煤矿智能综放工作面建设关键技术分析

伴随全国煤矿智能化建设,煤矿智能综放工作面建设得到广泛关注和重视。本文就煤矿智能综放工作面建设面临的挑战进行简要阐述,并针对设备升级改造、有限透明开采模型等多种煤矿智能综放工作面建设关键技术以及智能综放工作面建设路径展开深入探讨。

保德煤矿智能综放工作面建设关键技术研究

针对现有智能综放工作面建设的研究成果缺乏某个综放工作面系统化建设实施研究的问题,以国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司保德煤矿81309智能综放工作面为研究背景,在液压支架电液控制系统及综采自动化系统配置的基础上,详细介绍了设备升级改造、有限透明开采模型构建、智能放煤工艺决策、煤矸识别方法优化、多模式融合集成控制等关键技术。①对采煤机电控系统进行国产化升级改造,加装惯导系统,配套光纤复合电缆/5G通信,实现采煤机姿态及控制数据高效稳定传输。采用迈步自移设备列车系统并配套管缆伸缩装置,实现设备列车拉移由1~2人完成。②对智能规划中心数据源中的地质模型进行迭代修正,经过一系列换算和多源异构数据融合,形成有限透明开采地质模型。③针对81309工作面一刀一放2轮顺序放煤方式,构建了10个智能综放回采阶段并设计了对应的采煤机、综放液压支架、前后刮板输送机的动作和时间,实现了中部跟机自动化采放、三角煤区域自动开采。④采用振动煤矸识别与视频煤矸识别相结合的方式,建成智能综放煤矸识别系统。⑤以SAM型综采自动化控制系统为枢纽,通过整合液压支架电液控制、视频监控、采煤机电控、三机泵站集控,构建出智能化集中控制系统,初步建成基于透明开采的“采−支−识−放−运”各环节自适应的综放开采工作面。调试结果表明,81309综放工作面中部实现单班自动控制割煤4刀,液压支架实现自动跟机拉架、联动收伸护帮/伸缩梁、自主推溜等功能,智能化集中控制系统可一键启停生产系统,对设备运行数据进行实时监控。

智能综放工作面自动运行与人工干预分析系统

智能综放开采不仅要考虑采煤机割煤,还要综合考虑支架后部放煤及顶煤回收情况。相比智能综采工作面,智能综放工作面设备数量更多、工况更加复杂,生产过程中出现异常的可能性更大,导致人工远程干预更多。为保障智能综放开采的顺利运行,设计了智能综放工作面自动运行与人工干预分析系统。给出了智能综放工作面自动化率及放煤工作面控制系统开机率、液压支架自动跟机移架率、采煤机记忆割煤率、自动放顶煤率等关键指标的定义,通过采集综放工作面各主要设备运行信息和采煤信息,判断各设备运行状态,实现综放工作面自动化率统计分析。根据综放工作面自动化运行状态门限知识信息和设备工作流程,建立智能综放工作面自动化运行状态变更的状态门限知识库,用于识别人工干预前的生产设备状态,判断是否符合生产设备解除自动化运行条件。基于对专家知识的深入分析形成规则库,当实施人工干预控制时,自动基于规则库中的规则判断是否符合解除自动化运行的条件,并分析人工干预原因。实际应用结果表明,该系统能够评估智能综放工作面自动化率并分析人工干预原因,为生产系统控制逻辑的优化提供依据。

保德煤矿智能综放开采关键技术及展望

国家能源集团煤矿智能化建设进入全面实施阶段,保德煤矿是国家能源集团安全智能化建设示范煤矿之一,智能综放工作面建设是示范煤矿建设的核心之一。全面介绍了保德煤矿81309综放工作面的基本条件、设备配置情况以及智能化系统的配置情况,阐明了智能综放工作面建设的基础。分析了保德煤矿智能综放开采工作面建设面临的既有设备升级改造、有限透明开采模型建立、智能放煤工艺决策、煤矸识别方法优化、多模式融合控制系统等方面的难题。详细阐述了智能综放开采相关的既有设备一体化升级改造、有限透明开采地质建模、智能放煤工艺及决策、煤矸识别、多模式通河的智能放煤控制等关键技术,形成适用于保德煤矿的有限透明开采智能综放开采技术体系,最终建成基于透明开采的“采—支—识—放—运”各环节智能自适应的智能综放开采工作面。对保德煤矿智能综放开采从大数据深度融合与应用、智能综放开采模式探索、智能开采人才培养等3方面进行了展望。为类似条件下智能化开采工作面的建设提供借鉴。

综放工作面基于透明地质的智能协同开采技术

智能综放工作面在地质条件简单的矿井已经得到应用,但在地质条件复杂情况下综放工作面应用甚少。究其原因是构造、瓦斯、水等灾害影响着工作面正常回采,同时放顶煤过程地质依据性不强。以建庄煤矿4-2302综放工作面为例,结合综合地质探测工程,利用多源数据融合技术,构建高精度工作面多属性模型,采用地质模型剖切技术,生成地质截割曲线,发送至智能综放控制中心,配合综采三机精准控制,实现综放工作面基于透明地质的智能开采和放顶煤。现场试验结果表明,该技术提高了采煤效率,实现智能化综采放顶煤,为同类型复杂地质条件矿井实现智能开采提供经验借鉴。

特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、"采-支-放-运"系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面"采-支-放-运"系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。

Ⅲ06(5)1智能化综放工作面关键技术研究与应用

本文针对平庄煤业老公营子矿首个智能化综放工作面的关键技术展开研究。首先,介绍该工作面的基本情况和布置情况,包括采煤方法、支护形式、通风方式、水文地质等。其次,阐述该智能化工作面的数据传输、远程控制、视频监控等技术,分析在提高生产效率、保障矿工安全方面的作用。最后,总结Ⅲ06(5)1智能化综放工作面关键技术的应用效果,对未来研究方向提出展望。

“三软”不稳定煤层综放工作面智能化应用与实践

本文针对“三软”不稳定煤层地质特点,在综放工作面智能化建设实践中,通过一系列装备技术和管理、控制程序优化,较好地解决了综放智能化工作面常态化运行中支架钻底、超高、倒架、邻架错差等支架姿态控制技术难题;在目前煤矸智能识别技术条件下,通过优化放煤程序,较好地实现了自动+人工辅助放煤功能;通过支架采高动态管理和护帮板位置控制,有效避免了煤机运行中干涉支架风险;通过视频联动技术和分布式通讯控制装置,初步实现了工作面沿线设备协同控制问题。

保德煤矿智能化综放工作面安全管控模式及对策

国家能源集团煤矿智能化建设进入全面实施阶段,保德煤矿是国家能源集团安全智能化建设示范煤矿之一,中高级智能化阶段的综放工作面安全管理成为亟需研究的重要课题。结合保德煤矿81309智能综放工作面条件,对该工作面基本条件、外部安全环境、内部安全环境进行及安全管控SWOT分析。提出了智能化综放工作面安全管控模式,即构建“1个综合管控平台、2方面应急保障、3支专业化队伍”的“1+2+3”安全管控新模式,并对安全管控新模式优势进行了分析。给出了煤矿组织架构适度调整、加快煤矿智能化建设推进、提升煤矿职工综合素质等3方面的对策建议。为类似条件下智能化开采工作面的安全管控提供借鉴。

综放开采智能化控制系统研发与应用

为推动智能化综放开采技术的发展和应用,全面提升智能采煤的技术水平,针对自动放煤和工作面设备自动协调运行等行业共性难题,在放顶煤开采技术实践的基础上,开发了以“装备自动控制、数据自动采集、岗位无人值守”为目标的智能化综放控制系统,提出了综放开采智能化控制系统的技术路径和总体架构,配置了MG750/1860-WD采煤机、ZF12000/22/42D液压支架、SGZ1000/2400刮板输送机、BRW630/37.5乳化液泵站和DSJ140/260/3×500带式输送机等高可靠性综放开采成套装备,研发了液压支架记忆放煤、采煤机记忆截割、三角煤截割工艺、输送系统联动运行、泵站自动控制、手持终端等关键技术和控制系统,建设了“地面总监控调度-巷道区域控制-子系统”的三级控制体系。在鲍店煤矿7302工作面(平均厚度9.04 m)开展了工业性试验,实践中解决了工作面端头自动截割复杂作业工序、智能时序放煤参数优化等难题,并通过关键环节管控、智能开采工艺优化、重要岗位作业标准建立等手段,以保障常态化智能运行。结果表明:智能化综放系统实现了“采-放-运”的自动、协调运行,时序自动放煤率达70%以上,记忆截割开机率达到85%以上,工作面工作人数减少近60%,开采能效大幅提升,达到了年产千万吨的能力,实现了“自动控制为主,人工干预为辅”的智能综放生产模式。

同忻矿井安全高效开采智能技术

同忻矿作为千万吨级别的矿井,在依托互联网技术的基础上,建成了特厚煤层智能综放工作面,拥有了智能放煤关键技术,并且对工作面的设备进行升级,提高了工作效率,还可以通过远程控制和监控系统实现“可视化远程控制+自动化控制”的操作,提高了矿井的安全性。同忻矿智能化矿井的建设,推动了煤炭安全高效生产和自动化水平,为工作人员提供便利的同时也极大的方便了企业管理,促进了煤矿智能化发展的可持续性。

无人化智能煤矿建设探索与实践

以保德煤矿智能化建设为背景,详细介绍了其“四化融合”即装备智能化、生产无人化、管控一体化、建设标准化的发展新模式,并根据81309智能化综放工作面建设的阶段成果,阐述了综放工作面智能化建设路径和管理模式,分析了制约放顶煤智能化发展的关键技术,指出现阶段的煤矿开采智能化发展仍处于初级阶段,距离真正的智能化生产和运营差距依然很大。

国家能源集团智能化采煤关键技术研究

分析了国家能源集团智能化采煤建设现状,提出5种智能化采煤核心技术:薄煤层等高无人化智能开采技术、中厚偏薄煤层透明自主智能开采技术、厚煤层采煤机器人智能开采技术、大倾角厚煤层单向智能开采技术、直立煤层综放智能开采技术,指出这5种智能化采煤核心技术基本实现了不同煤层赋存条件智能化采煤,为薄煤层、中厚煤层、厚煤层、大倾角厚煤层、直立煤层智能化建设发展指明了方向,但距离完全无人化采煤还有一段距离。指出智能化采煤要攻关的关键技术:单机智能化、多机物联化、与新一代网络通信技术的融合创新等。本文为井工智能采煤实现常态化、无人化提出了建设路径。

千万吨矿井群安全高效可持续开发关键技术

针对同煤集团千万吨矿井群煤炭资源开发过程中遇到的资源、安全、环境、管理等问题,提出了千万吨矿井群协同开发思想及千万吨矿井群资源、安全、环境、管理协调开采理念,建立了以矿井健康综合指数为核心的评价指标体系及评价模型。分析了浅埋煤层围岩刚度对顶板运移的影响,缓解特厚煤层煤壁防片帮与提高顶煤冒放性的矛盾,开发了资源条件分类协调开采技术。创新特厚煤层综放开采关键技术,开发试验了基于支架电液控制的综放工作面采煤机记忆截割、支架跟机自动移架、自动化和智能放煤系统。建设了以节能减排清洁生产技术为核心的循环经济产业园区,构建了工作面设备全寿命过程管理平台,编制了千万吨矿井群装备系列型谱,有效缓解了千万吨矿井群出现的资源、安全、环境、管理等问题。