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  • 智能化煤矿建设若干问题研究与思考2021年第10期

    作者:唐恩贤1,李 川2,3

    单位:(1.西安科技大学能源学院,陕西省西安市,710051;2. 陕西延长石油矿业有限责任公司, 陕西省西安市,710075;3.中国矿业大学矿业学院,江苏省徐州市,221008)

    摘 要 智能化开采、智能化矿井建设是煤炭企业实现高质量发展的必然选择。分析了我国智能化矿井建设历程和智能化采掘技术迭代发展的趋势,结合当前行业智能化矿井建设现状,研究认为现阶段矿井智能化仍处于初级水平,为更好地推进智能化煤矿建设,提出以下应把握的几个问题和具体建议:灾害治理永远是矿井智能化建设的前提;矿井智能化的核心是采煤、掘进智能化;准确把握行业智能化矿井建设,当前绝大多数煤矿应以矿井升级改造为主;具有嵌入式技术的智能化装备是煤矿智能化实施的必然要求等。

    关键词 智能化开采;智能化煤矿建设;关键问题;嵌入式技术;移动机器人研究

  • 过煤量激光图像智能监测技术研究2021年第10期

    作者:杨光耀1,毛开江2,胡而已2,3,李梦雅3

    单位:(1.陕煤集团榆北煤业小保当矿业有限公司,陕西省榆林市,719300;2.应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029;3.中国矿业大学机电工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 基于机器视觉的激光测量原理,研究了矿井带式输送机实时过煤量监测技术,提出了一种带式输送机实时过煤量在线测量方法。采用直射式激光三角测量方法,搭建了带式输送机过煤量视觉测量实验台,完成了测量系统软硬件设计,优化了图像处理算法和处理工作流程,研制了激光过煤量监测样机。提出了视觉测量系统图像采集质量评价方法,通过比较不同图像清晰度评价函数的处理性能,优选了Range函数对采集的图像进行清晰度评价。研究了基于机器视觉的煤流截面轮廓参数提取算法,通过图像处理获得激光变形条纹的中心线,并对条纹中心线的断点进行了数字虚拟连接,提高了测量准确性。最后验证了测量方法和图像处理算法的可行性。

    关键词 过煤量测量;机器视觉;激光三角法;智能图像监测

  • 采煤机螺旋滚筒截齿强化技术的研究2021年第9期

    作者:王昆宏

    单位:(华阳新材料集团煤机装备研究院,山西省阳泉市,045000)

    摘 要 针对采煤机截齿在割煤作业过程中出现的上锥部磨损、齿体断裂、截齿变形、合金头脱落等失效问题,对截齿的失效形式和原因进行了分析和研究,采用微弧等离子熔覆强化技术对截齿进行表面强化处理,研究了截齿表面的显微组织、硬度和耐磨性能。研究结果表明,经微弧等离子熔覆强化技术处理的截齿表面硬度提高了38.8%,相对耐磨性能提高了10.36倍,对截齿的性能改善显著,有效延长了截齿的使用寿命。

    关键词 采煤机;螺旋滚筒;截齿强化;等离子强化层

  • 智能开采工作面建设解决方案及对策建议2021年第9期

    作者:王 昕,张学亮,刘 清

    单位:(北京天地玛珂电液控制系统有限公司,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 煤矿智能开采工作面建设是煤矿智能化建设的核心任务,对煤矿智能开采工作面建设现状进行了系统梳理,指出,煤矿智能开采工作面建设与国家及行业政策、国家科研投入力度和综采工作面控制系统装备发展紧密相关。在煤矿智能开采工作面建设过程中,应结合国家政策要求和各煤矿实际情况,分类施策、分级实施,建成初级、中级、高级智能化煤矿和智能开采工作面,实现煤矿智能开采少人化/无人化。以国家能源集团智能采煤工作面建设基本要求为依据,提出了智能开采工作面初级、中级、高级智能化解决方案及其对应功能。针对煤矿智能开采工作面建设问题,提出了统一规划设计、制定智能开采工作面建设标准、加强智能开采工作面运维、补齐辅助环节智能化短板、培养智能开采全面解决方案提供商、提升员工智能化专业技术能力与水平等6个方面的对策建议。

    关键词 煤矿智能开采工作面;煤矿智能化建设;分级解决方案;对策建议

  • 黄家沟煤矿切顶卸压沿空留巷技术研究与应用2021年第8期

    作者:吕人杰1,张科学2,3,4,亢 磊2,3,杨海江2,3,王晓玲2,3,朱俊傲2,3

    单位:(1.山西华润联盛能源投资有限公司技术部,山西省吕梁市,033000;2.华北科技学院智能化无人开采研究所,北京市石景山区,101601;3.河北省矿山智能化开采技术重点实验室,河北省廊坊市,065201;4.中国矿业大学(北京) 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京市海淀区,100083)

    摘 要 为了提高黄家沟煤矿资源利用率,根据黄家沟煤矿21801工作面地质情况与围岩特征,利用切顶卸压和恒阻大变形锚索等技术,设计了黄家沟煤矿沿空留巷方案,通过打设密集恒阻锚索,完成了对巷道的加固和补强支护,确定了切缝孔直径为45 mm,深度为10 m,在开切眼非采侧进行了顶板精准定向预裂切缝,利用挡矸金属网和伸缩式护帮挡矸架对巷帮进行了防护,实现了21801工作面切顶卸压沿空留巷。

    关键词 黄家沟煤矿;切顶卸压;沿空留巷;恒阻锚索;预裂切缝

  • 烧变岩边坡渗流特征及采动稳定分析研究2021年第8期

    作者:李 超1,闫 杰2,赵锦生1,李 伟2,郭夏飞2

    单位:(1.国家能源集团神华国能大南湖二矿,新疆维吾尔自治区哈密市,839000;2.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 对富水烧变岩露天煤矿边坡渗透特征及稳定性分析方法展开研究,通过现场水文勘查分析,确定边坡地下水渗流水力坡降的坡降角为5.0°~12.8°。建立边坡渗流模型,对边坡地下水渗流场进行模拟分析,考虑地下水动水压力对边坡稳定性的影响,采用应力场与渗流场耦合分析的方法,研究了边坡的稳定性。研究结果表明,渗透力主要作用在25号煤层以上泥岩层中,边坡在烧变岩体及边坡坡脚变形明显;采动影响下,边坡稳定性呈加速下降趋势。动水压力随采深近似呈线性增加,火烧区地下水向原岩区渗透量随采深增加增速逐渐下降,采深增加对边坡稳定性影响呈增加趋势。

    关键词 渗透特征;渗流模型;水力坡降;动水压力;耦合分析

  • 智能综放工作面自动化放煤工艺分析与研究2021年第8期

    作者:马 昆1,2,翟 文1,3

    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;3.中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116)

    摘 要 为了解决大采高厚煤层综放工作面自动化放煤常态化应用难题,对国家能源集团宁夏煤业有限责任公司枣泉煤矿综放工作面自动放煤工艺进行了研究,介绍了工作面概况和自动化控制系统配置情况,确立了综放工作面的放煤方式,提出了一种综放工作面放煤方法的下行和上行自动化放煤控制设计思路,建立了综放工作面自动化放煤程序,通过在郑州采煤机液压电控有限公司ZE07-04型电液控制系统的工业试验表明,该程序解决了大采高综放工作面自动化放煤工艺难题,实现了综放工作面自动化放煤。

    关键词 综放工作面;自动化放煤;智能化开采;大采高;厚煤层;

  • 煤矿智慧矿山三维智能管控系统设计与实现2021年第7期

    作者:安鱼飞

    单位:(中煤航测遥感集团有限公司智慧矿山分公司,陕西省西安市,710199)

    摘 要 基于动态三维模型建模技术、数据信息融合技术以及协同管理技术,融合煤矿安全、生产、经营的结构化和非结构化数据,构建了煤矿智慧矿山三维智能管控系统,介绍了系统的总体架构设计和功能架构设计,详细阐述了包括三维数据处理、三维漫游浏览、资源储量管理、生产仿真与管理、通风动态管理、六大系统监测、事故模拟与分析以及应急救援指挥等系统模块实现的具体功能和模块设计,并对系统采用的关键技术进行了阐述。通过在陕西榆林能源集团有限公司杨伙盘煤矿等用户的实际应用表明,煤矿智慧矿山三维智能管控系统能够真实反映各管理要素的空间位置关系,能够实现全矿井监测、控制、管理、保障的一体化动态管理,提升煤矿安全生产管理水平和生产效率。

    关键词 智慧矿山;三维智能管控;三维模型建模;地理信息系统;大数据分析

  • 煤矿十大特殊作业工种仿真培训系统研究与设计2021年第7期

    作者:高 彬1,杜亚林1,杨 帆1,李 军1,谭 政2,陈金川2,王渊源2

    单位:(1.陕煤集团陕北矿业张家峁矿业有限公司,陕西省榆林市,719313;2.北京龙软科技股份有限公司,北京市海淀区,100190)

    摘 要 针对当前煤矿安全虚拟仿真培训系统功能单一、缺乏沉浸性体验和交互的问题,提出了一套针对煤矿十大特殊作业工种的虚拟仿真培训系统。基于虚拟仿真、人工智能等技术,设计了该虚拟仿真培训系统的框架、游戏化引导模块流程和操作交互过程,并介绍了该虚拟仿真培训系统具体实现的功能。通过在陕煤集团陕北矿业张家峁矿业有限公司的实际应用表明,该虚拟仿真培训系统能够为特殊作业工种人员在虚拟场景中进行交互式学习和模拟操作提供平台和手段,提高了煤矿工作人员在实际工作中对安全细节的主观重视度以及安全培训效果。

    关键词 虚拟仿真培训系统;安全培训;人工智能;“三违”行为

  • 煤矿物联网单兵智能装备系统研发与应用2021年第6期

    作者:张传江1,殷 鹏1,姚 磊1,周 泉1,张明泉1,张朝平2

    单位:(1.淮北矿业(集团)有限责任公司,安徽省淮北市,235006;2.上海山源电子科技股份有限公司,上海市松江区,201600)

    摘 要 分析了淮北矿业集团在自动化、信息化、智能化建设方面的情况,针对制约智能化矿山建设存在的问题,提出了煤矿物联网平台与单兵智能装备研发与应用研究课题,结合万兆工业控制环网以及Wi-Fi定位技术,采用基于Wi-Fi物联网综合基站、调度平台以及单兵智能装备,形成井上下“一张网”的煤矿物联网单兵智能装备融合调度通信系统,介绍了该系统的系统架构和系统功能,详细阐述了该系统的关键技术。实际应用表明,该系统不仅能够提高调度应急指挥水平,而且能够增强作业人员协同工作能力,提高了生产效率。

    关键词 煤矿物联网;融合调度;融合基站;单兵智能装备;智能调度

  • 基于布谷鸟搜索算法的露天煤矿运输路径优化研究2021年第5期

    作者:张东旭1,2

    单位:(1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司,辽宁省抚顺市,113122;2.煤矿安全技术国家重点实验室,辽宁省抚顺市, 113122 )

    摘 要 为了合理规划露天煤矿卡车运输路径,有效降低卡车能耗,减少矿山投入成本,将卡车行驶过程中克服重力做功与克服阻力做功之和作为卡车消耗总运输功,综合考虑卡车行驶速度、道路坡度、路面质量等因素,以最小化总运输功为目标,建立了露天煤矿卡车运输路径优化模型,在给定起始节点与目标节点前提下,提出以布谷鸟搜索算法为优化方法,根据其特有的莱维飞行方式搜寻卡车行驶最优路径。以宝日希勒露天煤矿为实例进行了应用研究,分析结果表明,布谷鸟搜索算法解出的优化运输路线比现场实际运输路线消耗运输功更小,能在一定程度上达到理想的优化效果,具有较高的实用价值。

    关键词 露天煤矿;运输路径优化;布谷鸟搜索算法;无人驾驶;莱维飞行

  • 基于Morlet小波的时频分析方法在地震槽波精准反演煤厚中的应用2021年第5期

    作者:郭昌放 1,杨 真2,武 祥2,陈一鼎3,顾 芗4

    单位:(1.中国矿业大学人工智能研究院,江苏省徐州市,221116;2.中国矿业大学矿业工程学院,江苏省徐州市,221116;3.昆明煤炭科学研究所,云南省昆明市,650051;4.方圆标志认证集团,北京市海淀区,100048)

    摘 要 根据地震槽波在煤层中的传播规律以及Morlet小波的高分辨性,在通过地震槽波对煤矿工作面内的煤厚进行层析反演预测过程中,采用基于Morlet小波的时频分析方法,将地震槽波在煤层中的传播过程以能量流动的形式求取地震波信号的时间-能量谱,并拾取地震槽波的走时。基于拾取的地震槽波走时,运用瞬时迭代重构算法(SIRT)对工作面内的煤厚及地质构造情况进行层析反演计算和解释。该方法在郭二庄煤矿22204工作面应用过程中得到了良好的验证,基于Morlet小波的时频分析方法能够更加精准地拾取地震槽波的透射走时,提高了工作面煤厚预测的精度。

    关键词 回采工作面;煤厚预测;地震槽波;层析成像;时频分析

  • 带式输送机智能运维管理平台研究与设计2021年第4期

    作者:聂永朝,冯宝忠,杨 洋

    单位:(宁夏天地西北煤机有限公司,宁夏回族自治区石嘴山市,753000)

    摘 要 针对现阶段带式输送机输送系统运输效率低、电能和机械损耗严重等问题,提出了带式输送机运行状态透明化解决方案,即建设基于B/S架构的带式输送机智能运维管理平台,介绍了该运维管理平台的数据架构设计和功能架构设计,通过对平台关键子系统监测手段及调控节能技术进行研究分析,完善了带式输送机智能运维管理平台数据采集层所需的必要信息及分析控制层决策输出的理论基础。通过在煤矿的实际应用表明,该平台打破了各个系统间的数据壁垒,支撑数据联合融动,达到了带式输送机物料透明、运行数据透明、调控节能透明的目的,该平台能够全面感知运输系统状态,提升运输系统的安全性能,为煤矿用户构建智慧矿山奠定了主运数据基础。

    关键词 带式输送机;智能运维管理平台;透明输送;调控节能;智慧矿山

  • 我国露天煤矿无人驾驶及新能源卡车发展现状与关键技术2021年第4期

    作者:赵 浩1,毛开江2,曲业明3,付恩三2

    单位:(1.应急管理部研究中心,北京市东城区,100013;2.应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029;3.内蒙古吉林郭勒二号露天煤矿有限公司,内蒙古自治区锡林郭勒盟,026200)

    摘 要 针对我国露天煤矿受外包运营模式影响而存在的由半连续、连续工艺向间断工艺倒退、由大型化设备向小型化设备倒退的趋势,提出采用无人驾驶矿用卡车、新能源卡车可以实现露天煤矿安全高效、节能环保运输。鉴于我国无人驾驶矿用卡车正处于试验测试阶段,适应恶劣天气及矿山恶劣环境能力差,以及我国新能源矿用卡车研发处在产业化前期,受电池重量、循环寿命、充电速度及电池性能等因素制约的现状,认为,无人驾驶矿用卡车应注重研发非结构化道路无人驾驶感知融合技术、规模化运营智能调度技术及智能协同控制技术、露天矿山时变场景匹配关键技术、高可靠性、高算力无人驾驶计算平台、大型矿用卡车关键部件、基于数字孪生的设备健康管理技术等;大型矿用新能源卡车应致力于高电量、大功率、长寿命动力电池研发关键技术、极端天气下纯电动矿用卡车研发及应用关键技术、载重100 t以上纯电动矿用卡车研发关键技术等。

    关键词 露天煤矿;无人驾驶;新能源卡车;发展现状;关键技术

  • 露天煤矿视频识别分析系统设计与应用2021年第4期

    作者:汪 鹏,付恩三,姜 琳

    单位:(应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 分析了露天煤矿通过视频监控违章行为的现状和存在的问题,提出利用人工智能、视频识别分析等技术,构建露天煤矿视频识别分析系统,介绍了系统总体架构和技术架构,分析了系统包含的子系统功能,详细阐述了系统采用的数据处理、模型训练、模型应用和数据分析四类关键技术。通过在露天煤矿的实际应用表明,该系统能够使露天煤矿及早发现违章信息并闭环管理隐患,实现实时在线监控,同时将相关违章信息上传到上级监管监察机构,满足各级监管监察部门对露天煤矿的检查需要。

    关键词 露天煤矿;视频识别分析;模型训练;违章行为;监管监察

  • 基于云计算的矿用设备监察管理系统设计2021年第3期

    作者:姜 琳,孙 超,付恩三

    单位:(应急管理部信息研究院,北京市朝阳区,100029)

    摘 要 矿用设备科学管理是实现煤矿安全生产的重要环节,以煤矿自动化生产系统为基础,基于云计算技术设计了矿用设备监察管理系统,分析了系统总体架构和技术架构,介绍了系统包含的各个子系统,并详细阐述了各个子系统包含的主要功能模块设计。矿用设备监察管理系统主要功能包括矿端和省级政府端两级应用,在为煤矿企业提供服务的同时,直接把煤矿企业矿用设备生产管理过程的数据保存在中心数据库,并与省级监管监察大数据采集联网云平台实时对接,满足各级监管监察部门的联网监察要求。

    关键词 云计算;矿用设备;监察管理;信息系统;煤矿信息化

  • 大倾角智能工作面刮板输送机“上窜下滑”自动化控制研究与应用2021年第3期

    作者:马 昆1,2,任予鑫1,李 响1,杜 昭1,康向南1

    单位:(1.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司枣泉煤矿,宁夏回族自治区银川市,751411;2.中国矿业大学机电工程学院,江苏省徐州市,221006)

    摘 要 针对复杂煤层赋存条件下,特别是大倾角、多断层的工作面实现全工作面自动化面临着诸多技术难题,以国家能源集团宁夏煤业有限责任公司枣泉煤矿220608综采工作面为工程背景,研究了大倾角工作面支架防倒防滑以及刮板输送机“上窜下滑”自动化控制的重点和难点,建立了刮板输送机“上窜下滑”工艺管控策略数据模型及工艺控制逻辑体系,通过刮板输送机“上窜下滑”趋势判断方法,形成了跟机推刮板输送机、跟机拉架工艺控制方案,建立了大倾角工作面常规拉架、防止刮板输送机下滑调架以及防止刮板输送机上窜调架3种拉架动作控制逻辑。实际工程应用表明,工作面平均开采速度可达6.3 m/min,最高产量可达11 700 t/d,实现了工作面高清可视化,并通过管理创新保障了大倾角工作面智能开采常态化运行。

    关键词 大倾角;智能工作面;刮板输送机;上窜下滑;自动化控制

  • 基于工业互联网的智能矿山研究与设计2021年第2期

    作者:李首滨,刘道园

    单位:(天地科技股份有限公司,北京市朝阳区,100013)

    摘 要 阐述了基于工业互联网平台建设智能矿山的意义与目标;指出,打造煤炭工业互联网平台,就是要通过工业互联网技术使煤炭产业各环节间进行有机联动,实现产业链的真正融合,打造矿山新型数字生态,助推煤炭行业高质量发展。研究了基于工业互联网的智能矿山技术体系和业务架构;认为,基于工业互联网的智能矿山建设应首先进行算力及容灾体系建设,其次是要进行网络体系搭建,第三要搭建横纵贯通的数据中台业务。将目前我国煤炭企业智能矿山建设的发展阶段归纳为4个阶段:框架初步构建、实现采掘等单系统或单项技术智能化决策和运行阶段;多系统信息融合、实现采掘运智能联动阶段;形成智能生产、安全、管控智慧大脑阶段;形成全矿区、多产业链、多系统集成的智能矿山体系阶段。最后提出,智能矿山建设是一个科技创新和不断进步的过程,应注重顶层设计,做到传承与创新并重,基础平台、局部场景智能化建设要并行等具体建议。

    关键词 工业互联网;智能矿山;数字生态;互联互通;顶层设计

  • 山东能源集团智能矿山建设实践2021年第1期

    作者:李希勇

    单位:(山东能源集团,山东省济南市,250014)

    摘 要 国家层面为智能矿山建设提供了遵循指引,技术创新为我国智能矿山建设提供了核心支撑,稳步提升的煤炭开采智能化水平为智能矿山建设提供了实践基础和借鉴经验。对山东能源集团创建智能矿山的具体实践进行了具体总结:企业通过实施创新驱动发展战略,激活了智能矿山建设的动力引擎;通过搭建互联互通信息网络,夯实了智能矿山建设的基础支撑;通过打造数据集成共享平台,构建了企业智能矿山建设的数字生态;通过创新智能矿山应用场景,提升了智能矿山建设的质量水平。

    关键词 山东能源集团 智能矿山建设 智能开采关键技术 数字矿山平台 智能人员管理

  • 人工智能在煤矿机器人中的应用2021年第1期

    作者:张 辰1,范 永2,李贻斌1,杨 彤3

    单位:(1. 山东大学控制科学与工程学院,山东省济南市,250061;2.山东交通学院轨道交通学院,山东省济南市,250357;3. 山东中科先进技术研究院有限公司,山东省济南市,250000)

    摘 要 随着人工智能技术的迅速发展,其在煤矿的应用也越来越广泛。在煤矿生产过程中,机器人换人需求的迫切性加快了煤矿机器人的产业化应用,也加速了人工智能技术在煤矿机器人中的应用。对人工智能技术在煤矿机器人中的应用进行了分析探究,介绍了人工智能技术的主要研究内容及其在工业中的应用,分析了人工智能在煤矿生产中的应用现状,阐述了将人工智能技术有效地应用于煤矿机器人的构想,并对人工智能在煤矿机器人中发展前景进行了展望。

    关键词 人工智能 煤矿机器人 智能感知 智能决策 智能监测