Development of Mining Technology and Equipment for Seafloor Massive Sulfide Deposits

Seafloor massive sulfide（SMS） deposits which consist of Au, Ag, Cu, and other metal elements, have been a target of commercial mining in recent decades. The demand for established and reliable commercial mining system for SMS deposits is increasing within the marine mining industry. The current status and progress of mining technology and equipment for SMS deposits are introduced. First, the mining technology and other recent developments of SMS deposits are comprehensively explained and analyzed. The seafloor production tools manufactured by Nautilus Minerals and similar mining tools from Japan for SMS deposits are compared and discussed in turn. Second, SMS deposit mining technology research being conducted in China is described, and a new SMS deposits mining tool is designed according to the environmental requirement. Finally, some new trends of mining technology of SMS deposits are summarized and analyzed. All of these conclusions and results have reference value and guiding significance for the research of SMS deposit mining in China.

CHINA'S RECENT DEVELOPMENT IN COAL MINING,PROCESSING AND UTILIZATION

This paper describes the state-of-the-art and Outlook of coal mining and clean coal technology in China. As the major mining method,underground mining accounts for 96% of the total production. Among the state own mines, the percentage of mechanized mining reached 71 %. A rapid development of high-productive and high-profitable mines,especially those with longwall sublevel caving method, is described. The issues of heavy duty equipment, roof bolting,mine safety are also addressed. The Chinese government is paying more and more attention on the environmental problems inducing from coal mining,processing and utilization. A basic framework of clean coal technology is being formed and a wide range of technology is included.

深海水下技术装备发展研究

深海水下技术装备是认知深海、开发深海资源以及保护海洋生态的关键,拓展深海新空间面临复杂多变的环境挑战,亟需高水平的深海水下技术装备作支撑。本文立足我国海洋强国建设的发展实际,分析了深海水下技术装备的体系构成和发展需求,从深海观测/探测与感知系统、水下施工作业装备、深海水下油气生产系统、深海矿产资源开发装备4个方面出发,梳理了国外深海水下技术装备的发展现状和趋势。在此基础上,总结了我国深海水下技术装备研制的发展现状,分析了发展面临的工程挑战,剖析了相关关键技术装备体系和关键物理–力学机制,概括了深海水下技术装备的典型装备代表和装备图谱,凝练了我国深海水下技术装备的共性关键技术,涵盖智能化与自动化技术、精密元器件加工制造技术、高精度定位导航、高速率通信技术、大系统力学计算与分析和跨尺度工程设计方法与技术等方面。为实现我国深海水下技术装备的高质量发展,研究建议:加强深海水下工程技术发展的顶层设计,推动构建共性关键技术协作体系;增强我国深海水下技术规范和标准的行业影响力,大力开拓国际市场;高质量推进兼容通用的平台建设;注重培养深海水下工程科技创新人才,为加速实现海洋科技产业高水平发展提供支撑。

超大采高综采工作面支护技术及装备研究现状

超大采高一次采全厚开采具有开采效率高、资源回收率高等特点。为探求超大采高综采技术进一步突破,分析其工作面围岩稳定性控制可行性,在调研超大采高综采发展历程的基础上,总结了超大采高综采工作面围矿压显现及煤壁片帮规律,分析了现有超大采高液压支架整体技术特征及其适用性能,并介绍了10 m超大采高工作面液压支架基本情况。通过分析发现:工作面矿压显现强度与采高基本呈现正相关关系,采高越大,工作面支护阻力越大,且煤壁片帮是困扰超大采高开采高效推进的主要因素之一,通过提高工作面液压支架的初撑能力能有效减小煤壁应力;液压支架随工作面采高增加,选型工作阻力增大,支架中心距加宽,大梯度过渡方式在提供可靠支护的同时,能有效提升端头区资源回收率;为适应大体量开采装备运输,超大采高工作面煤巷断面增加,超前支架工作阻力增大;工作面配套液压支架通过设计手段、整体结构、制造工艺等方面优化升级以提升可靠性及适应性;相对较低采高工作面支护,超大采高开采更注重支护过程中的安全技术需求,需要完善架前煤矸防护、架间防尘降尘、安全的后期维检等安全措施;工作面围岩稳定性控制及其配套装备是超大采高综采技术发展及推广的重点,从支护参数选择、支护结构设计到液压支架制造、后期维检的超大采高液压支架全寿命开发是支撑超大采高开采高效推进的基础。

深海金属采矿装备与技术发展现状及分析

金属矿产资源是保障国家经济发展与建设的重要物质基础。在陆地稀有金属供应初显疲态的形势下,世界各国纷纷将资源战略瞄向稀有金属蕴藏丰富的深海。开展深海采矿装备与技术的研发攻关,是实现深海矿产资源高效开采的关键。首先,系统论述深海采矿科学技术与装备发展历程,重点分析拖斗式、连续绳斗式、自动穿梭艇式、管道提升式技术特点,总结梳理国内外深海采矿车、深海扬矿装备、深海采矿船3类装备的发展现状;然后,以当前研究与发展动态为基础,围绕采矿、输运、支撑平台3个领域,梳理采集技术、牵引驱动技术、轨迹与规划技术、羽流演变评估技术4项采矿技术上取得的成效和进展,总结气力提升技术、水力提升技术、过流部件保障技术、力学行为分析技术4项输运技术的研究动态,探讨收放技术、升沉补偿技术2项支撑平台技术的研究方向及进展;最后,鉴于经济、环境、装备与技术3个维度目前的发展形势,提出深海采矿技术科学目标由装备可控转变为绿色采矿、安全采矿,为应对未来深海采矿装备与技术发展面临的环境与安全挑战,分析提出有待于聚焦研究的关键科学与技术问题,以此凝练出绿色行进采集技术、超深安全扬矿技术、全局协同保障技术、数字环境评估技术4项亟待突破的关键技术,以期为我国深海采矿装备体系研究与建设提供参考。

10m超大采高智能化开采关键技术及装备研究

通过调研陕西陕煤曹家滩煤矿业有限公司22煤层赋存条件,探究了超大开采空间矿压显现规律及超高煤壁片帮特点,总结了超大采高综采工作面围岩控制关键技术,分析了超大采高综采工作面端头区支护特点,提出“大梯度+小台阶”端头区过渡模式,实现了综采工作面中部到两端头巷道6 m高差的短缓过渡及端头区三角煤高回收率支护;基于综采工作面智能化成套开采装备选型配套,研发了适应10 m超大采高综采工作面的成套开采装备,实现了超大开采空间安全防护、特厚煤层高效截割、超大运量煤流顺畅运输;搭建工作面“采支运”一体化智能协同作业控制系统及多源系统集成与数据融合分析平台,支撑10 m超大采高综采工作面安全高效开采。

超大型深井铁矿高效绿色开采技术与智能装备研究现状与展望

我国铁矿资源矿床普遍具有厚度大、品位低的特点,这使得传统的开采方式难以经济有效地满足市场需求.为了在激烈的市场竞争中占据优势,同时遵循环保和低碳发展的要求,必须采用千万吨级的大规模、低成本、环保低碳开采模式.这种开采模式不仅能显著降低单位矿石的开采成本,还能最大程度地减少对环境的影响,降低碳排放,实现资源的可持续开发与利用.为此,本文围绕超大型深井矿山高效绿色开采的采矿新模式、安全新技术、绿色新要求、智能新趋势,旨在攻克“深部厚大矿体超大规模连续开采原理与方法、高应力岩体强循环扰动灾变机理及力学行为、深热矿井多风机自适应智能节能通风机制”3项关键问题,研究形成“深部倾斜厚大矿体盘区化时空协同连续开采技术、大规模采动力学环境高效感知装置与灾害防控技术、尾砂膏体大流量连续稳态制备与输送技术、深热矿井多级动态智能通风及热害直冷防治技术、盘区回采作业链设备群智能决策与协同作业管控技术”5项关键技术,实现厚大矿体大参数高效连续开采、大规模开采的工程岩体力学与动力灾害防治、采选固废高效充填利用、智能节能通风与热害防治、盘区智能化回采作业链高效协同等方面的理论、技术、方法和装备创新,创建千米以深千万吨级金属矿绿色智能开采新理论、新技术和新装备并建立示范矿山,形成可推广应用的超大型深井矿山高效绿色开采技术体系,以期全面提升我国深部战略矿产资源的大规模绿色开发能力,为深部矿产资源大规模绿色开发提供理论基础与技术支撑.

煤矿大采高智能开采工作面设备选型与关键技术研究

针对红庆梁煤矿现有采煤工艺装备效率低、人员劳动强度大、工作面接续紧张等问题,结合近年来国内采煤工艺装备发展应用情况,对采煤机关键技术、液压支架、刮板输送机、选型配套等进行了新工作面设计分析。分析总结了自动化顺槽集中控制、工作面视频监控自动跟机切换、工作面自动调直等大采高智能采掘工作面应用的关键技术。实践应用结果表明,新型智能采掘工作面减员增效效果明显,为企业带来了明显的经济效益和社会效益。

全球深海矿产资源开发进展与启示——以装备技术为核心

随着全球战略性新兴产业的快速发展,钴、镍、锰、锂等关键矿产的需求急剧增加,这些矿产在新能源、电子产业及国防安全等领域中扮演着不可或缺的角色,深海矿产资源具有重大战略价值,同时这些资源开发过程还带动深海科技和产业向更高层次发展,对提升国家海洋开发与探测能力具有重要意义。在全球深海矿产资源开发过程中,装备技术具有核心作用。自20世纪60年代起,发达国家在深海矿产资源的开发管理体制、勘探装备、开发平台和开采作业装备等方面持续突破,强化了本国大洋事务管理体系,发展了海底钻探技术、深海采矿平台技术、环境影响评估技术等,部分国家已经完成了多项海上采矿试验,展示了主导国际海底采矿标准规则制定的能力。我国自20世纪90年代起显著提升了海底资源开发相关的行政管理能力和法治建设水平,积极参与了国际海底矿区勘探和申请工作。“十二五”迄今,我国相继完成从500米到4000米海试的采矿车单体试验,为下一步工作奠定了坚实基础。但是,相较于国外发达国家,我国仍然存在较大差距,主要体现为基础研究不足、核心技术装备验证与研发能力有限、关键元器件自主研发能力欠缺、全系统联合海试与商业化开采方案缺失,以及环境友好型装备研发与环境评估滞后等。面向即将到来的深海采矿时代,我国应加强对深海矿产资源开发的战略研究,加大技术创新力度,加快推进深海采矿装备技术体系发展,培育深海高技术装备产业,拓展我国深海活动的利益空间。

俄罗斯露天煤矿发展研究

对俄罗斯露天煤矿的资源、生产等情况进行了深入分析,总结了俄罗斯露天煤矿开采技术的发展历程以及在典型地区的技术应用,梳理了俄罗斯露天煤矿装备特点、主要装备应用情况以及俄罗斯露天煤矿主要的生态保护措施。研究得出:俄罗斯适合露天开采的煤炭资源丰富,其探明储量占比达到俄罗斯煤炭资源总量的72%以上,露天煤矿产量占俄罗斯煤炭产量75%以上,露天煤矿是俄罗斯煤炭产业发展的重点。俄罗斯露天煤矿的开采工艺主要采用轮斗连续开采工艺,同时无运输倒堆工艺使用也较多,挖掘机、自卸卡车、吊斗铲等与开采工艺相对应的装备近些年取得了新的发展。在煤炭开发利用的同时,俄罗斯高度重视煤炭工业环境安全问题,在机构设置、法律法规、生态修复技术等方面积极探索并取得诸多进展,减少了露天煤矿开发对环境的负面影响。

基于光纤传感技术的井下机电设备参数监控技术

矿井机电设备零部件损坏、工作发热通常会导致安全事故的发生。基于光纤传感技术,设计了一种井下机电设备参数监控系统,主要包含ASE光源、光纤传感器、光纤解调仪、报警监控系统等部件。通过现场对3种常见机电设备参数的现场试验,测试了24 h范围内的温度和振动频率变化情况,实验结果显示:机电设备参数在工作一段时长之后均呈现较好的规律性且数值趋于稳定,现场测试结果均低于一级报警阈值,现场无报警发生,该设备能够较准确地实现机电设备参数测定及现场监控预警。

煤矿巷道掘进技术与装备的现状及发展趋势

煤矿巷道掘进技术与装备直接影响开采环境的稳定性、安全性,同时决定着煤矿的生产效率,因此,有必要进一步分析、研究中国煤矿巷道掘进技术与装备的现状及未来的发展趋势,为煤炭行业进一步发展提供可靠性的参考。主要介绍了巷道掘进技术与装备的现状,探究了目前存在的问题,给出具有针对性的建议,同时简单分析了巷道掘进技术与装备未来的发展方向。

探讨故障诊断技术在矿山机电设备维修中的应用

本文旨在探讨矿山机电设备维修中故障诊断技术的应用,并对其现状进行分析。同时,基于人工智能研究为故障诊断技术的应用进行了实践验证。研究结果表明,故障诊断技术在矿山机电设备维修方面具有重要意义,可以显著提高维修的效率和质量,同时减少成本和停机时间的消耗。基于人工智能的故障诊断技术应用更加精准和高效,对提升维修水平起到了重要的推动作用。本研究为矿山机电设备维修技术的进一步提升提供了有力的支撑和保障,具有一定的实用和推广价值。

PLC技术在矿山机电设备控制中的应用

矿山机电设备作为矿山生产的重要支柱,其自动化控制水平直接影响着矿山生产的效率和安全。PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)作为1种广泛应用于自动化控制领域的技术,具有可靠性高、适应性强、易于扩展等优点,已逐渐成为矿山机电设备控制系统中不可或缺的部分。探讨了PLC技术在矿山机电设备控制中的应用,以进一步推动中国矿山机电行业的技术进步和行业发展。

煤矿机电设备维修管理模式初探

探讨了煤矿机电设备维修模式的重要性及维修管理中存在的技术问题。在现代煤矿生产中,机电设备维修管理直接影响生产效率和安全运行。通过分析故障后维修模式、阶段性维修模式和预防性维修模式,提出了煤矿机电设备维修管理的关键技术问题,包括信息传递与沟通不畅和维修人员技术水平不高等。为了提升煤矿机电设备维修管理水平,提出了维修人员培训与技术提升、维修管理软件的应用、维修管理流程的健全和智能化监测技术等推广措施。这些措施有助于提高煤矿机电设备的维修效率和管理水平,确保煤矿生产持续稳定地进行。

磁粉检测技术在煤矿机械设备探伤中的应用

煤矿机械设备经过长时间使用会出现一定的损伤,对其进行高效探测具有重要的意义。磁粉检测技术是无损检测技术的1种,在煤矿机械设备探伤中被广泛应用。首先,分析了磁粉检测技术的原理;然后,探讨了该技术在煤矿机械设备检测中的应用,包括通风机叶片缺陷检测和液压杆磨损检测。可以为煤矿机械设备的检修提供一定的参考。

乌达矿区近距离煤层群开采瓦斯治理技术及装备

针对乌达矿区近距离煤层群重复采动下工作面瓦斯涌出规律较单一煤层更为复杂的难题,通过引入大功率定向钻机等一系列瓦斯治理新装备和现场实践,形成了乌达矿区近距离煤层群开采瓦斯综合治理技术体系。工作面回采前,采用走向钻孔结合“梳”状穿层分支孔对本煤层及邻近层进行大规模区域立体联合抽采,实现采前抽采达标;回采期间根据9#、10#、12#煤层的瓦斯涌出来源及瓦斯涌出规律,针对性选择大孔径顶板高位钻孔抽采技术、大直径水平钻孔桥接采空区抽采技术、V形钻孔抽采技术和上隅角插管抽采等瓦斯治理措施进行瓦斯治理,主要回采工作面回风流瓦斯浓度均不超过0.6%,取得了较好的治理效果,确保了矿井的安全生产。

井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究

为提升煤矿智能开采安全技术水平,解决综采设备在复杂井下条件下低成本精确定位及控制问题,开展井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究。基于井下综采设备作业过程分析,研究井下综采工作面绝对坐标系确立及工作面跟踪定位系统测量基准传递与重构方法,在此基础上搭建激光跟踪实时定位系统架构。该方案已在某煤矿采煤机井下作业中得到应用,结果表明,该方案能实现井下综采设备高精度定位功能,连续作业条件下推移曲线误差控制在20 mm内,可满足井下综采设备作业需求。

人工智能技术在煤矿巷道水雾除尘设备的应用探究

煤矿巷道是粉尘积聚和扩散的主要场所,对煤矿生产安全及矿工的健康造成严重影响,传统的巷道水幕除尘设备存在效果不佳、能耗较高等问题。人工智能技术在煤矿安全领域的应用日益受到关注,巷道水幕除尘设备变得更加智能化、高效化和可靠化。首先介绍了人工智能技术的概念和发展,以及其在社会、经济、医疗、交通、教育等方面的应用前景。然后,分析了目前传统的巷道水雾除尘设备的应用现状和存在的局限性。最后,基于人工智能技术,提出了巷道水雾除尘设备的改进方向,包括智能监测与控制、数据分析与优化、自适应控制等。同时,探究了人工智能技术应用在智能水雾喷洒系统、智能风机控制系统和数据监测与分析系统中的效果。

我国煤矿智能化综采开采技术装备应用现状与发展思考

煤矿智能化技术是煤炭工业实现高质量发展的核心技术支撑,而煤矿智能开采技术与煤机装备是煤矿智能化建设的关键。在详细分析我国煤矿智能化建设初级阶段现状和煤矿智能化技术装备发展制约因素的基础上,剖析了采煤机自适应规划截割控制、刮板输送设备智能化综合控制、液压支架电液控制、透明工作面地质保障、工作面直线度监控、工作面人员精确定-位及主动防护、工作面AI识别监测等煤矿智能化开采技术的优势和不足,分析结果表明:煤矿智能化建设需求为高端煤机装备产业发展和产业升级带来了前所未有的机遇,现代信息技术与高端煤机装备的深度融合将革新我国煤炭的智能化生产方式,但各种技术瓶颈依旧制约着其高质量发展,距离煤矿实现“少人化、无人化”开采仍存在较大差距。煤矿智能化建设作为一项“人、机、环、管”协同的系统工程,笔者提出了由打破传统的“单兵作战”理念向秉承“有机智能协同”建设理念来破解当前技术瓶颈的建议,例如:加强高端煤机装备向新-数-智转变攻关、完善地-边-端三级垂直安全管控技术、规划感知引导装置由叠加扩充向有机融合转变、建立设备全生命周期数字化管理系统、引导单机智能向群组协同智能转变等建议,以此推动我国煤矿智能化开采煤机装备技术的高质量发展。