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  • 综放工作面放煤量激光扫描自适应监测技术研究2022年第11期

    作者:胡而已1,叶 兰1,孙益壮2,吕东翰2

    单位:(1. 应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029;2. 中国矿业大学,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 为解决煤矿综放工作面放煤量实时精准监测及短时超前预测问题,提出了一种由自适应补偿模块、煤流初始体积计算模块、煤流体积误差修正模块和放煤量短时预测模块4部分组成的综放工作面放煤量激光扫描自适应监测系统,并详细阐述了该系统的技术架构和技术原理。其中,自适应补偿模块采用倾角传感器可实时感知液压支架和激光扫描装置的位姿变化,计算激光扫描仪扫描角度偏移量,进而调整激光扫描角度,实现放煤量自适应监测;煤流初始体积计算模块利用激光扫描仪,获取刮板输送机上放煤量高度轮廓信息,采用三角微元法结合扇形微元法计算初始放煤量。通过搭建实验台以及在山西大同塔山煤矿8222工作面进行了现场试验,结果表明提出的放煤量激光扫描自适应监测系统能够对扫描角度自适应调节,实现了煤流量的精准监测,满足了井下现场放煤量的监测与预测需求。

    关键词 综放工作面;放煤量监测与预测;激光扫描技术;自适应监测技术;灰色理论;小波神经网络

  • 曹家滩煤矿智能供电综合管控系统的设计与应用2022年第11期

    作者:张铝镓

    单位:(陕西陕煤曹家滩矿业有限公司,陕西省榆林市,719001)

    摘 要 为了实现陕西陕煤曹家滩矿业有限公司(以下简称“曹家滩煤矿”)供电安全和高效运行的目标,研究设计了一套智能供电综合管控系统,介绍了该系统的设计原则,详细阐述了该系统的整体架构设计以及智能防越级跳闸、变电站监测监控、供电系统故障诊断预警以及继电保护云平台等具体功能设计,通过“互联网+电力调控”,该系统采用先进的物联网、移动互联网、云计算、智能巡检机器人等技术,实现了供电系统的在线状态监测与诊断、系统优化、远程维护、大数据分析,极大地提高了供电系统的电能利用率。通过实际应用表明,该系统能够对电气设备全生命周期进行管理和服务,使矿井在电能使用过程中更加智能化和高效化,可显著提高供电的安全可靠性,降低供电运维成本,实现了矿井全部变电所无人值守作业。

    关键词 曹家滩煤矿;矿井供电;智能供电;综合管控系统;无人值守

  • 煤矿开采光纤光栅智能感知与安全决策关键技术研究2022年第11期

    作者:方新秋1,2,冯豪天1,2,梁敏富1,2,陈宁宁1,2,芦楠楠4,吴 刚1,2,李 爽3,宋 扬1,2

    单位:(1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116;2.中国矿业大学智能化开采研究中心,江苏省徐州市,221116;3.中国矿业大学经济管理学院,江苏省徐州市,221116;4.中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 智能化开采是煤炭工业高质量发展的必由之路。为加快智能化煤矿建设,针对智能化开采初级阶段存在的煤矿开采环境与装备姿态信息感知不全面、多维感知信息精度低、多源异构数据融合弱、安全决策滞后等关键技术难题,笔者及团队经过多年的理论研究与现场应用,提出煤矿开采环境与装备姿态高精度光纤光栅感知理论,以解决多参量感知不准确、可靠性低的瓶颈问题,为高可靠矿用光纤光栅传感设备的研发提供了理论基础;开发了煤矿开采多维感知的光纤光栅传感技术与成套设备,解决了煤矿开采环境与装备姿态感知不全面、传感设备难组网等难题,为煤矿开采多参量感知的实践提供设备支撑;构建煤矿开采环境与装备姿态信息融合的安全决策平台,创新性地建立了煤矿开采“智能感知-动态响应-前兆预警-安全决策”关键技术体系。通过在40余座煤矿的实际应用表明,上述研究成果促进了煤矿开采的科技进步和产业升级发展,可有效解决煤矿智能化开采安全预警与融合决策的关键技术难题。

    关键词 煤矿智能化建设;光纤传感;智能感知;多源数据融合;安全决策

  • 基于煤矿事故全过程的智慧应急云平台架构及关键技术研究2022年第10期

    作者:张 勇,宿国瑞,王 鹏,胡而已

    单位:(应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 智慧应急是煤矿风险智能防控一体化的重要组成部分。基于我国应急管理机制建设现状,结合云计算、大数据技术理念,阐述了大数据视角下的应急管理机制,提出了包含应急数据采集、多源异构数据平台、智慧决策分析、应用及展示等4层的智慧应急云平台架构体系;从煤矿事故全过程角度出发,探讨了煤矿智慧应急平台中的应急情报整合、事故关键隐患挖掘、衍生灾害预测分析、事故应急反演、应急方案优选等关键技术及实现途径,以期为完善煤矿安全生产“一张图”、建设智慧应急平台提供参考。

    关键词 智慧应急;云平台;架构体系;煤矿事故全过程;关键技术

  • 顾桥煤矿智能化综采工作面建设关键技术及改进方向2022年第10期

    作者:王国锋,沈 飞,程立严,谢杨华

    单位:(淮河能源控股集团煤业分公司,安徽省淮南市,232001)

    摘 要 以淮河能源控股集团煤业分公司顾桥煤矿(以下简称“顾桥煤矿”)1613(3)智能综采工作面为例,介绍了该智能化综采工作面建设实现的功能及其智能化生产模式,对建设过程中涉及的采煤机、液压支架控制及智能割煤工艺等关键技术进行了研究。在引入成熟的SAM型综采自动化系统的基础上,采煤机采用光纤复合电缆与5G相结合的通讯方式,实现综采工作面惯导系统数据传输高效稳定,为自动找直创造条件;基于现场地质条件较为复杂的实际,优化了综采工作面中部回采工艺流程,实现综采工作面液压支架自动跟机移架;基于现场设备布置及具体动作,优化采煤机在端头部分的运行策略,实现端头“三角煤”区域采煤机自动运行和液压支架自动跟机。针对现场应用效果,提出了加强两端头煤壁支护钢带和锚杆的拆除及拾取工艺、增强回采工艺与围岩的耦合程度、提高视频识别准确性、加强液压支架调控与围岩耦合程度、增强液压支架姿态调整适应性等4项智能化综采工作面建设亟需解决的问题。

    关键词 智能开采;全流程自动跟机;回采工艺流程;机架协同;惯导系统

  • 煤-水共采相似模拟试验材料力学特性分析2022年第10期

    作者:吴宝杨1,2,李 鹏3,王雁冰4,张 冰5,池明波1,2

    单位:(1. 国家能源集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室,北京市昌平区,102209;2.北京低碳清洁能源研究院,北京市昌平区,102211;3.国家能源集团神东煤炭集团,陕西省榆林市,719315;4.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院, 北京市海淀区,100083;5.山东大学,山东省济南市,250100)

    摘 要 为满足煤-水共采相似模拟试验材料对物理、力学、水理等性质的特殊要求,以石英砂、重晶石粉和滑石粉为骨料,以C325白水泥为粘结剂,以硅油为调节剂,使用电动平板夯振动压实成型,研发了一种低强度、吸水率可调、遇水不崩解且容易制作的新型煤岩体流固耦合相似材料。通过正交试验、极差分析法和方差分析法获取了材料的各类参数及影响规律,试验结果表明,材料密度可控范围为1.87~2.21 g/cm3,单轴抗压强度可控范围为0.75~5.24 MPa,弹性模量可控范围为117.76~505.05 MPa,吸水率可控制在1.85%~23.55%,各参数可通过石英砂含量、重晶石粉含量、水泥含量和硅油含量进行精确调节。采用该材料开展了多煤层开采煤矿地下水库模拟试验,试验中煤柱坝体裂隙发育与现场情况一致,离层裂隙和采空区具有较强的储水效果,而区域垂向裂隙导水效果更明显,验证了该材料的可行性与适用性。

    关键词 相似材料;流固耦合;保水开采;正交设计;地下水库

  • 煤矿提升机提升位置的精确指示与控制2022年第10期

    作者:付中华

    单位:(山西省长治经坊煤业有限公司,山西省长治市,047100)

    摘 要 随着煤炭行业开采技术水平的提升以及煤矿规模的逐渐扩大,我国对机械化、自动化、清洁化的煤炭开采设备的需求日益增加。对于煤矿安全生产中的提升位置指示器等一些关键设备,需要它们来对提升容器的运行位置进行精确指示反馈。以气动执行机构磁偶式无杆气缸和比例方向控制阀为研究对象,分析了影响气动非线性位置伺服控制精度的因素;通过研究比例方向控制阀的非线性流量特性与磁偶式无杆气缸的非线性摩擦模型,建立了磁偶式无杆气缸非线性位置伺服控制系统的数学模型;通过设计RBF神经网络优化PID控制器,提高了磁偶式无杆气缸非线性位置伺服控制系统的位置控制精度。

    关键词 煤矿提升机;磁偶式无杆气缸;位置伺服控制;RBF神经网络优化PID

  • 青龙煤矿5G专网研究与设计2022年第10期

    作者:闫启宏1,黄友胜2

    单位:(1.贵州黔西能源开发有限公司,贵州省毕节市,551500;2.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市九龙坡区,400039)

    摘 要 介绍了青龙煤矿5G专网组成,研究分析了5G核心网共享专网、混合专网、独享专网3种主要形式,详细阐述了青龙煤矿5G专网中专网语音通讯、专网数据传输、地面无线覆盖技术和方法;研究了5G基站双注册方法、FlexE硬切片分组等关键技术,提出煤矿工业互联网“一张网”建设方案,以实现矿井地面的办公网、数据中心、控制网、井下环网以及各种系统及设备的接入互联互通。5G专网经过在青龙煤矿的工程应用,使得井下网络基础条件得以改善,承载网带宽提高,可支持更多智能化设备的接入,达到了减人增效的效果。

    关键词 青龙煤矿;5G专网建设;5G+AI图像识别;5G+智能调度平台;5G+巡检机器人

  • 区块链技术赋能煤炭企业智慧物流平台建设的机理研究2022年第9期

    作者:笪如军

    单位:(华电煤业集团有限公司,北京市西城区,100032)

    摘 要 介绍了区块链的技术特点及其优势,阐述了煤炭企业智慧物流平台的功能及其技术架构;从数据安全管理、物资供需精准匹配、物资供应精准溯源、物流系统各种合约的智能化处理以及全流程的监督与审计5个主要方面,分析了区块链技术赋能煤炭企业智慧物流平台建设的机理;说明了区块链技术赋能煤炭企业智慧物流平台建设的耦合机制,区块链的智能化、自动化特征可以帮助煤炭企业对物流中的不同信息数据进行有效处理。

    关键词 区块链技术;煤炭企业;智慧物流平台;物资供应;耦合发展

  • 黄白茨煤矿智能通风系统建设研究与设计2022年第9期

    作者:张 明1,何云文2

    单位:(1.国家能源集团乌海能源黄白茨矿业有限责任公司,内蒙古自治区乌海市,016000;2.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆市九龙坡区,400037)

    摘 要 针对国家能源集团在煤矿智能化建设中智能通风系统需要达到的功能要求,对国家能源集团乌海能源黄白茨矿业有限责任公司(以下简称“黄白茨煤矿”)的智能通风系统建设进行了研究与设计。分析了黄白茨煤矿通风系统现状,介绍了黄白茨煤矿智能通风系统建设的主要目标和总体思路。通过调研分析研究,认为应在现有通风设施设备基础上,通过改造、升级、融合、新增设施设备和决策管控平台的方式建设智能通风系统。详细阐述了该系统建设的主要内容,包括矿井通风参数感知技术及装备、智能通风决策及控制平台、智能通风设施设备控制等。通过智能通风系统建设,在技术方面能够实现“可看、可调、可控、可算”的目标,在管理方面能够实现“安全、可靠、减人、提效”的目标。

    关键词 黄白茨煤矿;智能通风系统;智能调节;远程控制;煤矿智能化

  • 矿用液压支架辅助破岩装置的研究与设计2022年第9期

    作者:裴康超,宋 健,徐灵灵,翟胜宇

    单位:(河北工程大学机械与装备工程学院,河北省邯郸市,056038)

    摘 要 为了破碎采煤工作面顶部的突出岩石,减少采煤机截齿的磨损,研究设计了矿用液压支架辅助破岩装置,介绍了该装置的结构组成及驱动方式,详细阐述了该装置的工作原理、安装方式以及操作流程。通过采用40 MPa、45 MPa、50 MPa的高压水射流压力对岩石样本进行模拟实验,结果表明,该装置横向移动、纵向移动以及岩石切割与破碎均能达到设计要求,且装置强度可承受实验高压水射流的反冲击。本装置在破岩时可远程操作,与传统爆破破岩方式相比,具有冲击力可调、易于操作、不会产生火花、作业安全以及辅助降尘等特点。

    关键词 液压支架;辅助破岩装置;高压水射流;岩石切割;伺服电机

  • 内蒙古煤矿智能化建设标准研究与实践2022年第9期

    作者:刘道园1,2 ,赵旭晔1

    单位:(1.中煤科工集团智能矿山有限公司,山西省太原市,030000;2.内蒙古智能矿山建设专家委员会,内蒙古自治区呼和浩特市,010000)

    摘 要 介绍了内蒙古煤矿智能化建设标准的编制背景,结合自治区各类煤矿实际,研究提出了“以人为本、务实创新”的标准建设原则以及应遵循的“12333智能化建设理念”。研究制定的内蒙古煤矿智能化建设标准包括:智能化基础平台标准、智能井工煤矿标准、智能露天煤矿标准和智能选煤厂标准;实践证明,这些标准有效推动了全区智能煤矿建设;自2021年11月2日开始截至2022年6月15日,内蒙古自治区首批90处智能化建设煤矿已经完成验收。

    关键词 煤矿智能化建设标准;减人提效;基础平台标准;智能井工煤矿标准;智能露天煤矿标准;产业深度融合

  • 基于位置服务的煤矿智能化综合管控平台研究与应用2022年第9期

    作者:刘道玉1,程宝军2

    单位:(1.郑州煤炭工业(集团)有限责任公司生产管理部,河南省郑州市,450042;2.河南省新郑煤电有限责任公司,河南省郑州市,451100)

    摘 要 针对目前煤矿存在生产自动化类、安全监测监控类、工业视频类系统及业务管理信息化系统数据孤岛严重、业务互联不足、数据挖掘分析利用差等问题,研究设计了基于位置服务的煤矿智能化综合管控平台,介绍了基于微服务架构的平台整体架构和平台数据体系架构,详细阐述了全息“一张图”平台及位置服务、多源异构大规模数据处理、多业务协同设计与管理、基于位置和业务逻辑关联的多系统融合和报警联动以及基于大数据分析的综合决策等平台的关键支撑技术。基于时空“一张图”,构建统一的业务协同管控平台,将矿井各专业涉及安全、生产、经营等方面的监测监控、自动化、信息化子系统数据进行接入和整合;基于位置要素和业务逻辑关系,设计了系统融合联动、关联报警框架和流程。实际应用表明,智能化综合管控平台通过多源异构感知数据的集成和融合,实现了矿井安全生产管理的协同调度和集中管控,提升了矿井安全生产保障水平和管理效率。

    关键词 智能化煤矿;管控平台;空间位置;多系统融合;大数据分析;关联报警

  • 智能采煤工作面协同开采技术研究及应用2022年第7期

    作者:牟国礼,李 强

    单位:(山东能源枣庄矿业(集团)付村煤业有限公司,山东省济宁市,277605)

    摘 要 采煤工作面智能化、透明化程度对矿井协同开采及安全高效开采具有重要意义。以山东枣庄矿区付村煤矿为工程背景,提出了智能采煤工作面协同开采的技术思路及其技术路线,阐述了三维地质建模、采煤机与液压支架精准控制等关键技术原理。工程实践表明:基于三维透明地质模型的智能开采技术可实现截割曲线自动规划、刮板输送机自动调直、采煤机自动割煤等功能,具有较高的技术经济及社会效益。

    关键词 智能化开采;透明开采;协同开采;三维地质建模;采煤机自动割煤

  • 宁夏煤业公司智能化建设现状分析及对策建议2022年第7期

    作者:马 昆1,2,沈铭华1,吕兆海1,杨 洋1,王九州1,仓义勇1

    单位:(1.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司,宁夏回族自治区银川市,751410;2.中国矿业大学机电工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。从煤炭生产智能化、运营管理数字化以及安全管理智慧化3个方面分析了宁夏煤业公司智能化建设的探索与实践,并详细介绍了宁夏煤业公司智能化建设过程中形成的10个方面的创新成果;经过深入分析公司智能化建设现状,发现还存在煤矿智能化建设智能技术应用与关键环节融合度不够、高端技术人才储备不足、数据共享率低等问题及瓶颈制约,从强化战略引领、强化科技创新、强化“六大”融合、强化内部协调4个方面提出进一步加强公司智能化建设的对策建议。

    关键词 煤矿智能化建设;煤矿机器人;高质量发展;核心技术支撑

  • 彬长矿业5G智能矿井建设与信息安全思考2022年第7期

    作者:白永明1,郭林生1,吴学明1,2,杨景峰1,董红涛3,柳东林3

    单位:(1.陕西彬长矿业集团有限公司,陕西省咸阳市,712000;2.彬长矿区灾害综合治理工程研究中心,陕西省彬州市,713602;3.陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿,陕西省彬州市,713508)

    摘 要 为了解决彬长矿区煤矿主要生产环节的智能化建设问题,研究了5G技术在采掘智能化和灾害治理中的应用,选定陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿40307掘进工作面和40205综放工作面作为示范区,建设5G矿井边缘MEC网络基础,配套地面5G生产调度环境,实现示范区域内矿井高清视频图像5G传输应用、全感知无线传感网络应用、5G数字孪生工作面生产执行系统应用等场景和任务。通过分析研判5G智能矿井建设中存在的信息安全问题,设计了“5G智能矿井+信息安全体系”框架,阐述了基于5G智能矿井环境下的安全建设方案,包括MEC基础设施安全防护、网络通信监测、数据安全、控制安全等方面。该方案在陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿完成了5G工控安全保障系统建设,解决了5G工控下的工业控制系统网络安全防护问题。

    关键词 彬长矿业;复杂地质条件;智能矿井建设;5G技术应用;信息安全

  • 蒙陕地区中厚煤层智能化综采工作面关键技术应用研究2022年第5期

    作者:蔡 峰

    单位:(中国中煤能源集团有限公司,北京市朝阳区,100120)

    摘 要 针对蒙陕地区典型中厚煤层开采工作面地质条件,开展了工作面三维数字模型构建、基于多源数据融合的数字孪生构建、液压支架智能化控制、采煤机调高预测和路径规划、综采工作面远程智能控制和自移机尾纠偏等关键技术研究;构建了“远程一键式启停、自动开采为主、远程人工干预为辅、最终实现无人值守”为目标的减人、提效开采模式;并首创液压支架自动摆底调控技术。通过在纳林河二号煤矿进行的工业性试验,表明该中厚煤层智能化综采工作面关键技术的研究成果全面提升了矿井综采工作面智能化水平,促进了煤矿企业的安全发展和高质量发展。

    关键词 煤矿智能化;中厚煤层智能开采工作面;数字孪生技术;液压支架自动摆底;远程智能控制;蒙陕地区

  • 中厚煤层沿空留巷端头顶板断裂位置及巷旁支护强度研究2022年第5期

    作者:刘跃东1,2

    单位:(1.中煤科工开采研究院有限公司,北京市朝阳区,100013;2.煤炭科学研究总院开采研究分院,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 针对沿空留巷端头顶板断裂位置不可见、很大程度影响巷旁支护强度计算的问题,围绕浅埋深中厚煤层工作面端头垮落特征和来压规律,采用理论分析与现场实测相结合的研究方法确定顶板断裂位置,并得出巷旁支护载荷及其强度;研究结果表明:通过“O-X”理论,计算得出破断位置在实体煤柱侧2.4 m,实测破断位置在实体煤柱侧2~3 m之间;根据理论计算墩柱载荷为7 473 kN;现场实测墩柱受力出现“增-减-增”3个阶段,最大载荷超过8 500 kN。

    关键词 沿空留巷;板断裂;巷旁支护;钻孔应力计;中厚煤层

  • 高强度矿用圆环链腐蚀研究综述2022年第5期

    作者:闫 震1,王迎春1,邵云亮2,吴剑波2

    单位:(1.国家能源集团新疆能源有限责任公司,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市,830000;2.江苏亚星锚链股份有限公司,江苏省泰州市,214533)

    摘 要 针对井下硫化氢气体腐蚀圆环链并降低其使用寿命的问题,结合已有研究,综合分析了圆环链腐蚀机理以及腐蚀对圆环链的影响;指出煤矿井下环境对金属材料的腐蚀受到介质、pH值、湿度等因素的影响,表现为腐蚀、应力腐蚀和氢脆等特征,并伴随不同的腐蚀特征和产物;圆环链在使用过程中除了腐蚀还受到疲劳载荷和磨损的作用,三者之间相互耦合进一步导致链条性能和使用寿命的下降。对已有圆环链常用的防腐措施进行了综合介绍,目前材料优化和表面处理是最为常用的方法,有助于提高圆环链在腐蚀环境下的使用寿命。

    关键词 圆环链;腐蚀机理;硫化氢;防腐措施

  • 煤矿副立井智能操车系统研究与应用2022年第4期

    作者:陈林坤,张彩江,马心刚

    单位:(中信重工开诚智能装备有限公司,河北省唐山市,063020)

    摘 要 针对现有煤矿副立井操车系统用人多、效率低、信息传送不及时等问题,研究设计了煤矿副立井智能操车系统。介绍了煤矿副立井智能操车系统的总体设计方案和系统功能设计,详细阐述了感知系统设计、智能控制系统设计、感知控制融合设计等实现煤矿副立井智能操车系统的关键环节设计的技术体系。通过在山东能源枣庄矿业集团田陈煤矿的实际应用表明,该系统达到了管、控、监一体化及减员增效的目的,提高了矿井副立井运输环节的安全性和信息化、智能化水平。

    关键词 煤矿副立井;操车系统; 感知系统;智能控制;智能提升