15唐恩贤--煤矿智能化开采技术研究现状及展望(1)
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1、 第 卷 第 期 煤 炭 科 学 技 术 年 月 移 动 扫 码 阅 读 唐 恩 贤 张 玉 良 马 骋 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 研 究 现 状 及 展 望 煤 炭 科 学 技 术 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 研 究 现 状 及 展 望 唐 恩 贤 张 玉 良 马 骋 陕 西 陕 煤 黄 陵 矿 业 有 限 公 司 陕 西 黄 陵 国 家 应 急 管 理 部 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 创 新 中 心 陕 西 黄 陵 摘 要 通 过 分 析 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 研 究 现 状 指 出 目 前 我 国 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 研 究 大 多
2、 处 于 初 级 阶 段 主 要 以 可 视 化 远 程 干 预 型 智 能 化 开 采 技 术 路 线 为 主 虽 然 实 现 了 井 下 工 作 面 无 人 少 人 作 业 但 受 限 于 传 感 器 水 平 与 处 理 系 统 性 能 等 困 境 导 致 综 采 装 备 整 体 智 能 化 程 度 不 高 且 不 能 智 能 感 知 工 作 面 地 质 条 件 变 化 并 通 过 智 能 分 析 决 策 系 统 进 行 装 备 及 工 艺 的 自 适 应 调 整 尽 管 目 前 国 内 外 科 研 机 构 和 高 等 院 校 正 在 开 展 煤 岩 识 别 等 有 关 技 术 难 题 的
3、 研 究 和 探 索 但 基 本 都 处 于 理 论 研 究 阶 段 还 未 进 行 真 正 的 实 践 应 用 另 外 现 有 装 备 未 实 现 故 障 自 诊 断 及 采 集 数 据 的 大 数 据 分 析 整 合 导 致 现 有 智 能 化 开 采 技 术 未 取 得 实 质 性 突 破 因 此 在 诸 多 新 技 术 尚 不 成 熟 以 及 关 键 性 技 术 难 题 尚 未 攻 克 的 前 提 下 未 来 的 一 段 时 间 里 不 能 完 全 沿 着 现 有 的 技 术 路 线 进 行 探 索 和 研 究 需 要 不 断 开 展 技 术 创 新 从 目 前 智 能 化 开 采 技
4、 术 应 用 过 程 存 在 的 关 键 技 术 难 题 出 发 重 点 对 地 理 地 质 信 息 系 统 的 透 明 工 作 面 工 作 面 复 杂 环 境 条 件 与 智 能 化 采 煤 的 耦 合 应 用 高 速 监 控 平 台 和 大 数 据 分 析 处 理 技 术 系 统 自 适 应 和 故 障 自 诊 断 技 术 等 创 新 性 研 究 内 容 进 行 了 展 望 同 时 为 进 一 步 提 升 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 水 平 提 供 一 些 建 议 和 思 路 关 键 词 智 能 化 开 采 地 理 地 质 信 息 自 适 应 自 诊 断 大 数 据 分 析 智 能
5、 矿 山 中 图 分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 收 稿 日 期 责 任 编 辑 赵 瑞 基 金 项 目 国 家 重 点 研 发 计 划 资 助 项 目 作 者 简 介 唐 恩 贤 男 陕 西 蓝 田 人 教 授 级 高 级 工 程 师 现 任 陕 西 陕 煤 黄 陵 矿 业 有 限 公 司 副 总 经 理 总 工 程 师 年 第 期 煤 炭 科 学 技 术 第 卷 引 言 随 着 信 息 技 术 物 联 网 技 术 智 能 制 造 大 数 据 和 人 工 智 能 技 术 的 不 断 发 展 煤 炭 产 业 也 在 进 行 相 关 新 技 术 的 探 索 和 尝 试 年 以 来
6、 通 过 技 术 引 进 消 化 吸 收 和 再 创 新 煤 炭 产 业 在 智 能 制 造 智 能 控 制 等 方 面 取 得 了 大 批 先 进 的 科 研 成 果 如 年 太 重 煤 机 有 限 公 司 自 主 研 发 了 我 国 第 台 智 能 化 电 牵 引 采 煤 机 年 北 京 天 地 玛 珂 电 液 控 制 系 统 有 限 公 司 先 后 自 主 研 发 了 具 有 完 全 自 主 知 识 产 权 的 我 国 第 套 型 液 压 支 架 电 液 控 制 系 统 和 型 综 采 自 动 化 控 制 系 统 等 尤 其 是 年 月 陕 西 陕 煤 黄 陵 矿 业 有 限 公 司 完
7、 成 了 煤 层 国 产 装 备 智 能 化 无 人 综 采 技 术 研 究 与 应 用 开 创 了 国 产 成 套 装 备 智 能 化 采 煤 的 先 河 在 全 国 范 围 内 首 次 实 现 了 地 面 远 程 操 控 并 形 成 了 在 地 面 指 挥 控 制 中 心 远 程 采 煤 作 业 的 常 态 化 目 前 该 项 技 术 已 在 全 国 家 煤 矿 进 行 了 推 广 应 用 建 设 了 余 个 智 能 化 综 采 工 作 面 目 前 综 采 装 备 整 体 智 能 化 程 度 不 高 不 能 智 能 感 知 工 作 面 地 质 条 件 变 化 并 通 过 智 能 分 析 决
8、 策 系 统 进 行 装 备 及 工 艺 的 自 适 应 调 整 整 体 技 术 尚 处 于 智 能 化 开 采 初 级 阶 段 现 有 的 国 产 装 备 制 造 整 体 技 术 和 工 艺 与 国 外 相 比 还 存 在 较 大 差 距 机 械 和 电 气 可 靠 性 相 对 较 差 日 常 维 护 量 大 另 外 现 有 装 备 未 实 现 故 障 自 诊 断 及 采 集 数 据 的 大 数 据 分 析 整 合 导 致 现 有 智 能 化 开 采 技 术 未 取 得 实 质 性 突 破 因 此 在 诸 多 新 技 术 尚 不 成 熟 以 及 关 键 性 技 术 难 题 尚 未 攻 克 的
9、 前 提 下 不 能 完 全 沿 着 现 有 的 技 术 路 线 进 行 探 索 和 研 究 需 要 不 断 开 展 技 术 创 新 来 不 断 解 决 自 主 决 策 和 自 适 应 控 制 采 煤 的 问 题 同 时 还 要 开 展 装 备 可 靠 性 研 究 进 一 步 降 低 智 能 化 装 备 的 日 常 维 护 量 力 争 实 现 免 维 护 在 此 目 标 的 基 础 上 鉴 于 目 前 国 内 外 智 能 感 知 和 探 测 技 术 水 平 现 状 提 出 来 未 来 年 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 重 点 探 索 和 研 究 方 向 基 于 地 理 地 质 信 息 系
10、 统 的 透 明 工 作 面 技 术 目 前 现 有 的 智 能 化 开 采 技 术 主 要 依 靠 采 煤 机 记 忆 截 割 液 压 支 架 自 动 跟 机 和 远 程 干 预 控 制 技 术 其 中 液 压 支 架 自 动 跟 机 技 术 和 远 程 干 预 技 术 显 然 已 经 相 对 成 熟 采 煤 机 记 忆 截 割 技 术 在 实 践 过 程 中 还 存 在 诸 多 问 题 但 追 究 其 根 本 问 题 在 于 采 煤 机 不 能 根 据 煤 层 变 化 进 行 自 动 调 整 等 关 键 问 题 导 致 智 能 化 开 采 整 体 水 平 较 低 虽 然 国 内 外 产 学
11、 研 单 位 不 同 程 度 地 开 展 了 采 煤 机 煤 岩 识 别 技 术 探 索 也 取 得 了 一 些 理 论 研 究 成 果 但 存 在 辨 识 度 差 分 辨 速 度 慢 井 下 复 杂 恶 劣 环 境 下 抗 干 扰 能 力 差 等 问 题 无 法 实 现 煤 岩 识 别 技 术 在 实 际 生 产 应 用 过 程 中 常 态 化 应 用 因 此 当 下 必 须 转 变 观 念 另 辟 蹊 径 地 寻 找 新 的 技 术 实 施 路 线 来 解 决 以 上 问 题 技 术 现 状 分 析 在 采 煤 作 业 过 程 中 人 工 操 作 的 主 要 目 的 是 能 够 提 前 观
12、 察 到 待 采 煤 层 变 化 情 况 后 操 作 采 煤 设 备 去 调 整 适 应 变 化 的 煤 层 以 达 到 安 全 高 效 采 煤 的 目 的 采 用 记 忆 截 割 的 方 式 仅 是 记 忆 之 前 的 截 割 轨 迹 并 不 能 根 据 当 前 煤 层 变 化 进 行 实 时 调 整 因 此 这 种 割 煤 方 式 具 有 模 糊 性 无 法 实 现 精 准 开 采 如 果 能 够 发 明 具 有 自 主 感 知 和 精 准 分 辨 能 力 的 传 感 仪 器 或 机 器 人 代 替 人 工 作 业 显 然 是 最 优 方 案 但 目 前 国 内 外 传 感 技 术 和 机
13、 器 人 技 术 在 短 时 间 内 很 难 达 到 现 场 应 用 的 要 求 因 此 避 开 煤 岩 识 别 和 机 器 人 采 煤 作 业 等 技 术 难 题 的 束 缚 实 施 基 于 地 理 地 质 信 息 的 透 明 工 作 面 智 能 化 开 采 技 术 通 过 地 测 物 探 和 其 他 地 理 信 息 的 手 段 提 前 建 立 待 采 工 作 面 三 维 模 型 再 利 用 惯 性 导 航 精 准 定 位 技 术 将 采 煤 设 备 精 准 定 位 至 三 维 模 型 中 的 每 一 个 点 这 样 就 能 实 现 当 前 煤 层 条 件 下 的 智 能 精 准 采 煤 该
14、 技 术 将 有 效 适 用 于 煤 层 赋 存 变 化 相 对 较 大 及 地 质 条 件 相 对 复 杂 的 矿 井 技 术 方 案 建 立 综 采 工 作 面 地 质 写 实 信 息 库 在 综 采 工 作 面 进 风 巷 回 风 巷 和 开 切 眼 掘 进 作 业 时 根 据 已 揭 露 的 煤 层 数 据 开 切 眼 煤 层 数 据 以 及 地 质 钻 孔 数 据 建 立 相 对 模 糊 的 综 采 工 作 面 三 维 地 质 写 实 信 息 库 即 形 成 初 始 透 明 工 作 面 数 字 模 型 如 图 所 示 在 工 作 面 开 切 眼 选 定 个 点 作 为 采 高 基 准
15、 点 利 用 激 光 或 雷 达 测 高 技 术 在 生 产 作 业 前 提 前 测 定 出 每 个 点 的 实 际 采 高 并 在 地 质 写 实 信 息 的 基 础 上 简 易 地 描 绘 出 相 对 准 确 的 截 割 变 化 曲 线 该 截 割 曲 线 可 以 作 为 新 一 刀 采 煤 机 割 煤 作 业 的 模 拟 唐 恩 贤 等 煤 矿 智 能 化 开 采 技 术 研 究 现 状 及 展 望 年 第 期 运 行 曲 线 图 初 始 透 明 工 作 面 数 字 模 型 利 用 激 光 扫 描 技 术 实 时 扫 描 煤 层 赋 存 信 息 在 综 采 工 作 面 刮 板 输 送 机
16、 上 搭 建 快 速 移 动 巡 检 装 置 并 在 巡 检 装 置 内 布 置 激 光 扫 描 仪 在 每 刀 煤 截 割 前 对 开 切 眼 煤 层 进 行 一 次 快 速 巡 检 实 时 记 录 巡 检 煤 层 采 高 信 息 作 为 采 煤 机 割 煤 作 业 模 拟 运 行 曲 线 修 正 依 据 进 一 步 优 化 生 成 新 的 采 煤 机 运 行 曲 线 并 更 新 建 立 透 明 工 作 面 三 维 模 型 利 用 惯 性 导 航 技 术 实 现 采 煤 机 的 实 时 定 位 和 精 准 控 制 通 过 在 采 煤 机 内 布 置 惯 性 导 航 芯 片 实 现 采 煤 机
17、 在 综 采 工 作 面 三 维 空 间 内 的 精 准 定 位 并 将 采 煤 机 定 位 和 运 行 方 向 等 信 息 实 施 录 入 透 明 工 作 面 三 维 模 型 内 实 时 对 应 相 对 位 置 的 割 煤 数 据 形 成 工 作 面 开 采 三 维 地 质 模 型 如 图 所 示 在 割 煤 过 程 中 采 煤 机 按 照 精 准 定 位 和 透 明 工 作 面 煤 层 信 息 自 动 控 制 割 煤 最 终 实 现 精 准 开 采 的 目 标 图 工 作 面 开 采 三 维 地 质 模 型 大 数 据 分 析 决 策 技 术 目 前 智 能 化 开 采 控 制 系 统 中
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