《智能矿山》理事会特刊:煤矿智能化先进实用技术创新与实践

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《智能矿山》理事会特刊:煤矿智能化先进实用技术创新与实践

来源：智能矿山

行业视野: 智能化
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高效智能采煤机的研发与应用

作者(Author)：赵友军, 赵书斐, 赵亦辉, 王亮, 党景锋, 郑丹阳

摘要：目前,我国自主开发、自行设计制造的煤矿大型机电装备在国内市场占有率呈逐年上升态势,成为我国煤炭工业技术装备的主体,基本满足我国煤矿安全生产和高产高效矿井建设的需要。近年来,采煤机发展迅速并屡创佳绩,高端装备陆续推出,如世界首台8.8 m超大采高智能化采煤机、10 m超大采高智能化采煤机。采高记录不断刷新,一些技术及应用甚至达到国际领先。特别是随着国家加快推进煤炭行业供给侧结构性改革,煤矿智能化技术与煤炭产业融合发展提速,采煤机智能化技术应用快速发展,配合智能化综采工作面建设,推出了不少高效智能的煤机产品,如MG620/1660—WD智能化采煤机。中国煤炭工业协会发布的《2020 煤炭行业发展年度报告》指出:“十四五”末,全国煤矿数量将控制在4 000 处左右,国内煤炭产量控制在41 亿t 左右。在煤矿数量逐年下降和煤炭总产量逐步增长的背景下,采煤机的开机率和效率成为高产高效矿井关注的焦点。为进一步提高采煤的可靠性、智能化水平和工效,企业积极开展了相应的研究与实践。

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2024年第02期

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基于 UWB 精确定位技术的掘进工作面人员接近防护系统

作者(Author)：喻川

摘要：《煤矿智能化建设指南(2021 年版)》中针对智能掘进系统明确提出:“采用掘进工作面设备群和人员精确定位系统,实现设备间相对位置的精确监测和安全防护”;《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》中也要求:“掘进设备运行危险区域设置人员接近保护装置,具备人员接近识别与报警功能”。因此,为尽快实现煤矿智能化、安全化建设的目标,亟需在掘进工作面研发实施一套人员接近防护系统,以实现人员和设备间的双向报警、辅助作业人员安全生产。

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基于微色谱技术的煤矿自燃火灾智能监测系统应用

作者(Author)：王泽瑶, 白光星, 张琦, 贾明铄

摘要：根据《煤矿智能化建设指南(2021 年版) 》《煤矿防灭火细则》等文件指示,煤矿井下自燃火灾智能化监测建设作为煤矿智能化建设重要一环,需要建立火灾预警模型,实现火灾的超前预警。煤矿自燃火灾监测是指在煤层开采后,利用煤自燃过程中气体产物和温度变化,判识煤自燃状况,判断发火位置,实现对煤自燃火灾的实时在线监测预报预警。但因井下环境复杂、影响因素多,动态火情特征气体实时连续监测始终是难点。矿用束管监测系统是目前煤矿内因火灾监测的重要方法之一,通过监测煤矿井下环境中的火灾指标性气体体积分数变化,判断封闭火区内煤自燃发展程度,为井下煤火防治提供重要数据支持,保障煤矿安全高效开采。但随着矿井开采深度逐渐增大,束管应用长度也随之加长,增加了其维护管理难度,长距离束管气体监测出现失真,并且存在系统可靠性差、稳定性差、实时性差、维护成本高、分析周期长等问题;长距离传输易因束管破损、折弯、水堵等情况,气样无法正常输送至井上,无法采集到真实有效的气体数据;束管采用负压输气,气样易污染,诸多因素影响对煤矿自燃火灾信息的准确掌握。火灾超前预警的基础是相关指标性数据采集,为满足对超前预警的数据要求,笔者研发了基于微色谱技术的煤矿自燃火灾智能监测系统(简称煤自燃智能监测系统),可实现对煤矿火灾指标性气体实时监测,提高矿井对火灾超前预警的感知能力,实现无人化、智能化、精确化火灾监测。

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2024年第02期

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准能集团露天煤矿智能化建设探索与成效

作者(Author)：杨胜利

摘要：国能准能集团有限责任公司(简称准能集团)是集煤炭开采、坑口发电及煤炭循环经济产业为一体的大型综合能源企业。准能集团拥有煤炭资源储量30.85 亿t,被誉为“绿色煤炭”。并拥有年生产能力6 900 万t 的黑岱沟露天煤矿、哈尔乌素露天煤矿及配套选煤厂;装机容量960 MW的煤矸石发电厂,年生产能力4 000 t 的粉煤灰提取氧化铝工业化中试工厂,以及生产配套的供电、供水等生产辅助设施。2023 年,准能集团黑岱沟露天煤矿及配套选煤厂通过国家首批智能化示范建设煤矿验收,达到中级标准;哈尔乌素露天煤矿及配套选煤厂通过国家能源集团智能化建设煤矿验收,达到中级标准。标志着准能集团智能化建设进入新阶段,为下一步全面推进“智慧准能”建设奠定了坚实的基础。

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2024年第02期

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柠条塔煤矿智能化先进技术创新与实践

作者(Author)：谭震

摘要：陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司(简称柠条塔煤矿) 于2005 年5 月18 日正式成立,是陕西省、榆林市、神木市三方联合在神木市开发建设的第1个千万吨级大型现代化煤炭开采企业。矿井位于陕西省神木市孙家岔镇,井田南北长度19.5 km,东西宽度9.5 km,面积119.8 km2,可采煤层7 层,保有资源量26.20 亿t,可采储量16.45 亿t,核定产能2 000 万t/a。柠条塔煤矿自成立以来,始终坚持“高起点、高标准、高质量、高效率、高效益”的建设方针,依托国际先进的采掘工艺和装备,形成了以“生产集约化、装备现代化、队伍专业化、管理信息化、人机系统宜人化、过程控制精细化”为特征的千万吨级安全高效矿井管理模式,获得了“全国煤炭工业标杆煤矿”“国家水土保持生态文明矿山”“国家安全高效特级矿井”“国家级绿色矿山试点单位”“全国安全文化示范企业”等荣誉称号,以及全国“五一劳动奖状”等荣誉。2022 年8 月,柠条塔煤矿通过国家首批智能化示范矿井验收,达到I 类中级智能化示范矿井。

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2024年第02期

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黄陵一号煤矿绿色低碳发展技术创新与实践应用

作者(Author)：薛国华

摘要：陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿(简称黄陵一号煤矿) 核定生产能力600 万t/a,可采煤层为2号煤层,井田面积184 km2,地质储量3.59 亿t,可采储量2.81 亿t,矿井采用平硐开拓,单水平开采,分区抽出式通风,综合机械化长壁后退式采煤;主运输采用带式输送机,辅助运输采用无轨胶轮车,煤层自燃倾向性为Ⅱ类,属于水文地质类型中等的高瓦斯矿井。2013 年,黄陵一号煤矿在全国范围内率先完成全国产装备智能化开采技术研究与应用,首创了地面远程操控采煤模式,实现了地面采煤作业的常态化,填补了我国煤矿智能化无人综采技术的空白,整体技术达到国际领先水平;随后,黄陵一号煤矿持续创新推进智能采煤、智能掘进、生产辅助系统远程监控、巡检机器人及安全生产信息共享管理平台、4G+5G+WiFi 立体化通信网络等系统建设和提升;2020 年,黄陵一号煤矿被列入国家首批智能化示范煤矿建设名单,矿井智能化建设步入快速发展轨道,根据《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》整体要求,先后建成智能综合管控云平台、万兆连接数的云计算平台、矿井云GIS 系统、Al+NOSA智能风险管控系统、智能化开采技术与切顶卸压无煤柱自成巷工艺融合、智能掘进管控平台、生产辅助智能化升级系统、智能洗选系统等智能化建设项目,构建形成了“1 个智能管控云平台引领、1 个数据中心支撑、N 个子系统保障”的“1+1+N”智能化矿井建设模式。2021 年,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》对碳达峰、碳中和路线图做了一系列规划部署,国务院发布的《2030 年前碳达峰行动方案》明确提出要推动我国工业领域绿色低碳发展,这对我国能源和相关矿产供需格局及以矿业为主的传统行业产生深远影响。绿色低碳发展是煤矿智能化建设中的必由之路和核心动能,煤矿智能化建设是煤炭行业高质量绿色发展的必然要求,是世界煤炭技术革命的新方向。煤矿企业通过拓展内部循环经济体,构建水、瓦斯、矸石等清洁利用体系,建设绿色矿山是未来煤矿发展的重要内容,围绕矸石充填机器人、瓦斯综合利用、老空水处理复用、矸石山治理、沿空留巷支护装备及搬运机器人等领域的智能化技术将是推动矿山绿色高质量发展的重要途径。近年来,黄陵一号煤矿为践行绿色发展理念,开展了煤矿采空涌水井下深度处理利用技术与煤矿沿空留巷支护装备及搬运机器人技术的研究与实践,取得了显著成效。

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2024年第02期

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液压支架立柱快速供液系统研发与应用

作者(Author)：李福洪

摘要：《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》明确了煤矿智能化发展目标、主要任务以及保障措施等内容,提出要加强对核心基础零部件关键技术的研发。液压阀作为中国煤炭工业机械的核心零部件,是煤矿机械智能化发展的重要组成部分。随着煤矿开采技术向着大采高及超大采高方向发展,液压支架支护高度也不断增加,从2.1 m到8.8 m,再到目前最新的10 m超大采高,支护强度和难度越来越大,不仅要求液压支架立柱千斤顶具备大流量过液能力,满足超大采高液压支架的快速降架、移架、升架,还要求减轻立柱千斤顶大流量过液时降低对阀的压力冲击和振动影响。传统换向阀控制液控单向阀执行立柱升降的方式不能满足大采高支架的工作节奏,严重制约了采煤工作面的推进效率,还威胁着一线工人的生命安全。当液压支架立柱需要进行升降动作时,液压系统能否在短时间内快速稳定地开启、卸荷以及自身可靠性都直接影响着液压支架立柱的使用效率和工作面顶板的支护安全。针对以上问题,笔者研发实践了煤矿液压支架立柱快速供液系统。

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2024年第02期

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无驾驶舱矿山运输机器人的设计与应用

作者(Author)：邵水才, 王荣, 郝鹏飞

摘要：当前,露天矿山普遍面临用工难和用工成本高的问题。大多数矿山均远离市区,矿区运输工作环境恶劣,现有司机老龄化严重,社会人员从业意愿低,员工培训周期长,多种因素导致露天矿山运输卡车司机紧缺。露天矿山卡车司机的运输工作不仅枯燥而且存在着一定危险性,驾驶员需要时刻关注环境变化,夜间工作还需要克服自身疲劳、视线不足等问题。因此,开发露天矿山卡车无人驾驶技术具有重要的现实意义。

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