《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; 15490IP
点击量; 30124次
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深地煤炭资源安全高效智能化开采关键技术与实践

作者(Author)：李伟, 孙希奎

摘要：深地煤炭资源地质赋存复杂，智能化开采是深地资源安全、高效、绿色发展的必由之路。智能化开采成套技术与装备能否适应千米深井复杂地质环境、控制围岩稳定并驱动装备跟随煤层自动推进是影响煤炭安全高效开采、减少作业人员、降低劳动强度的关键。山东能源集团聚焦千米深井智能化开采围岩控制理论，提出了以强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合为核心的支架−围岩智能耦合关系，并形成与之相适应的智能耦合控制逻辑；为突破超大采高智能综采开采工艺及超高煤壁围岩控制技术瓶颈，提出了超大采高液压支架工作阻力“双因素控制法”，发明了三滚筒采煤机及其配套开采方法，研制了与超大采高智能综采相匹配的液压支架及配套系统；针对超大采高综放开采智能化放煤理论与围岩控制难题，提出超大采高综放支架−围岩耦合协调采放空间控制方法，创新了超大采高综放“马鞍形”开采工艺，研制了7 m超大采高智能综放开采液压支架及配套系统；研发了无反复支撑、快速循环自移的单元式超前支架，解决了回采巷道超前支护距离长、支护技术与装备适应性差的问题；开发了基于惯导和精准地质模型的智能采煤控制系统，解决了深部矿井工作面设备智能控制及困扰连续生产的难题；搭建了千米深井智能化开采综合管控平台，实现了千米深井重大灾害多源异构数据融合与管控。上述核心技术在山东能源集团赵楼煤矿7302工作面、东滩煤矿3308工作面等多个工作面进行了智能化开采示范建设，取得了良好的应用效果，所获成果整体推动了我国深地煤炭资源安全高效智能化开采水平，可以为类似矿井智能化工作面建设提供理论与技术借鉴。

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煤炭科学技术

2024年第01期

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冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采

作者(Author)：王国法, 潘一山, 赵善坤, 庞义辉, 何勇华, 魏文艳

摘要：冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题，系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势，深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面，全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题，研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备，利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果，结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法，构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理，提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析，基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警，并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制，实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面，分析了冲击地压智能防控技术的研发重点，提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。

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煤炭科学技术

2024年第01期

444

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基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统设计与应用

作者(Author)：崔耀, 叶壮

摘要：当前采煤机控制系统难以应对井下工作面复杂工况，采煤机智能调高调速控制的实现面临三大技术难题：传统4G、WiFi等无线通信技术的数据通信能力不足、集中式云计算平台的数据处理协同性低、割煤控制需要较多的人工干预辅助。为促进采煤机以及整个综采工作面的智能化发展，从解决采煤机5G通信、云边端协同、智能调高调速控制等关键技术出发，研制了一种基于5G+云边端协同技术的采煤机智能调高调速控制系统，对系统采用的5G通信技术和云边端协同技术进行了详细阐述，对采煤机智能调高调速控制系统的硬件平台和通信网络进行了介绍。采煤机智能调高调速控制系统采用基于特征级融合和决策级互补的多模态融合煤岩分布识别模型，并且在煤岩分布识别技术的基础上通过“记忆割煤+煤岩分布识别干预”的采煤机智能调高调速控制策略进行截割控制。在神东保德煤矿81309工作面对该控制系统进行了为期2个月的应用测试。测试结果发现：采煤机实时通讯丢包率约为0.003%，采煤机到集控中心之间的端到端平均通信时延下降了75%，采煤机滚筒故障率下降了约42%，前部刮板输送机煤炭混矸率下降了42.9%，验证了该采煤机智能控制系统及硬件平台的实用性及可行性。该项工作提高了采煤机控制的智能化程度和可靠性水平，能够进行推广与应用，促进综采工作面的智能化发展。

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煤炭科学技术

2023年第06期

500

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中国煤炭开采技术及装备50年发展与创新实践——纪念《煤炭科学技术》创刊50周年

作者(Author)：王国法, 杜毅博, 徐亚军, 任怀伟, 张德生, 庞义辉

摘要：回顾《煤炭科学技术》杂志推动和见证中国煤炭开采技术及装备50年发展与创新实践的发展概况，阐述从煤矿机械化到煤矿智能化的创新历程并重点分析采煤机装备技术研发支撑煤炭开发工艺变革，综述煤矿装备智能化迭代发展并提出煤矿装备智能化发展思路。煤炭开采技术历经炮采、普通机械化开采、综合机械化开采、智能化开采4次重大技术变革，实现了煤炭生产力的巨大进步。采煤机装备研发支撑煤炭开发工艺变革，液压支架支护理论、设计方法、支架架型结构和制造技术的创新支撑实现我国液压支架产品由低端到高端的突破；采煤机制造工艺、机型适应性和监控系统等短板技术攻坚取得重大进展，采高0.8～9.0 m全系列采煤机满足我国煤矿高效生产要求，智能化水平不断提升；大运量长运距工作面刮板输送机关键技术不断突破，450 m超长工作面大运量刮板输送机可靠运行，智能变频一体机传动代替传统CST等传动，节能近30%；大运量带式输送机永磁直驱、芳纶带和无基础带式输送机结构等技术创新具有节能、可靠和智能的显著优势；电液控制和无人化智能开采控制技术快速发展，国产化SAC型液压支架电液控制系统、SAM型工作面自动化系统和SAP型智能供液系统广泛应用；“掘锚一体机+锚运破+大跨距转载”掘锚一体机系统、悬臂式掘锚护一体机+临时支护系统和TBM全断面硬岩掘进系统，解决了采掘失衡难题；智能变频节能传动支撑矿山节能，采煤机装备全面国产化创新与智能制造能力快速提升，研发的30多种煤矿机器人在陕煤柠条塔煤矿集群应用，取得良好效果。煤矿智能化技术快速迭代发展，分析了煤矿数据流分类与关联，提出了煤矿智能化总体技术架构与“分级抽取-关联分析-虚实映射”的数据处理基础理论，综述了煤矿智能化系统耦合与迭代开发进展以及煤矿智能化技术标准体系建设进展，提出包括构建以“煤智云”为基础的数据价值生态，推进复杂条件智能开采工艺与装备及煤矿机器人集群研发，建设系统智能与人文智慧融合的煤矿智慧生态的煤矿智能化发展思路，为企业高质量发展指明了技术方向。

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煤炭科学技术

2023年第01期

2333

1098
矿井智能通风理论与技术研究进展

作者(Author)：周福宝, 辛海会, 魏连江, 时国庆, 夏同强

摘要：矿井智能通风是我国矿山智能化建设的安全保障。为实现矿井通风智能化，基于“平战结合”原则提出了井下通风人-机-环综合信息流智能感知与交互控制的理念。并从矿井智能通风理论及架构、矿井智能通风精准监测预警、矿井通风网络实时解算、矿井通风故障诊断与智能决策等4个方面论述了矿井智能通风系统平台架构，通风参数精准监测新型传感器研制与布置策略优化，通风参数信息流处理方法，风网解算方法，矿井气候与通风网络耦合解算，风网解算响应与控风决策，矿井通风故障源和故障原因诊断，智能通风灾变决策关键模型等基础理论与核心技术研究进展；同时提出了全断面风量直测新方法，消除井巷断面风速分布不均导致的点风速测风误差；发展了热湿耦合的风阻自适应调节风网实时解算模型，提高了风网实时解算精度与智能通风日常运行的稳定性；建立了基于全尺寸灾变试验数据的场-区-网耦合数值解算方法，构建了煤与瓦斯突出、火灾与瓦斯爆炸的灾变演化模型，突破了矿井智能通风系统的灾变自主决策与控制的方法瓶颈；结合矿井智能通风实施案例，详细阐述了矿井智能通风在精准测风、通风设施与装备联动控制、智能防火防尘等方面的现场实施与运行过程，指出了矿井智能通风建设存在的问题与发展趋势。

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煤炭科学技术

2023年第01期

635

723
多机械臂煤矸石智能分拣机器人关键共性技术研究

作者(Author)：马宏伟, 张烨, 王鹏, 魏小荣, 周文剑

摘要：依据我国煤矿智能绿色发展战略，深入分析了国内外智能拣矸系统的研究现状，指出研发适用于井下的多机械臂煤矸石智能分拣机器人是破解煤矸分拣难题的重要发展方向，凝练了直接影响和制约我国煤矸石智能分拣高质量发展的“煤矸石准确识别、精准跟踪和可靠抓取、多目标任务多机械臂协同分拣”三大关键共性技术难题，并给出了解决思路和方法。针对煤矿井下煤矸石被煤泥严重包裹识别难，提出了“X射线+视觉”煤矸石识别与匹配方法、基于点云数据的煤矸石抓取特征提取方法，实现目标矸石的快速识别和最优抓取特征提取；针对煤矸石形态各异、动态环境抓取难，提出了基于ORB+BEBLID特征的FLANN动态目标高效匹配方法、基于FDSST的动态目标精准跟踪方法、基于三环PID的机械臂同步跟踪轨迹规划方法，实现机械手对高速传输的动态矸石稳定抓取；针对煤矸石随机分布、障碍多、多机械臂任务分配难，提出了改进匈牙利算法的多机械臂动态空间协同分拣方法，确保系统收益的前提下实现多机械臂在动态空间中高效协同工作。现场工业性试验研究结果表明，针对三大关键共性技术所提出的方法能够有效破解煤矸石高效识别和抓取特征提取、机械臂动态目标同步跟踪稳定抓取、多机械臂高效协同分拣等难题，通过构建完整的多机械臂煤矸石智能分拣机器人系统，提高了煤矸石智能分拣系统的可靠性和分拣效率。

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煤炭科学技术

2023年第01期

492

464
煤矿智能双重预防机制与智能安全管控平台研究

作者(Author)：李爽, 贺超, 鹿乘, 许锟, 薛广哲

摘要：当前，我国工业生产正面临智能化的技术革新，煤炭行业也同样处于智能化建设的浪潮之中。煤矿智能化的技术革新催动着煤矿安全管理迈入智能化，以安全风险智能管控为方向的煤矿智能化安全是智能煤矿建设的安全前提和安全保障。针对煤矿生产安全风险防控关键问题，首先明晰了双重预防机制的基本逻辑及存在的不足。双重预防机制是通过超前辨识安全风险，制定相应管控措施，并结合隐患排查闭环处理程序来防治严重生产安全事件发生的一套行之有效的安全管理方法。其不足在于未将风险的动态变化特性充分考虑。在分析双重预防机制不足的基础上，系统阐述了智能化安全管理要求下的智能双重预防机制逻辑及其优点。智能双重预防在原有固有风险分级管控基础上，实现对剩余风险的动态评估、预测预警，从而在风险真正失控之前采取相应管控措施，避免隐患出现。以安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制管理方法为基础，提出智能双重预防机制及智能安全管控平台，并论述了其系统架构、运行逻辑及建设基础。对于安全管理工作而言，智能安全管控平台科学回答了哪个人、什么时候、到哪里、检查什么等一系列问题，在对各个风险定期全覆盖管控的基础上，实现了不同风险等级的差异化资源投入和对隐患的及时、超前管控，在提高安全管理绩效的同时，使得各项安全管理活动简单化。在管控平台的基础上，讨论了平台所需的关键技术。包括全面安全数据数字化、采集与传输，全面安全数据的存储与管理，基于安全管理场景的智能算法模型，智能化硬件与管控平台的集成，以及基于CPS或数字孪生的数据可视化展示与远程交互技术。以双重预防机制为基础，提出智能双重预防机制及智能安全管控平台，在安全资源精益配置的基础上实现对安全风险的超前管控，进而从根本上提升企业安全水平，实现本质安全。

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煤炭科学技术

2023年第01期

518

460
带式输送机智能化关键技术现状与展望

作者(Author)：王海军, 王洪磊

摘要：带式输送机是煤炭主运输系统的关键装备，带式输送机的智能化是矿井煤炭安全高效运输的重要保障，对于提升煤矿安全水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。在新技术革命的推动下，带式输送机智能化领域处于加速发展阶段，信息系统平台、智能控制、测量感知等智能化关键技术不断取得进展，呈现多点突破、全面发展的态势，但相关技术在煤矿企业多为试验性应用，未得到普遍推广。综述了近年来带式输送机智能化关键技术的发展情况，分析了工程应用中存在的问题，指出了带式输送机智能化关键技术的发展趋势。首先，概括介绍带式输送机智能化的发展历程，重点阐述不同承载方式的带式输送机的技术特点及对智能化发展的技术要求；然后，以托辊式带式输送机为对象，分别介绍带式输送机节能运行技术、煤流量感知技术、健康状态监测技术和安全保障技术等智能化关键技术的研究现状，梳理了计算机视觉、大数据分析、智能控制与决策等技术在工程中的应用情况，对存在的问题及未来发展趋势进行讨论；最后，结合对国内外相关技术研究成果的分析，从智能化监测与控制研究的角度出发，指出了带式输送机变频节能控制、非接触式煤流智能感知、基于多源信息融合的透明输送和虚拟现实等智能化关键技术的研究方向。

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煤炭科学技术

2022年第12期

708

1013