“智能化煤矿建设关键技术”专题（《煤炭科学技术》）

来源：《煤炭科学技术》2020年第7期

2020年3月2日，国家发展改革委、国家能源局等八部委联合印发了《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加快推进智能化煤矿建设，构建智能+绿色煤炭工业新体系，实现煤炭资源的智能、安全、高效、绿色开发与低碳、清洁、高效利用，促进煤炭工业高质量发展具有重要意义。

为促进煤矿智能化技术成果交流与理论实践进步，推进我国煤矿智能化建设进程，进一步发挥《煤炭科学技术》的学术交流平台和桥梁纽带作用，组织策划了“智能化煤矿建设关键技术专题"，组约国内煤矿智能化技术研究与应用领域的专家、学者撰稿，报道了煤矿智能化技术体系研究与工程应用、智能化煤矿顶层架构设计、智能化煤矿建设路线、智能开采关键技术、5G关键技术、煤矿机器人技术等方面的研究与工程应用进展。本次专题收稿145篇，录用稿件49篇，限于版面，2020年第7期刊登28篇论文，其余稿件将择期在机电与智能化栏目中刊登。

在此衷心感谢各位专家为此专题撰稿，特别感谢《煤炭科学技术》杂志主编王国法院士、中国矿业大学校长葛世荣教授在专题策划、组稿方面给予的大力支持，同时感谢中国煤炭科工集团、中国矿业大学(北京)、陕西煤业化工集团、神东煤炭集团、兖矿集团、同煤集团、平煤集团、郑州煤矿机械集团、陕西延长石油集团等对专题给予的关注与支持!

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行业视野: 智能化
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【视频】王国法院士推荐“智能化煤矿建设关键技术专题”

作者(Author)：王国法

摘要：点击“相关视频”，收看王国法院士对“智能化煤矿建设关键技术专题”的推荐。该专题刊登于《煤炭科学技术》2020年第7期。

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【视频】葛世荣校长推荐“智能化煤矿建设关键技术专题”

作者(Author)：葛世荣

摘要：点击“相关视频”，收看葛世荣校长对“智能化煤矿建设关键技术专题”的推荐。该专题刊登于《煤炭科学技术》2020年第7期。

煤炭科学技术

2020年第07期

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“智能化煤矿建设关键技术及工程应用”专题所有论文批量下载

摘要：2020年3月2日，国家发展改革委、国家能源局等八部委共同印发了《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加快推进智能化煤矿建设，构建智能+绿色煤炭工业新体系，实现煤炭资源的智能、安全、高效、绿色开发与低碳、清洁、高效利用，促进煤炭工业高质量发展具有重要意义。　　为促进矿山智能化技术成果交流与理论实践进步，推进我国煤矿智能化建设进程，进一步发挥《煤炭科学技术》的学术交流平台和桥梁纽带作用，组织策划了“智能化煤矿建设关键技术及工程应用专题"，组约国内煤矿智能化技术研究与应用领域的专家、学者撰稿，报道了煤矿智能化技术体系研究与工程应用、智能化煤矿顶层架构设计、智能化煤矿建设路线、智能开采关键技术、5G关键技术、煤矿机器人技术等方面的研究与工程应用进展。本次专题收稿145篇，录用稿件49篇，限于版面，2020年第7期刊登28篇论文,其余稿件将择期在机电与智能化栏目中刊登。在此衷心感谢各位专家为此专题撰稿，特别感谢《煤炭科学技术》杂志主编王国法院士、中国矿业大学校长葛世荣教授在专题策划、组稿方面给予的大力支持，同时感谢中国煤炭科工集团、中国矿业大学(北京)、陕西煤业化工集团、神东煤炭集团、兖矿集团、同煤集团、平煤集团、郑州煤矿机械集团、陕西延长石油集团等对专题给予的关注与支持!　　为了保证专题论文的时效性，《煤炭科学技术》编辑部已将专题论文进行网络首发，广大读者可通过识别二维码免费下载阅读专题论文。王国法：煤矿智能化(初级阶段)技术体系研究与工程进展葛世荣：我国智能化采煤技术现状及待突破关键技术孟祥军：千万吨级矿井智能化综采成套装备及关键技术鲍永生：特厚煤层综放工作面智能控制关键技术研究张建国：深部煤层智能化综采工作面关键技术研究罗开成：综采工作面智能开采关键技术实践吴群英：智慧矿山顶层架构设计及其关键技术范京道：基于5G技术的煤矿智能化开采技术研究与探索李首斌：煤炭工业互联网及其关键技术钱建生：智能煤矿建设路线与工程实践程建远：智能透明开采工作面地质模型梯级优化的试验研究王海波：矿山物联网的泛在特征分析与泛在能力建设蒋卫良：煤流系统智能化调速无人化系统关键技术高士岗：煤矿智能一体化辅助生产系统及关键技术赵国瑞：煤炭智能开采初级阶段问题分析与5G应用关键技术张帆：智慧矿山数字孪生技术研究综述杜毅博：智能化煤矿大数据平台架构及数据处理关键技术研究许永祥：特厚坚硬煤层超大采高综放首采面智能化技术研究路正雄：基于数据驱动的综采装备协同控制系统架构及关键技术翟国栋：基于双目视觉的煤矿救援机器人研究进展与发展趋势李森：综采工作面巡检机器人关键技术研究程健：煤矿巷道机器人管线视觉辅助定位与导航方法研究陈杨阳：我国煤矿运输机器人发展趋势及关键技术胡而已：煤矿机器人视觉系统防尘除尘方法研究阎俊豪：智能矿山车联网体系架构与关键技术辛中华：智能煤矿电磁环境及电磁兼容标准架构刘鹏：于时空约束的瓦斯事故知识库构建及预警推理雷晓荣：智能开采“孔—井—地”一体化钻探测量系统及关键技术

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煤矿智能化(初级阶段)技术体系研究与工程进展

作者(Author)：王国法, 任怀伟, 庞义辉, 曹现刚, 赵国瑞, 陈洪月, 杜毅博, 毛善君, 徐亚军, 任世华, 程建远, 刘思平, 范京道, 吴群英, 孟祥军, 杨俊哲, 余北建, 宣宏斌, 孙希奎, 张殿振, 王海波

摘要：煤炭是可以实现清洁高效利用的最经济、最可靠的能源，煤炭资源的智能、安全、高效开发与低碳清洁利用是实现我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。基于我国煤矿智能化初级阶段的发展要求，开展了煤矿智能化技术体系研究和工程建设。进行了智能化煤矿顶层设计研究，以“矿山即平台”的理念将智能化煤矿整体架构分为设备层、基础设施层、服务层与应用层，实现煤矿生产、安全、生态、保障的智能化闭环管理；针对智能化煤矿存在的信息孤岛问题，开展了多源异构数据建模、特征提取与数据挖掘等技术研究，研发了基于数据驱动的信息实体建模与更新技术；研究了智能化煤矿高精度三维地质模型构建方法，提出了基于地质模型动态更新的煤层厚度自适应截割控制方法；研发了工作面采掘接续智能设计技术，实现了接续工作面图纸、规程、规范的智能设计，大幅降低了采掘接续过程中的重复劳动；研究了掘锚一体机的位姿检测与导航技术、自动打锚杆技术、自动铺网技术、巷道三维建模与质量监测技术，探索了基于远程视频监控的巷道智能高效掘进技术与装备；以“有人巡视，无人操作”为特征的智能化开采工作面在全国逐渐推广应用，开展了基于三维地质模型动态更新的采煤机自适应截割技术研发与实践，在部分矿区取得较好的试验效果。较详细的阐述了神东矿区、兖矿集团、同煤集团、阳煤集团、淄矿集团、新汶集团等国内大型煤炭生产企业现阶段在智能化煤矿建设中取得的阶段性成果，从技术研发与现场实践相结合的角度分析了智能化煤矿建设过程中存在的主要技术难题与发展方向。进行了煤矿智能化标准体系研究，提出了煤矿智能化标准体系框架，起草制定了“智能化煤矿分类、分级技术条件与评价指标体系”、“智能化综采工作面分类、分级评价技术条件与指标体系”等相关标准，为智能化煤矿建设提供标准支撑。

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我国智能化采煤技术现状及待突破关键技术

作者(Author)：葛世荣, 郝尚清, 张世洪, 张幸福, 张林, 王世博, 王忠宾, 鲍久圣, 杨小林, 杨健健

摘要：自实现机械化采矿后，进一步实现智能化以解放矿工就成为世界采矿界的科研目标。在回顾智能化采煤技术发展历程的基础上，对我国智能化采煤技术研究与应用现状进行系统回顾分析，并对未来待突破的关键技术进行展望。首先，介绍了智能化采矿技术的发展历程，概述了动力化、自动化、信息化等发展阶段对采煤工作面的要求，进而提出了智能化采煤工作面的基本要求；其次，从科研计划研究、国内学术论文发表、相关专利授权以及国内煤矿实践探索等方面，对我国智能化采煤技术的创新现状进行分析与总结。结果显示我国从“十一五” 起就开始重视智能化采煤技术的研究，通过10余年的大力发展，批准了近10个与采煤智能化技术有关的国家重点研发计划项目，同时产生一大批学术论文和授权专利，这些创新成果形成了薄煤层、中厚煤层、大采高与超大采高、特厚煤层等4种智能化采煤基本模式，并建成了近200处不同层次的智能化采煤工作面；再次，从采煤机、液压支架、刮板输送机、带式输送机、巷道集中监控技术等5个方面，归纳了在初级智能化采煤工作面上已成熟应用的35项智能控制技术；最后，针对复杂条件下的智能化采煤工作面技术难题，提出了有待进一步研究突破的精准定位、煤岩识别、智能支护、自主纠偏和智能煤流感控等5项智能化采煤关键技术，并给出相应的技术突破思路。通过调研分析，认为我国现阶段的智能化采煤装备技术总体已达到自主化、成套化、实用化的国际先进水平，未来还需进一步提高智采工作面的自主能力和适用范围。

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千万吨级矿井智能化综采成套装备及关键技术

作者(Author)：孟祥军, 李明忠, 孙计爽

摘要：针对国内3~4 m煤层生产效率低、采煤机割煤速度慢、液压支架自移跟机可靠性差等问题，根据转龙湾煤矿Ⅱ-3号煤层233采区煤层赋存情况，为了实现转龙湾煤矿一矿一井一面的千万吨级智能化矿井建设目标，开展了3~4 m厚煤层液压支架、采煤机、刮板输送机等成套装备一体化设计，确定了成套装备的技术参数和关键结构，研制了高可靠性、智能化成套装备，突破了基于惯性导航系统的综采工作面直线度精确检测技术、采煤机记忆截割智能控制技术、基于煤流负荷模型的刮板输送机智能调速技术、工作面端头联合支护技术等关键技术，实现了采煤机自主定位、记忆截割，液压支架自动跟机移架、推移刮板输送机和自动矫直，刮板运输机智能柔性变频调速，2巷超前液压支架协同推进，设备列车的自动控制和快速自移。结果表明，上述关键技术保障了综采装备的成套协同作业和连续回采，工作面具备了年产1 000万t的水平，大幅减少了采煤工作面的操作工人数量，实现了远程监控和少人值守常态化模式的智能化采煤作业，自2015年10月在转龙湾煤矿23303工作面进行工程示范应用，效果显著，每班可减少操作工人5人，最高日产达到3.78万t，最高月产90.13万t，建立了3~4 m厚煤层年产千万吨的配套模式，为类似煤层赋存条件高产高效生产提供了经验。

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特厚煤层综放工作面智能控制关键技术研究

作者(Author)：鲍永生

摘要：煤矿智能化开采是实现我国煤炭工业高质量发展的核心支撑技术之一，特别是占我国煤炭产能比例最大的中厚及特厚煤层实现智能化开采意义重大。针对综放智能化成套设备系统可靠性、跟机自动移架及智能放煤可控性与放顶煤煤岩识别准确性三大特厚煤层综放工作面智能控制技术发展制约因素，提出了供液系统的多级过滤智能控制技术、综放工作面液压支架记忆放煤技术与放顶煤煤岩识别技术三大关键技术。并在同煤集团同忻煤矿8202工作面进行了现场工业性试验，该工作面通过集成综放自动化控制系统，实现了采煤机22种编辑状态下的智能程序割煤、支架智能跟机、智能放煤、视频智能监控和智能集成供液等系统的融合，实现了巷道和地面调度中心的远程集控智能化控制和人工干预，突破工作面年产量1 000万t以上，工作面回收率达到87%以上，吨煤耗电量小于9.1 kWh/t，产值达到46.5亿元，利润达到5.0亿元，实现了特厚煤层综放工作面智能控制关键技术的突破性进展。并针对8202工作面在工业试验中就存在的问题提出了解决办法。该研究成果对提升高端重大装备适用性研究与实施效果形成示范经验，对我国煤炭行业快速发展具有重要的现实意义。

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深部煤层智能化大采长综采工作面关键技术研究

作者(Author)：张建国, 朱同功, 杨党委

摘要：针对平顶山矿区煤层埋深大，地质赋存条件复杂，采场围岩应力高，井下生产区域温度高的难题，结合可视化远程干预控制、井下信息传输技术及液压支架电液控自适应控制技术，以智能化工作面设备集成控制平台为基础，在平煤十矿构建了河南省首套大采长综采成套装备智能生产系统。建立井下井下万兆工业环网和4G无线通信系统，优化升级矿井信息化平台及通讯系统，支撑矿井智能化安全生产高效运营管理；通过采煤机自适应记忆截割和远程集中控制等关键技术的应用，实现了采煤机与支架的协调联动采煤及“可视远程干预遥控，无人化操作”的智能化生产模式；基于惯性导航调直技术，形成“测量—计算—调直”的工作面智能化高精度调直方法，克服了生产设备高精度定位和调直控制的瓶颈；并以智能泵站液压支架自动补液为例，分析工作面液压支架阻力频率分布规律表明：智能化控制系统对煤层赋存条件具有可靠的适应性，确保了液压支架与顶板岩层之间良好的耦合关系和工作面围岩的稳定性，能够满足安全高效生产的要求。

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