我国煤矿智能化开采科技创新和发展

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1、年月“煤炭自动化智能化采掘技术与装备”专题中国煤矿智能开采科技创新与发展王金华ꎬ黄曾华中国煤炭科工集团有限公司北京北京天地玛珂电液控制系统有限公司北京摘要:分析了近十年来国内外煤矿智能开采的技术发展过程ꎬ总结出国外智能化开采的技术思路是:通过地质勘探结合掘进技术方式描绘开采煤层的赋存分布ꎬ通过惯性导航采煤机实现智能开采ꎻ在国内智能开采方面则是提出了“无人跟机作业ꎬ有人安全值守”的开采理念ꎬ构建了“以工作面自动控制为主ꎬ监控中心远程干预为辅”的中国煤炭智能开采模式ꎬ并对国内厚煤层和薄煤层的智能开采工业

2、试验和生产进行了技术总结ꎮ对未来智能开采的技术框架进行了设计ꎬ将智能开采的关键技术分为:智能探测、智能导航和智能控制个主要部分ꎬ并对煤岩分界、煤矸识别、工作面超前探测技术创新进行了展望ꎬ指出煤矿智能开采科技创新依赖于开采装备、开采技术和开采理念的不断进步ꎮ关键词:煤炭开采ꎻ智能开采ꎻ科技创新ꎻ智能探测ꎻ智能导航中图分类号:文献标志码:文章编号:ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａＡｂｓｔｒ

3、ａｃｔＫｅｙｗｏｒｄｓ.ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｏ.Ｌｔｄ.ＢｅｉｊｉｎｇＣｈｉｎａ.ＢｅｉｊｉｎｇＴｉａｎｄｉＭａｒｃｏＥｌｅｃｔｒｏＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＣｏ.Ｌｔｄ.ＢｅｉｊｉｎｇＣｈｉｎａ０引言近十年来为了实现煤矿安全高效生产国内开展的有关煤矿开采科技创新研究工作取得了很大的成绩已使得我国煤炭开采水平接近或部分达到了世界先进水平但真正实现完全智能开采还局限在薄煤层工作面对综采技术方面利用陀螺仪对采煤机位置进行三维检测

4、跟踪定位在原有记忆收稿日期:ꎻ责任编辑:赵瑞ＤＯＩ基金项目:国家高技术研究发展计划计划资助项目北京市科技计划重大科技成果转化落地培育资助项目中国煤炭科工集团重点资助项目作者简介:王金华(—)ꎬ男ꎬ河北故城人ꎬ研究员ꎬ博士生导师ꎬ博士ꎬ现任中国煤炭科工集团有限公司董事长ꎮ引用格式:王金华黄曾华中国煤矿智能开采科技创新与发展煤炭科学技术年第期煤炭科学技术第卷割煤过载保护自动调高等功能基础上新增加了红外摄像雷达探测防机械碰撞和煤岩分析检测功能这些技术大部分处在研究阶段与国际最高水平相比仍有一定差距而有一些

5、开采技术也是国内外煤炭行业所共同面临的难题解决这些问题需要通过不断的技术创新研究新技术尤其是光电技术在煤矿开采中的快速应用笔者通过分析国外煤矿先进的开采技术对我国未来几年影响煤矿开采的新技术进行重点研究提出智能开采的关键技术体现在智能探测智能导航和智能控制方面对其中较成熟的技术进行了初步试验对具有应用前景的技术进行了分析展望目的是争取在国家十三五期间赶上和超过世界先进煤矿开采水平以使我国由世界第一煤炭开采大国变为第一煤炭开采强国１国外智能开采技术现状进入世纪以来国外煤矿开采追求安全高效简单实用可靠经

6、济的原则其智能开采的技术思路是通过钻孔地质勘探和掘进相结合的方式描绘工作面煤层的赋存分布通过陀螺仪获知采煤机的三维坐标两者结合实现工作面的全自动化割煤该思路可避开煤岩识别难题以地质条件为载体顶层规划自动化采煤过程１１工作面自动化系统年月澳大利亚联邦科学与工业研究组织承担了导航定位软件在无信号辅助的情况下行进定位误差在以内惯性导航定位软件可用于综采工作面的水平控制和连续采煤机自动制导对于综采工作面水平控制基本原理是首先根据巷道掘进数据和钻孔数据生成工作面三维地质模型该模型精度能达到能准确反映出煤层起

7、伏倾角断层等构造可直接用于指导采煤机俯仰采控制然后利用在采煤过程中记录的顶底板位置信息对该模型进行不断优化就可以准确预知工作面的煤层变化情况其次结合采煤机精确定位软件的数据系统就能够提前控制采煤机的割顶割底量从而顺利通过断层等地质变化区段澳大利亚煤矿使用的水平控制开采技术控制原理如图所示连续采煤机自动制导已被澳大利亚确定为煤炭产业重要的技术基于连续采煤机自动制导技术开发了具有应用程序控制和通信功能且包含先进图形用户界面的自动制导系统如图所示表示连续采煤机偏航角有了一定的误差需要在后面的开采中实时校正

8、澳大利亚煤炭协会研究计划设立的综采自动化项目开展综采工作面自动化和智能化技术的研究到年该项目通过采用军用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法取得了项主要成果即采煤机位置三维精确定位误差工作面矫直系统误差和工作面水平控制设计了工作面自动化系统并首次在澳大利亚的矿试验成功年对系统进行了优化增加了采煤机自动控制煤流负荷平衡巷道集中监控等在商业应用方面研究组同久益艾可夫等采煤机供应商签署了协议将这项技术集成到对应的采煤机上实现快速商用系统包含惯性导航系统和工作面自动控制算法项