂变形条件下“采场-装备”双动态系统耦合分析模型、开采设备群健康状态评估与剩余寿命预测模型等关键技术，提出了智慧逻辑模型框架下的开采系统智能化控制方法，智能开采复杂场景综采设备群姿态识别方法、全局最优规划策略及协同控制方法、设备健康状态识别与故障诊断方法；诠释“透明地质”概念，提出了透明地质保障技术路径，研发了精细物探与钻探、围岩条件动态监测、多源高精度数据采集、多源异构数据融合解译等地质透明化技术，创新了静态地质建模、动态地质建模、工作面精准地质保障、多源地质数据解译融合、多属性动态高精度建模、地质信息同步映射、矿山信息模型等地质数字化技术，分析了“透明地质”技术在地下资源开发地质构造探明程度、揭示煤岩物理力学性质、“三场”变化、隐蔽致灾因素预测等应用价值；分析了绿色开采技术，包括绿色减沉与保水开采技术和井上下协同治理与生态修复技术；文中围绕3方面技术进行了案例解析，展望当前形势下，需亟待加速数据驱动下煤炭资源绿色开发与管理变革转型，推动煤炭行业高质量发展进入新阶段。

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煤炭科学技术

2024年第11期

187

39
煤矿智能化建设市场现状及发展趋势研究

作者(Author)：张林, 王国法, 刘治国, 富佳兴, 王丹丹, 郝雅琦, 孟令宇, 张建中, 周兆宇, 张亮, 覃杰

摘要：煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象，也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业机遇和政府支持政策的六维波特钻石模型，宏观分析煤矿智能化建设市场的竞争优势；以2013年—2023年的煤矿数量、产能、采选业固定资产投资及智能化建设总投资、建设成效等历史数据为基础，选取数量指标、产能指标和投资指标等不同维度的数据，计算煤矿智能化建设市场渗透率并进行曲线拟合，根据煤炭企业规模集中度、煤炭产能分布集中度和煤炭企业属性集中度对拟合的曲线进一步修正；为进一步衡量煤矿智能化建设市场活力，以国家首批71处智能化示范煤矿为样本，预测2025年—2035年煤矿智能化市场容量，在难以全面精准获得煤矿智能化全部子系统历年市场数据的情况下，利用SAC、SAM、SAP 3项产品市场统计数据对煤矿智能化市场分析及预测结果进行可靠性验证；根据政策导向、技术现状和建设实际，提出了煤矿智能化建设市场发展萌芽破土、培育试点、示范建设、全面建设和高级智能5个阶段，基于杰弗里摩尔鸿沟理论，分析了智能化建设各阶段特征及早期市场和主流市场特点，发掘了煤矿智能化建设市场鸿沟及其产生因素，给出跨越鸿沟的具体措施。结果表明：我国煤矿智能化建设市场具有强且持续的竞争力；2023年市场渗透率约为4.74%，预计至2026年渗透率将达10%，是社会资本投入黄金时期，可用较低投入撬动未来较高市场份额；煤矿智能化建设市场容量将于2025年突破3200亿元，2035年将累计达到万亿级；当前煤矿智能化建设处于早期市场和主流市场之间的鸿沟区，预计用2—3年时间将完成鸿沟跨越。

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煤炭科学技术

2024年第11期

263

54
矿山行业大模型建设路径探索与应用展望

作者(Author)：王海军

摘要：煤炭是保障能源安全的压舱石。在当前加快发展数字经济、积极稳妥推进“双碳”目标的背景下，煤炭行业亟需深化数字化转型与智能化建设。在此背景下，探索引入大模型技术赋能煤炭行业应用，充分利用行业海量知识数据，加快推动煤炭行业的数字化发展，已成为行业关注的焦点。基于此，梳理了通用大模型技术的发展现状，阐述了大模型技术在多领域的应用现状与成效，介绍了数据处理（清洗、平衡、增强等）、文本分词、预训练与微调、提示词优化、向量嵌入、对齐、检索增强生成等行业大模型关键技术，表明了行业大模型在继承通用大模型“通”的优势的同时又兼具“专”的特点，在推动行业生产力革新和产业升级方面发挥着重要作用。深度剖析了大模型技术在煤炭行业应用面临研发投入成本高、高质量数据搜集难度大、多模态数据融合技术难度高等挑战，从基础设施层、数据资源层、算法模型层、应用服务层、安全可信与测试层、行业生态层六方面详细总结了太阳石矿山大模型为应对上述挑战采取的建设路径以及取得的阶段性成效，最后对大模型技术的发展给煤炭行业带来的生产与技术变革进行了展望，指出矿山行业大模型建设应遵循开源模型与行业数据相结合的路径，发挥大模型的工具属性以赋能业务场景、构建“产－学－研－用”相结合的应用生态，助力矿山行业新质生产力的发展。

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煤炭科学技术

2024年第11期

122

53
透明回采工作面模型构建技术及智能化应用

作者(Author)：王晓辉, 刘再斌, 陈宝辉, 马良, 高耀全, 张东亮, 杜易明, 雷晓荣, 晏俊生

摘要：回采工作面模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提，对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下，回采工作面模型若不能准确描述构造与地层之间的关系，将会影响煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面。以某复杂地质条件的矿井回采工作面为例，开展高精度回采工作面模型构建技术及智能化应用研究。首先，提出地层和断层的构建技术，成功解决了特殊地质现象及逆断层三维空间重值的难题。同时，引入动态更新技术实现了模型的局部动态修正，大幅提升了模型的准确性与实用性。其次，结合实时监测数据，提出智能规划截割与智能地质预测技术，能够有效提高生产决策的精准性与及时性。随后，构建了I030903回采工作面静态模型，并融入局部动态更新技术，将该动态模型应用于煤矿透明地质保障系统，取得了显著的应用效果。结果表明：该建模技术能够快速、准确地模拟任意复杂地质体，为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供便利。经验证，模型误差值均处于0.2 m以下，且0～0.1 m范围内占整体97%。基于透明回采工作面模型的智能规划截割技术有效指导了采煤机的精准开采，而智能地质预测技术则能够在异常情况下自动生成预警信息并及时传达相关人员。该方法为煤矿智能化开采提供了技术支持和保障。

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煤炭科学技术

2024年第11期

72

39
我国煤矿智能化综采开采技术装备应用现状与发展思考

作者(Author)：袁智, 蒋庆友, 庞振忠

摘要：煤矿智能化技术是煤炭工业实现高质量发展的核心技术支撑，而煤矿智能开采技术与煤机装备是煤矿智能化建设的关键。在详细分析我国煤矿智能化建设初级阶段现状和煤矿智能化技术装备发展制约因素的基础上，剖析了采煤机自适应规划截割控制、刮板输送设备智能化综合控制、液压支架电液控制、透明工作面地质保障、工作面直线度监控、工作面人员精确定−位及主动防护、工作面AI识别监测等煤矿智能化开采技术的优势和不足，分析结果表明：煤矿智能化建设需求为高端煤机装备产业发展和产业升级带来了前所未有的机遇，现代信息技术与高端煤机装备的深度融合将革新我国煤炭的智能化生产方式，但各种技术瓶颈依旧制约着其高质量发展，距离煤矿实现“少人化、无人化”开采仍存在较大差距。煤矿智能化建设作为一项“人、机、环、管”协同的系统工程，笔者提出了由打破传统的“单兵作战”理念向秉承“有机智能协同”建设理念来破解当前技术瓶颈的建议，例如：加强高端煤机装备向新−数−智转变攻关、完善地−边−端三级垂直安全管控技术、规划感知引导装置由叠加扩充向有机融合转变、建立设备全生命周期数字化管理系统、引导单机智能向群组协同智能转变等建议，以此推动我国煤矿智能化开采煤机装备技术的高质量发展。

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煤炭科学技术

2024年第09期

243

66
千万吨级综放工作面智能化放煤理论及关键技术

作者(Author)：于斌, 邰阳, 徐刚, 李勇, 李东印, 王世博, 匡铁军, 孟二存

摘要：针对综采放顶煤工作面在智能放煤理论、智能感知与识别关键技术、智能放煤综合决策技术和远程放顶煤智能控制技术方面存在的问题，依托“十三五”国家重点研发计划—— 千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术及示范，开展了千万吨级综放工作面智能化放煤理论及关键技术研究，取得如下成果：①开展了顶板顶煤组合体压缩试验、煤岩组合体破碎块度分布试验和不同顶板−顶煤条件下综放开采放煤相似模拟试验，阐明了顶板顶煤的破碎−运移的相互作用过程；开发了采空区三维激光空间探测技术，证明了群组放煤过程中顶煤“面接触块体成拱现象；开展以采放协调、高回收率、低含矸率为约束条件的特厚煤层多口群组智能放煤数值模拟，确定了群组放煤口数量；综上，为智能放煤工艺优化提供了可靠理论基础。②对工作面煤矸地质信息及物性特征、顶煤放落过程全周期感知要素进行探索研究，形成了包含“顶煤厚度在线探测−煤矸精准识别−煤流动态测量”的综合感知技术体系，为智能化放煤决策技术提供了充分的数据信息支撑。③建立了综放面“人−机−环”多源信息数据库，构建了基于采放时间协调、采放空间协调、采放运能协调的特厚煤层综放面采放协调决策模型，开发了基于Q-learning算法的智能放煤决策软件，形成了基于煤矸识别、顶煤厚度探测和过煤量监测感知，结合煤矸运移时序特征和经验数据的人工智能决策技术。④研发了智能综放面三机位姿高精度惯导监测与控制技术，实现了采煤机、液压支架、刮板输送机的实时定位、姿态监测及动作控制；开发了智能化矿山融合通信调度系统，构建了智能综放远程综合控制平台，成功实现了“远程一键启动”模式的智能放煤。⑤在塔山矿8222工作面，开展了基于探地雷达的顶煤厚度在线探测技术、融合振动−音频−高光谱的煤矸精准识别技术、基于激光三维扫描的放煤量实时监测技术和综放工作面智能化放煤决策软件的应用，现场顶煤厚度探测、混矸率和放煤量的误差分别控制在10.71%、9.32%和7.8%以内，平均每个放煤循环节省时间约30 min，实现了年产1500万t的综放工作面智能高效放煤。

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煤炭科学技术

2024年第09期

149

18
基于矿山工业互联网的选煤厂智能管控体系设计与关键技术

作者(Author)：申斌学

摘要：为实现选煤全流程自动化、数字化与智能化，构建基于矿山工业互联网的选煤厂智能管控体系，搭建了选煤厂智能管控平台并开展生产应用实践。基于选煤厂实时透视化智能管控总体设计目标，建立了包括边缘层、数据中心、矿山工业互联网平台及业务应用等内容的选煤厂智能管控平台体系，设计了数据中心、业务应用等主要模块，研究了选煤大数据治理、BIM驱动数字孪生、精细化智能分选控制等平台建设相关的关键技术，其中选煤大数据治理技术为充分发挥选煤行业的数据价值提供技术支撑，BIM驱动数字孪生技术实现选煤过程的全链条透视化智能化管理，精细化分选控制实现了产品煤质量的实时在线保障，最终建成具有管理体系标准化、业务流程一体化、数据融合协同化的智能管控、快速决策与分析的选煤厂智能管控平台。平台基于矿山工业互联网技术打通生产管理、安全监测、生产控制与辅助决策等系统，对生产过程进行实时透视化监控、调度和控制，实现生产计划的执行、资源的优化配置，并通过下峪口选煤厂进行智能化管控实践，验证了其在选煤全流程智能感知、辅助决策与精准控制等方面的成效，在提高精煤产品质量和精煤回收率的同时，降低了生产成本、人力成本，减少了停机事故。

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煤炭科学技术

2024年第09期

143

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