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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

科技护航,安全无忧:2024年国家矿山安监局“双目录”深度剖析

2024-06-28   来源:IntelMining智能矿业


©IntelMining

近日,国家矿山安全监察局召开新闻发布会,正式发布《矿山安全先进适用技术及装备推广目录(2024年)》与《矿山安全落后工艺及设备淘汰目录(2024年)》(以下简称“双目录”),旨在通过科技的力量,全面提升矿山安全水平,守护每一位矿工的生命安全。

“四新”并进,科技守护生命安全

国家局持续加大矿山安全新技术、新工艺、新装备、新材料(简称“四新”)的推广应用力度,同时坚决淘汰落后的工艺和设备。自2006年以来,这一举措已硕果累累:发布了6批共266项先进适用技术、装备,淘汰了8个批次合计121项落后的工艺和设备。本次“双目录”更是亮点纷呈,推广目录涵盖44项先进技术装备,涉及重大灾害治理、智能化建设、应急救援等多个关键领域;而淘汰目录则直指运输、爆破、供电等领域的10项落后工艺设备,展现了国家局推进矿山安全高质量发展的坚定决心。

装备升级,从跟跑到领跑的历史跨越

装备水平的飞跃是国家矿山安全科技创新的直观体现。以煤炭开采为例,从最初的镐采、炮采,到普采、综采,直至如今的智能化开采(智采),每一次进步都是科技力量的彰显。目前,全国煤矿智能化采掘工作面已超过1500个,占比近十分之一,标志着我国煤炭开采技术已跻身世界前列。不仅如此,地面区域治理技术等系列成套技术装备的日益成熟,更是将我国矿山安全科技创新推向了世界领先地位。

智能化建设,矿山未来的发展方向





当前,矿山智能化建设正如火如荼地进行。国家局计划召开全国非煤矿山智能化建设现场会,组织智能化关键技术装备的研发与推广,特别是加快推动危险繁重作业岗位的机器人替代。这一战略部署不仅将极大提升矿山作业效率,更重要的是,它将矿工从危险环境中解放出来,实现“少人则安、无人则安”的安全生产新境界。

先进装备与技术创新,细节之处见真章


在“双目录”中,多项先进适用技术装备引人瞩目。国家矿山安全监察局政策法规和科技装备司司长薛剑光指出,这些装备不仅安全性能优良、智能化程度高,且实用性强,能在矿山灾害防治、监测预警、应急救援等方面发挥重要作用。以矿用智能自救器为例,其内置的无源芯片能自动检测自救器的状态,并在失效时及时报警,大大提升了矿工的应急自救能力。

重大灾害治理,科技的力量不可忽视

矿山重大灾害治理是安全生产的关键环节。据国家矿山安全监察局安全基础司安全监察专员陆南介绍,近两年来,全国矿山企业积极开展隐蔽致灾因素普查,取得了显著成效。本次推广目录中,与重大灾害治理相关的技术装备多达22项,涵盖了瓦斯抽采、水害治理、火灾预警等多个方面,为矿山安全提供了强有力的技术支撑。

尾矿库安全,科技筑起防洪堤坝

随着汛期的到来,尾矿库的安全问题尤为突出。此次推广目录中,针对尾矿库安全的三项先进适用技术装备——湿输干堆智能筑坝机、废石和尾矿联合处置与安全堆存技术、尾矿库调洪演算与水情预警平台,均能有效提升尾矿库的安全生产水平。特别是尾矿库调洪演算与水情预警平台,通过高精度动态调洪演算,可提前预测库水位变化,为尾矿库防汛度汛提供了科学依据。


科技的力量正在深刻改变着矿山安全的面貌。国家矿山安全监察局发布的“双目录”,不仅是对过去成就的总结,更是对未来发展的指引。我们相信,在科技的赋能下,矿山安全将迈上新的台阶,每一位矿工的生命安全将得到更加坚实的保障。让我们共同期待,一个更加安全、智能、高效的矿山未来。

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矿山安全先进适用技术及装备推广目录

( 2024 年)

序号名  称技术要点推广
领域
煤层瓦斯含量井下一站式自动化测定仪1)采用瓦斯解吸分数阶扩散动力学模型、井下煤样保压密封破碎系统,在钻杆内孔形成煤渣反循环快速取样通道;
2)一站式测定自然解吸瓦斯量、粉碎解吸瓦斯量、损失瓦斯量、残余瓦斯量等,现场直接生成瓦斯含量测定报表;
3)测定时间由 10 余小时缩短至 30分钟以内,满足对瓦斯含量快速、精准的测量需求。
煤矿
超高压水力割缝卸压增透技术1)高压水传输和动密封;
2)高压水射流割缝卸压增透成套工艺;
3)通过超高压水射流切割煤层形成缝槽,改善煤层中的瓦斯流动模式。
煤矿
煤矿瓦斯安全高效抽采智能化监测监控技术1)基于三维瓦斯地质模型的抽采钻孔智能设计,具有动态安全管理与调节系统,实现对钻孔状态的精准辨识、智能调节和异常处理;
2)实现管路瓦斯浓度、流量、温度、压力、一氧化碳浓度、火焰等监测预警,并监测抽放泵、循环水以及阀门开闭状态,无人值守;
3)将监测系统与矿井安全监控系统并网运行,可随时随地查看瓦斯抽采数据,换算标准状态下的混合瓦斯流量和纯流量,并计算累计抽放量;
4)利用分布式控制系统进行智能调控与效率监测,实现智能转换和管路动态平衡,在抽采纯量最大化的同时显著降低抽采能耗。
煤矿
EGF 煤层增渗剂1)井下增渗;
2)减少钻孔工程资金投入;
3)缩短瓦斯预抽采时间,降低瓦斯灾害风险;
4)井下使用简易,可直接使用已有相关设备;
5)绿色环保型溶液,对作业环境和设备无污染。
煤矿
顶板岩巷下向孔钻扩一体化卸压防突技术1)高抽巷大扭矩可变径扩孔;
2)机械式造穴卸压一体化技术。
煤矿
煤矿地面井瓦斯抽采技术1)抽采高透气性煤层。第一,井工厂开发模式:通过“一台多井 ”方式降低工程成本,缩短施工周期,同时实现井间干扰整体降压,提升产量;第二,体积改造模式:通过优化改进压裂工艺,提高储层改造范围和程度,维持导流能力;第三,稳定高效排采模式:通过研
究气液固三相运移规律,制定相应排采制度,实现流体高效稳定运移和储层基质动态渗透率自改善;
2)抽采松软低透气性煤层。沿采煤工作面轨顺、运顺分别施工水平井,全覆盖工作面;水平段分段射孔压裂;实时监测裂缝扩展方向和长度,确保上、下顺槽压裂扩散半径相互交圈,全覆盖工作面宽度;排水降压排采,在地面提前3~5年预抽工作面瓦斯,抽采瓦斯全利用;
3)抽采采动区。坚持上“让 ”、中“抗 ”、下“避 ”技术思路;实施集“ 固井、防护、完井 ”于一体的地面井施工工艺;确立不同煤层瓦斯赋存及地质条件下的五种井型结构;优化井位布置,强化井壁结构,加强质量管控。
煤矿
井下钻孔地面压裂区域瓦斯治理技术1)将油气(含煤层气)地面压裂增透与煤矿井下瓦斯治理有机融合的新型大区域超前瓦斯治理技术;
2)井下钻孔-地面压裂快速抽采成套技术及装备。压裂流量可达6~9m3/min,井下单孔瓦斯抽采纯量可达 1~6m3/min ,携砂能力强,增透范围大(单孔增透范围可达100×200m ,抽采范围可达 150×250m),可实现快速抽采达标;3) 自动监控压裂全过程,实时监
测控制压裂范围,保障施工安全;4)在地面压裂井下钻孔钻遇的煤层,实现大区域、多煤层、多用途、立体化、大规模增透,大幅提高瓦斯抽采效率,将瓦斯抽采浓度提高到 90%以上。
煤矿
煤矿复合高承压极强含水层帷幕截流技术1)利用煤矿巨厚复杂介质高承压极强含水层条件下帷幕截流建造方法,在松散含水层建造有限宽度的隔水帷幕;
2)帷幕“ 内降外灌 ”保水开采;
3)截流效果评定和稳定性动态监测预警评价。
煤矿
煤矿底板水害地面超前区域探查治理技术1)地面定向钻孔多参数融合判层及构造识别;
2)高速涡流精细制注浆系统及集中控制;
3)地面定向钻孔多层立体探查治理及效果评价。
煤矿
10 基于微震的矿井水害风险监测预警技术1)微震监测网络搭建及数据分析;
2)矿井水害感知多源数据接入及信息融合;
3)矿井水害微震多参数综合预警。
煤矿
和非
煤矿
11 煤矿漏风测定仪1)采用非色散红外传感技术,性能更稳定,寿命更长;
2)响应时间快,分辨率达 10-9 级别,抗干扰能力强,不受井下环境影响,准确率高;
3)为手持式仪器,实现井下原位测试。
煤矿
12 矿井火灾精准监测智能预警系统1)激光多光谱气体检测和本安型分布式光纤测温;
2)便携式激光多参数巡检;
3)煤自然发火预警模型。
煤矿
13 煤矿采空区/密闭区多参数气体监测装置1)对采空区/密闭区的甲烷、氧气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔等气体进行不间断连续监测;
2)有远程或本地控制功能,实现24 小时无人值守;
3)多路束管监测通道定时切换,多路束管气体浓度分析;
4)结合分布式光纤技术监测采空区/密闭区内温度,上传至地面中心站,分析和判断气体浓度和温度变化,进行火情预警;
5)AI 摄像头实时监测现场视频,实现人员非法入侵报警。
煤矿
14 矿井灾害应急区域隔离减灾密闭系统1)具有在复杂巷道内跨轨道、带式输送机等设施的快速隔离密闭功能;
2)具有隔离灾变区域与受威胁区域火焰、有毒有害气体或水害的功能;
3)具有矿井区域隔离密闭综合管理、远程联动控制、AI 视觉识别、环境参数监测及应急信息发布功能;
4)具有地面远控、井下电控、气控、手动控制等多种控制方式;
5)具备甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、温度、压力等环境参数监测功能,并将数据与地面指挥中心联网;
6)联动关闭时间不大于 3min ,具有一定耐高温、抗冲击性能,抗冲击性能不小于 0.6MPa。
煤矿
和非
煤矿
15 厚硬顶板矿压动力灾害超前区域卸压防治技术地面水平井分段压裂区域卸压:
1)可对距煤层上方任意层位的厚硬顶板实施水平压裂半径大于100m 、垂向压裂半径大于 30m、走向长度大于 1000m 的大范围水力预裂;
2)钻孔:采用“螺杆钻具+ 随钻测量系统+综合录井 ”等组合配套技术,形成坚固的压裂生产井筒;
3)压裂:用射孔器在井身射穿套管和水泥环,沟通压裂岩层与井筒,通过 10m3/min 以上的大规模压裂最大限度切割目标岩层,产生复杂的压裂缝网。
坚硬顶板井下超前区域卸压:
1)煤矿井下水平定向长钻孔多点拖动式裸眼分段压裂,可实现1000m 以上裸眼定向长钻孔 15 段以上的压裂,最高输出压力达80MPa ,最大输出排量达 90~300m³/h;
2)具备钻孔自清洗功能,裸眼耐压能力达 70MPa 以上,施工安全性高。
煤矿
16 磨砂射流轴向切顶精准防冲技术1)可对煤层上方 100m 以内的多层坚硬岩层实现定向精准切顶,切缝半径不低于 300mm ,压裂半径不低于 10m;
2)水射流式割缝压裂装置,压裂压力不低于 40MPa;
3)“钻-切-压 ”一体化切顶,同时处理走向和侧向目标岩层。
煤矿
17 煤矿用沿空留(掘)巷围岩动态监测系统1)无线实时监测综采支架工作阻力、综采支架活柱缩量等参数,实时综合分析采煤工作面和巷道围岩应力及变形规律;
2)对现场信息进行集成存储、数据挖掘和模型搭建等处理分析;
3)通过三维动态仿真技术进行煤矿沿空留(掘)巷围岩运动规律及开采方案真实模拟,对现场控制与实施管理进行决策支持和效果评估。
煤矿
18 矿用加固、充填和堵漏风高分子材料1)低温高强加固煤岩体用高分子材料:反应温度≤85℃ , 抗压强度45MPa,抗拉强度 12MPa,高效精准注浆;
2)矿用无机材料:反应温度30℃左右,反应速度快,初凝时间 10分钟左右,1 小时后强度不低于10MPa ,终凝后强度不低于45MPa;
3)煤岩体表面柔性薄层喷涂堵漏风材料:在煤岩体表面快速形成柔性密闭膜或高强度防护膜,煤岩体粘附力强,拉伸变形大,堵漏效果好。
煤矿
19 多中段盘区化组合连续开采方法1)阶段空场嗣后充填法的房/柱采场竖向交错布置组合连续开采模式;
2)大面积充填体顶板下的二步骤采场阶段空场采矿;
3)充填体-矿岩异质界面的控制爆破及充填体内巷道的安全高效掘进与支护。
非煤
矿山
20 深井全生命周期卸荷开采技术及优化设计方法1)深部高应力条件下采矿的卸荷与预处理;
2)矿山深部开采全生命周期整体规划设计;
3)矿山深部开采大尺度地质-工程-力学一体化建模。
非煤
矿山
21 煤矿覆岩离层充填绿色保水开采技术1)依据关键层破断所允许的极限跨距确定采煤工作面合理宽度,使上方的关键层保持稳定并使关键层下形成封闭的离层空间;
2)通过合理配比的粉煤灰浆液充填保证离层充填密实,对关键层起有效支撑作用;
3)区别于“典型离层空腔体注浆 ”,对煤层顶板中间离层带(多层裂隙)进行注浆,增加地层立体支撑效果。
煤矿
22 下向分段充填采矿方法1)分段采场内大跨度充填体顶板构筑,水平或竖向采场交错布置,保障破碎矿岩条件下回采单元的稳定性;
2)用充填体顶板替换破碎原岩顶板,下分段采场在上分段大跨度充填体顶板下回采;
3)微扰动精细爆破,降低中深孔爆破对充填体顶板的损伤。
非煤
矿山
23 膏体稳态充填技术及配套深锥浓密机1)超高位循环二次进料技术;
2)锥角广区域强力流态化稳态排料技术;
3)矿山充填专用新型深锥浓密机。
非煤
矿山
24 充填管道安全监测及预警系统1)适用于高黏性介质、复杂流态输送条件的压力监测传感器;
2)充填管道堵管与泄漏预警。
非煤
矿山
25 智能化定向钻场1)井下实时无线通讯、地面集控数字化管理平台、三维建模和数据挖掘分析;
2)由大功率自动化定向钻机、大流量泥浆泵车、自动排渣车、补杆车、地面集控系统、智能钻探仪器等组成,实现自动监测与控制下的定向钻进;
3)Φ200mm 定向钻孔工厂化作业,大直径一次定向成孔。
煤矿
26 井下钻孔自动化施工技术装备1)钻孔全流程自动化施工;
2)钻机故障自诊断;
3)瓦斯自动分级防控;
4)钻孔施工自动化辅助系统;
5)基于 5G 网络的远程集控。
煤矿
27 巷道/斜坡道/竖井快速机械掘进技术与装备1)使用全断面硬岩掘进机、悬臂式掘进机、矿用 TBM 、掘锚一体机、连续带式输送机等装备,实现
探-掘-支-运全工序高效协同作业;
2)巷道精确成型掘进,一体化自动支护;
3)“井-地-云 ”架构智能掘进管控平台。
煤矿
和非
煤矿
28 煤矿供电防越级跳闸及精确选漏技术1)分布式网络保护防越级跳闸;
2)附加信号网络保护精确选线;
3)精确选漏;
4)远程漏电“一键试验 ”;
5)电磁起动器漏电故障精确选漏。
煤矿
29 掘进机/掘锚机机载临时支护装置1)根据岩层压力显现规律、来压大小和巷道几何形状,设计掘进机机载临时支护装置;
2)可进行折叠和翻转,能对掘进完裸露的空顶形成有效临时支撑,撑住顶板及碎石;
3)形成安全的操作空间,锚护时空间大,工作人员安全。
煤矿
30 快速拆装自固定模块化带式输送机1)通过液压系统和压力监测系统固定的顺槽用带式输送机;
2)智能压力监测与补压系统;
3)机械锁块。
煤矿
31 皮带输送系统智能巡检机器人1)通过视频、声音、热成像等方式实现皮带巷沿线火焰、人员非法闯入、托辊异常温升、电机及托辊声音异常、皮带异常(异物、撕裂、跑偏)、巷道变形、皮带机堵料等检测;
2)对甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氧气、硫化氢、温湿度、烟雾、粉尘等进行检测;
3) 自主巡检;
4)皮带机联动控制;
5)主动避障;
6)声光报警;
7) 自主充电;
8)语音交互与控制。
煤矿
和非
煤矿
32 数字化高性能芳纶输送带1)高强力芳纶帆布,采用直经直纬新型芳纶帆布结构,低强力损失,高耐疲劳寿命,单层强度最高达 4500N/mm;
2)高性能低滚动阻力节能橡胶,滚动阻力因子远低于其他橡胶材料,正常运行时可大幅降低输送机需求功率,节能效益显著;
3)强度保持率达到 80%及以上的芳纶输送带接头,解决了高强力芳纶输送带接头强度低的瓶颈问题。
煤矿
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煤矿
33 煤矿煤流运输 AI 视频识别系统1)采用 AI 图像分析技术,识别和分析主煤流运输系统的皮带煤量、异物、堆煤、跑偏、皮带纵撕、皮带表面损伤等;
2)实时识别煤量,实现智能调速和运量统计。
煤矿
34 国产化安全可信大型
PLC 控制系统
1)可信计算 3.0 技术;
2)全生命周期双体系可信度量、访问控制、通信加解密等关键技术;
3)系统主动防御安全体系。
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煤矿
35 采掘运装备的远程控制/无人驾驶技术1)基于 AI 视频、激光雷达、精确定位等技术的装备高精度定位与智能导航;
2)全自动钻孔;
3)全自动装矿、单轨吊换装;
4)智能调度;
5) 电机车、单轨吊的无人驾驶和智能调度。
非煤
矿山
36 矿山换绳辅助技术装备1)采用双排链式持绳机构,无损伤夹持钢丝绳;
2)直线连续恒力矩收放钢丝绳;
3)采用双功能液压系统,可自动调整运行速度,使其同步于绞车,保证新绳张力不变,保障换绳安全;
4)集智能电液控制与远程集控为一体,实现智能化换绳辅助;
5)实时监测设备运行状态,保障作业安全。
煤矿
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煤矿
37 钢丝绳实时在线监测系统1)定量探伤,定量判别和分类统计内外部损伤;
2)评估钢丝绳安全状态;
3)运用数据互联分析技术,使监测信息融入整体信息数据库,实现安全管理互联互通。
煤矿
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煤矿
38 矿山水仓自动化清仓机1)根据需要自动清理;
2)机械化清理;
3)淤泥脱水处理。
煤矿
和非
煤矿
39 采煤沉陷区工程建设利用关键技术1)采动地层长期稳定与活化失稳理论;
2)老采空区精准勘察与地基稳定性定量评价;
3)建设场地采动地层高效加固治理成套技术与装备;
4)采空区上新建建(构)筑物安全监测预警。
煤矿
40 矿用智能化学氧自救器1)采用生氧罐滤粉夹层结构,生氧剂不泄漏;
2)内置无源芯片,通过专用充电架或信息采集终端,可后台查询制造、使用和校验信息。
煤矿
和非
煤矿
41 基于无人机的地下空间三维扫描测量技术1)无人机实时高精度定位与建图;
2)无人机高可靠性远距离通讯;
3)无人机精确控制与全向动态避障;
4)无人机自主路径规划与决策。
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42 湿输干堆智能筑坝机1)应用移动式自动脱水干堆技术的无人筑坝机;
2)具有现场旋流振动脱水功能;
3)可按设定路线行走,兼具尾矿摊铺和碾压功能。
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43 尾矿库调洪演算与水情预警平台1)基于时变非线性汇流模型的全自动、高精度、自适应动态调洪演算方法;
2)由气象预报降雨驱动,融合实时监测数据,进行水情风险实时诊断、未来 10 天内任意时刻超前预警和主动预警;
3)水情预测预报云服务平台。
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44 废石和尾矿联合处置与安全堆存技术1)确定废石、尾矿联合堆存工艺,确定废石堆筑区域、形态及控制指标;
2)确定尾矿浓密、输送及排放方式;
3)确定排渗及防渗工艺;
4)通过废石尾矿变形协调控制、流固耦合计算、渗流和稳定性计算,保障贮存场安全;
5)确定贮存场关闭、复垦及生态恢复要求。
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