智能开采

摘要： 针对深部冲击地压矿井智能化工作面防冲开采面临的技术难题,围绕冲击地压煤层安全、高效、智能化开采的目标,将新一代信息技术运用到矿井生产活动和防冲管理中,首次提出了智能化防冲控采的技术思想,其科学内涵与技术途径为:首先,通过数据传输平台快速采集区域煤岩冲击危险信息及全工作面设备、工况环境、人员定位等实时信息,建立冲击地压与智能开采的多源信息数据库;其次,采用具有高吞吐量、低延时特性的分布式数据采集系统,实现对多源异构数据的清洗、存储、聚类、融合,将冲击地压监测预警的危险信息与智能化开采进行动态耦合,搭建冲击地压智能防冲大数据平台;最后,在冲击地压多源信息精准识别与数据融合的基础上,开发互联互通、分析决策、动态预测、协同控制的智能开采响应控制系统,在此基础上建立采煤机自调整、支架自适应、防冲风险自感知与自预警相叠加的智能化防冲控采模型,使开采强度与冲击风险相匹配,最终形成无人干预的自决策、自控制、自优化的防冲、减冲、无冲的智能防冲控采新模式。该技术通过将冲击危险预测、防治与智能化开采系统有机结合,形成智能响应闭环,可以保障冲击地压预警信息的高效反馈,实现采掘、运输、安全保障等过程的智能化运行。

摘要： 智能化综采工作面安装了大量固定传感器,但依然存在监控盲区和监控滞后的问题。引入巡检机器人技术,对综采工作面的全覆盖和实时监控,是智能化开采的必要技术手段。从国家宏观政策和智能开采技术2个层面,分析了智能开采对综采巡检机器人的迫切需求,根据综采工作面巡检机器人的发展现状,总结了综采工作面应用机器人需要解决的柔性轨道、移动通信无缝漫游、远程控制和自主操作等技术难题。通过研究用于综采巡检机器人的跨式柔性轨道、行走控制、移动通信、移动精确定位、惯性导航、动态图像采集和控制采煤机调高等7项关键技术,提出了建立巡检机器人的感知理论技术装备体系、研究井下机器人动力供应技术、建立高性能的无缝漫游移动通信系统、开发超高清热成像和毫米波对综采生产时的三维实景呈现技术、研制集成视觉雷达和煤层探测的超前探测机载装置等5个重点研究方向。在薄煤层综采工作面进行了工业试验,研制的巡检机器人搭载三维激光雷达和惯性导航系统,沿采煤机电缆槽上铺设的轨道边行走边检测,达到了60 m/min的最大巡检速度,实现了双频WiFi零切换的无缝漫游高速通信,根据机载激光雷达扫描和惯性导航系统建立了综采工作面三维截割地质模型,进行了巡检模式下的智能割煤工艺试验,工作面直线度检测和找直偏差不超过150 mm,验证了巡检机器人能够为智能开采提供安全、高效的技术保障。

摘要： 煤炭作为我国主体能源,兜底保障作用短时间内难以改变。当前,新一轮科技革命和产业变革深入发展,数字化转型已是大势所趋,智能开采已成为煤炭行业先进生产力的代表,并呈现快速发展态势。在煤炭智能开采生产力要素和生产关系要素分析的基础上,对煤炭智能开采技术及模式进行了马克思政治经济学分析。研究认为,煤炭智能开采推动了劳动资料、劳动者和劳动对象的变革,提高了煤炭开采生产水平;同时,研究了煤炭智能开采模式下社会结合方式、劳动方式、管理方式等新型生产关系,认为智能开采提升了劳动生产效率,为开采模式升级提供了支撑,更好地发挥了劳动者的主动性,促进了简单的扁平化平台化组织管理模式的形成。

摘要： 煤炭是我国兜底保障能源,未来一段时间内在能源中的主体地位不会改变,煤炭智能开采将呈现快速发展态势,迈进新的发展阶段。经归纳分析,总结出煤矿智能化建设的重大意义、发展规律、矛盾问题、建设方法和未来发展方向。系统阐述了我国煤炭开采技术和管理模式的变革历程,总结了人工开采、普通开采、综合机械化开采、自动化开采、初级智能化开采5个阶段及对应的技术模式。突破传统煤矿采掘机运通等智能化研究思路,提出煤炭中高级智能开采技术的10个表征,即煤矿完全透明、感知全面智慧、装备高端智能、网络实时可靠、平台集成操控、数据智能分析、群体协同智能、队伍员工职业、决策智慧动态、灾害防控匹配,并给出每个表征的定义、特点、内容、功能等。以中高级智能技术为前提,构思出相对应的煤炭井工开采“1+1”管控新模式,即1个煤矿设置1个层级,构建“1个指挥控制中心+1个专业化队伍”的扁平化平台式管控新模式,以推进生产方式变革,匹配未来智能化快速发展对应开采模式需求,实现真正意义的减人、增安、提效。最后,对煤矿智能化开采技术和模式进一步发展进行了展望。

摘要： 以Linux环境下离散元开发环境YADE为基础,开发了综放工作面连续进刀放煤三维仿真系统;系统以煤矿真实地质环境设置放煤参数,有效模拟了放煤过程中尾梁摆动、液压支架推移动作,以及尾梁顶部的煤矸混合动态变化过程;在此基础上,开展了单轮放煤、双轮放煤等不同工艺的进刀放煤对比试验。结果表明:进刀放煤三维模型能够真实地模拟顶煤放出过程,为从三维角度研究综放开采顶煤放出规律提供了新的方法;在综放工作面连续进刀放煤条件下,双轮分段间隔放煤效果最好,其平均顶煤采出率为86.64%、含矸率为4.06%。

摘要： 急倾斜煤层开采难度大,迫切需要研发新的安全、高效、绿色开采方法。总结分析了目前急倾斜厚煤层开采常用的水平分段综放、走向长壁综采和走向长壁综放3种技术现状,指出水平分段综放技术还需要在采放工艺、合理分段高度、顶煤冒放性与端头放煤、智能开采等几个方面进行深入研究,以进一步提高顶煤采出率和开采效率;走向长壁综采技术还需继续研究工作面布置、设备的防倒防滑与开采工艺等问题;走向长壁综放技术需要科学合理地利用放煤规律并制定合理的采放工艺,以提高工作面支架稳定性和顶煤采出率。根据急倾斜煤层的赋存特点,提出了现代煤炭地下气化开采技术、新式水力采煤技术2种流态化开采技术构想。以创造有效气流运动、理想反应强度及最高能量利用效率为思想,提出了针对急倾斜煤层的2种气化炉型:单气化面线性开采气化炉和双气化面U型地下气化炉,总结了急倾斜煤层气化开采仍需深入研究的关键技术,包括气化过程的控制与强化、气化反应空间管理、气化工作面探测技术、地下水污染防治与控制。针对煤层厚度较大但不能进行水平分段开采的急倾斜煤层,尝试水力开采并提出了该种条件下水力机械化开采的巷道布置构想;在厚度较小的急倾斜煤层中,探索类似于煤炭地下气化的流态化开采技术以实现不掘进巷道和井下无人的远程水力采煤,是未来难采急倾斜煤层流态化开采的重要研究方向。

摘要： 山东能源集团有限公司(简称“山能”)是由兖矿集团有限公司、原山东能源有限公司(简称“原山能”)联合重组成立的山东省属大型能源集团,在煤炭安全高效开采、高端装备制造、煤气化、煤液化、煤炭清洁利用、深部建井、海外煤炭开发等方面取得了显著成就,为全国煤炭行业发展起到了引领和示范作用。文章系统总结了山能发展布局及创新体系建设成就,梳理了厚煤层放顶煤、超大采高综采、中厚煤层智能化开采、冲击地压治理、巷道支护技术、矿井热害与煤自燃防治、“三下一上”采煤治理、深井建设、澳大利亚煤炭开发实践、高端装备制造和煤炭清洁利用等15个重点领域所取得的进展,并列举了部分典型成功案例。系统阐述了山能在科技投入、平台建设、产业转型、新型产业、数字化和智能化方面的发展布局,介绍了兖矿集团创新体系建设经验和建设成效以及山能技术创新体系建设方面政策方针;回顾了山能在厚煤层放顶煤开采技术推广和应用方面所做出的巨大贡献,介绍了在综放开采工艺、综放开采装备配套方面的技术创新;针对不同地质生产条件下煤炭安全高效开采问题,研发应用了适于不同埋深、不同煤层赋存条件的3~4、5.5、6.0、6.8、8.2 m大采高和超大采高综采技术与成套装备,完成了5.5、7.0 m大采高、超大采高综放开采技术与装备研制和应用,刷新了我国综放开采高度;阐述了山能冲击地压矿井现状,分析了在冲击地压治理方面的思路和技术,重点探讨了鄂尔多斯、菏泽、新疆三类典型地层条件下的冲击地压治理工程实践;回顾了山能锚网支护的发展与改革历程,总结了大断面沿空巷道、小煤柱沿空巷道、深部复杂巷道布局原理和支护技术研究成果;针对矿井热害与煤自燃灾害治理,介绍了赵楼煤矿井下集中式冷水降温系统和全风量降温系统的原理与应用情况,总结了在煤自燃早期识别技术、采空区封闭控制技术和自燃火灾应急控制技术的研究和应用情况;阐述了采动覆岩破坏规律、开采沉陷规律和防水煤柱合理留设方面的研究成果;总结了河流、村庄建筑物、矿区铁路、高压输电线路、输油管线下压煤开采实践经验;介绍了深井建设过程的地面预注浆、深井冻结施工、井壁砌筑、井筒支护、井壁破裂治理等方面成熟经验;梳理了澳大利亚煤炭开发、收购历程及矿井建设、智能化工作面开发经验与成就;研发了具有自有知识产权的多喷嘴水煤浆气化技术,形成了日处理煤量1000、1500、2000、2500、3000、4000 t和4.0、6.5 MPa不同压力等级的系列炉型;总结了煤间接液化技术方面取得的成果,介绍了在高低温费托合成工艺、固定定流化床费托合成反应器及高效费托合成催化剂方面的研究成果和煤炭提质加工与清洁高效利用实践,重点介绍了煤炭高效提质、粉煤清洁利用、煤系固废资源化等方面的重大进展。通过对山能技术创新体系和创新成果的总结,分析并探讨了其未来科技创新和高质量发展思路,明确了山能“十四五”期间的重点发展方向。

摘要： 为寻求智能化露天煤矿统一的设计思想和建设内容,确保露天煤矿智能化建设的实效,针对目前露天煤矿山普遍存在的重“软”系统建设,轻“硬”工艺装备变革,重业务系统建设、轻数据价值挖掘,偏离需求片面追求无人化,忽视智能化建设的经济属性等问题,厘定了围绕“人”“设备”“系统”3条主线的建设内容,明确了将露天煤矿智能化程度分为初级、中级、高级3个阶段的智能化分级建设原则,提出了实现矿山全要素、全过程、全生命周期个性化安全稳定运行的露天煤矿智能化建设的总体目标。通过解析露天煤矿生产和智能化建设的特征,提出了工艺为本、分级建设、价值导向、有序推进和虚实共生的智能化露天煤矿总体设计策略,以期指导我国露天煤矿智能化建设系统化、科学化和规范化。基于我国煤矿露天开采技术和工艺装备水平的现状及矿山的现实需求,提出了露天煤矿智能化建设应以工艺作为基本的出发点和落脚点,而并非片面追求少人或无人的发展本质。我国露天煤矿智能化建设的首要任务和核心关键是攻克连续和半连续开采工艺核心装备的卡脖子难题,建立工艺系统机理模型,基于泛在连接技术实现设备群的全面互联和数据的全面采集管理,再进行大数据分析和智能决策。基于工业互联网平台体系架构思想,建立了“感知层、接入层、边缘层、智能化煤矿工业互联网平台层和综合管控平台层”的5层智能化露天煤矿平台架构。感知层实现露天煤矿“人-机-环-管”信息的全面感知;接入层利用智能数据网关模块技术实现感知层数据的实时传输;边缘层依托协议转换技术实现多源异构数据的协议转换、归一化和边缘集成;智能化煤矿工业互联网平台层由物联网管理平台、云计算平台、技术中台、业务中台和数据中台等组成,构建可扩展的开放式云操作系统;综合管控平台层提供了设计、生产、管理、服务等一系列创新性业务应用,实现独立决策与控制、数据共享和系统间的智能联动。构建了智能化技术驱动的露天煤矿智能开采技术的5大主要应用场景,提出了智能化露天煤矿初、中、高三级的建设内容,明确了露天煤矿智能化建设的基本规律,即矿山必须以智能化建设的价值创造为评价准则确定相关建设内容及合理的投入规模,方可形成智能化矿山建设的最终价值。

摘要： 深部开采是金属矿产资源开发的必然趋势,向地球深部进军,着力推动采矿行业智能化改造升级,开展深部智能化开采技术研究具有重要的战略意义.立足国家深地战略背景,剖析金属矿深部资源开发对采矿科学技术发展的需求,依托工程技术预见技术方法开展全球技术态势分析,梳理出本领域关键热点和前沿技术清单,后经专家研判,形成面向2035年的金属矿深部多场智能开采基础理论和深部开采环境智能感知、深部开采过程智能作业、深部开采系统智能管控三大类前沿技术.在此基础上,提出了我国面向2035年的金属矿深部多场智能开采发展战略、重点任务、技术路线,包括发展目标与需求、基础研究方向、关键技术装备等.针对我国金属矿深部开采技术变革和智能化升级的科技发展路径,从政策、产业、技术、人才等方面提出了发展和保障建议.

摘要： 为更好地实现工作面开采过程的智能分析与决策,构建了透明工作面模型,通过应用大数据融合技术、模型数字化技术、分析决策技术和机器学习技术,建立了一套可“预测、预判、预控”的透明工作面智能开采大数据分析决策平台。搭建了硬件环境和集群环境,规范了虚拟化集群的存储量指标,设计了大数据智能分析决策平台首页界面、地质数据界面、采煤机规划界面、电液控规划界面和采煤工艺界面,同时概述了数据融合技术、模型数字化技术、分析决策技术、机器学习技术和设备故障自诊断技术等智能开采大数据分析决策系统关键技术。智能开采大数据分析决策平台主要包括数据运营中心、数据融合系统、算法集群系统、决策交互系统、验证评价系统等内容,平台实现了对综采工作面不同设备的多种通信协议数据的统一、转换、关联、分类和存储,同时基于开采工艺、综采自动化控制技术、惯性导航技术和雷达测距技术来不断对透明地质模型修正更新,分析得出综采设备精准控制决策信息。通过工业性试验,对地质数据进行收集和分析,建立了透明工作面三级智能开采模型,构建了透明工作面智能开采大数据分析决策系统总体设计架构,实现了利用大数据分析决策技术对截割模型进行实时修正,实现了智能精准开采。

摘要： 为提高致密油气藏采收率,基于"井联网"智能增产技术,设计了井下实时计量、监测和调控油气产层温度、压力、产量和声波的光纤传感器安置方法和井身结构,以实现井下油气产层生产数据的实时传输.在此基础上,研究智能数值模拟远程动态监控技术,通过建立井间参数反演和智能动态数值模拟数学模型,应用集合卡曼滤波方法(ENKF)降噪,智能数值模拟页岩油水平井井间剩余油的分布规律,研究水平井加密可行性方案.由此可见,应用油气"井联网"智能开采技术,能够动态监测井间剩余油的分布规律,达到智能增产和提高采收率的目的.

摘要： 天然气水合物(简称水合物)是重要的潜在能源资源,同时其开采又存在地层和结构安全及环境问题,故寻找安全高效的开采方法非常重要.我国南海发现的水合物藏埋深浅、胶结性差.现有的开采方法效率低、成本高.故需要考虑新型的高效安全开采方式.本文提出水合物智能开采方法,基本思路是:通过智能机械系统实现现场实时探测、优化开采方案、挖掘粉碎、水气土分离、回填、输运一体化运行,可以极大提高开发效率,提高安全行,节省成本.

摘要： 跟踪近五年国内煤矿智能开采新技术、国外LASC技术和开采智能服务中心的发展,本文分析了"十二五"期间攻克的综采成套装备感知、信息传输、动态决策、协调执行和高可靠性等智能开采关键技术以及研制的具有自主知识产权的综采成套装备智能系统,形成了现阶段可行的"无人操作、有人巡视"的智能化开采模式.通过总结针对中厚及厚煤层进行的智能化开采实践,表明智能化开采技术能将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的巷道监控中心甚至地面调度中心,大幅减少了工作面的操作人员.最后,探讨了在智能化开采技术研究过程中还存在的难题,并展望未来十年机器人等新技术在智能化开采中的应用前景.

摘要： 针对目前水平井现场采用的分段开采工艺技术存在的工序多、操作复杂、成本高等不足,介绍了一种应用于套管射孔完井的水平井实现智能分段开采技术.该技术利用封隔器将水平井各个层段卡开,在每一层段位置对应串接一个智能开关器,利用智能开关器的定时与遥控特性,一趟管柱实现分段找水、堵水以及分段开采的目的.该技术在现场应用已经获得成功,为水平井的稳油控水提供了重要的技术手段.

摘要： 本申请公开了一种智能开关电路、智能开关控制系统及智能开关。其中，智能开关电路包括：供电模块，供电模块的第一端用于电连接第一外部电源的火线，供电模块的第二端用于电连接第一外部电源的零线；开关模块，开关模块的第一端用于电连接负载；控制模块，控制模块由供电模块供电，控制模块用于控制开关模块的通断状态；虚拟连接模块，虚拟连接模块的第一端与开关模块的第二端电连接，虚拟连接模块的第二端用于可选择地与供电模块的第一端和第二外部电源的火线的其中之一进行电连接。本申请提供的智能开关电路可以兼容零火线应用场景和单火线应用场景，极大地促进了智能开关的推广和使用。

摘要： 本发明公开试验用智能开采设备及智能开采设备试验割煤系统，试验用智能开采设备，包括：截割装置、行走装置、调整装置、排料装置、支护装置、定位装置、动力系统、以及视频监测装置，所述截割装置、所述调整装置、所述排料装置、所述定位装置、所述动力系统、以及所述视频监测装置设置在所述行走装置上，所述支护装置设置在所述截割装置、所述调整装置、所述排料装置、所述定位装置、所述动力系统、以及所述视频监测装置上方，所述截割装置与所述调整装置连接。本发明试验用智能开采设备及智能开采设备试验割煤系统，具有自转向与自助导航等功能，能够较好的解决现有传统煤层开采模拟方法存在的问题。

摘要： 本发明公开试验用智能开采设备及智能开采设备试验割煤系统，试验用智能开采设备，包括：截割装置、行走装置、调整装置、排料装置、支护装置、定位装置、动力系统、以及视频监测装置，所述截割装置、所述调整装置、所述排料装置、所述定位装置、所述动力系统、以及所述视频监测装置设置在所述行走装置上，所述支护装置设置在所述截割装置、所述调整装置、所述排料装置、所述定位装置、所述动力系统、以及所述视频监测装置上方，所述截割装置与所述调整装置连接。本发明试验用智能开采设备及智能开采设备试验割煤系统，具有自转向与自助导航等功能，能够较好的解决现有传统煤层开采模拟方法存在的问题。

摘要： 一种基于智能开采的大断面巷道预筑墙体无煤柱开采方法，涉及采矿工程技术领域，解决了无煤柱开采中巷道维护以及煤柱区域应力集中的问题；步骤包括：回采巷道掘进阶段在掘进迎头的后方分段布置充填墙体，充填墙体各个分段之间留设有联络巷，另外充填墙体与上区段工作面的距离小于充填墙体与下区段工作面的距离；随着上区段工作面的回采，对联络巷进行封堵，在上区段回采工作面前方完成分段间的联络巷的封堵，同时在上区段回采工作面前方进行预裂切缝；上区段工作面完成回采，联络巷封堵完成，充填墙体各分段之间的联络巷全部封堵，进行下区段工作面的回采。该方法中充填墙体分隔巷道，并设置联络巷改善了巷道维护，另外还具有安全高效开采的优点。

摘要： 本发明公开了一种具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，包括智能开采控制应用子系统、实时数据及“一张图”服务子系统和数据交换子系统，所述智能开采控制应用子系统、实时数据及“一张图”服务子系统和数据交换子系统之间相互并联。所述智能开采控制应用系统采用GIS可视化方式，并且智能开采控制应用系统提供多维管控系统，而且其是整个平台所有数据可视化管理和远程控制的自动或人机交互窗口。所述实时数据及“一张图”服务子系统基于一张图时空数据库。该具有故障预警功能的极薄煤层智能开采供电智能监控系统，建立统一数据标准的实时应用集群，建立极薄煤层工作面智能开采管控平台，多源异构数据集成和精准采集。

摘要： 本发明公开了一种矿山智能开采数字孪生多智能体协同控制方法，实施该方法的系统包括井上设备和井下设备。实施该系统的方法步骤为：(1)通过在Solidworks中建立矿山智能开采工作面采煤机和液压支架的数字孪生体；(2)矿山液压支架通过安装在液压支架的各类传感器，将传感信号通过工业以太网或5G无线网络传输到数字孪生监控平台；(3)数字孪生监控平台采用多头注意力机制算法对采煤机和液压支架多智能体进行特征信息提取；(4)当每个智能体信息提取之后，再同其他智能体进行一个多头注意力机制的信息交流，利用DQN训练模式进行学习策略训练；(5)各个传感器数据传输到数字孪生监控平台，通过已训练好的模型策略进行匹配，从而矫正液压支架动作。

摘要： 本发明公开了一种天然气气井智能开采控制方法和装置，该方法包括：在完成最小关井时间倒计时后，判断套管压力或油管压力是否稳定；当压力稳定时控制采气树上阀门进行开井，当压力不稳定时在完成最大关井时间后控制采气树上阀门进行开井；通过控制采气树上阀门开度，使采集流量计的瞬时流量大于携液流量；判断管线内是否有液体经过；当有液体经过时控制井口压力在小于截断阀的截断压力下增加采气树上阀门开度，使管线内液体通过；在平均流量小于携液流量时控制采气树上阀门进行关井、或在套压微升值大于套压微升值阈值时控制采气树上阀门进行关井。本发明提高了开关井的时效、保证了气井携液能力、避免了采气树上阀门的冻堵。

摘要： 本发明公开了一种煤矿智能开采工作面底板突水预测模型、预测方法及系统，确定影响因素，采集与统计得到影响因素的具体数值；对具体数值进行预处理，将预处理得到的样本数据作为训练数据集；构建并训练底板突水智能预测模型；将测试数据集输入到训练好的底板突水智能预测模型中，输出最多的类别作为测试数据集所属的类别，即预测结果；通过随机森林算法构建工作面底板突水智能预测模型，解决了现有技术中智能开采工作面底板水害无法实现智能准确预测的问题，煤矿智能开采工作面底板突水智能预测方法，实现了随工作面采动实时动态智能预测底板突水情况，煤矿智能开采工作面底板突水智能预测系统，能够对采煤工作面底板突水进行实时动态智能预测。

摘要： 本发明公开了一种矿产资源智能开采精益管理系统及方法,包括：由GPS卫星定位模块、车载模块、通信模块、监控模块组成；所述GPS卫星定位模块，通过GSM/GPRS无线数据传输网络及计算机软件平台进行数据处理；所述车载模块，用于接收GPS卫星数据信息；所述通信模块，用于对服务器进行维护和管理；所述监控模块，包括PC电脑、系统客户端及监控用大型LED液晶显示屏，用于传输模块的服务器连接，采用LED液晶显示屏上显示数据，进行运矿设备和采矿设备的调度；所述的服务器直接连接到互联网。本发明实现了24小时连续监控和跟踪，提高运矿设备和采矿设备的安全性及工作效率。

摘要： 本发明公开了一种煤矿智能开采综合管理系统，包括若干个端侧、边缘侧和云侧；端侧包括数据采集模块、数据清洗模块、数据转发模块；边缘侧包括数据计算模块、事件告警模块和设备姿态调整模块；云侧包括机器学习模块、设备故障分析模块、生产工艺与储备分析模块、能耗分析模块和可视化界面；端侧、边缘侧和云侧通过无线、有线网络进行通信。本发明优点在于打通各个矿井、各个子系统数据信息链路，使用机器学习挖掘数据资产，对各个矿井、各个系统的异常信息，设备故障进行诊断分析，进行多用户、多租户管理，解决了煤矿智能化开采中信息孤岛的问题，使数据资产有效利用。本系统通过3级部署，保证系统的高可用性和数据的安全性。