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如何科學發展煤礦智能化?

2019-09-18   來源:煤炭科學技術

  日前召開的河南省煤礦智能化建設現場推進會提出,河南將全面啟動煤礦智能化建設,力爭到2021年底,河南省年產60萬噸及以上煤礦基本完成智能化改造,年產60萬噸以下煤礦全面實現機械化生產。


  按照《河南省煤礦智能化建設實施方案》,河南將穩步推進全省煤礦智能化建設3年計劃。


  2019年,他們將建成8~10個智能化采煤工作面示范工程、3~5個智能化掘進工作面示范工程。


  2020年,沖擊地壓、采深超千米的煤與瓦斯突出礦井所有采煤和掘進工作面實現智能化,年產60~120萬噸煤礦具備條件的采煤和掘進工作面實現自動化和智能化生產,年產60萬噸以下煤礦的裝備水平大幅提升。


  到2021年底,年產60萬噸及以上煤礦基本完成智能化改造,年產60萬噸以下煤礦全面實現機械化生產。


  值得注意的是,已開采60多年的老礦區,中國平煤神馬集團大部分礦井已進入深部開采,煤與瓦斯突出、高地應力等災害威脅日趨嚴重。該集團把智能化改造作為產業轉型升級的切入點,全面推進采煤、掘進智能化建設。今年,該集團計劃上馬4個智能化工作面,到2020年再上馬12套智能化裝備,到2021年所有礦井實現智能化開采。


  與河南一樣,煤礦智能化建設的新高潮正在全國興起,企業的積極性也是空前高漲,但一個嚴峻的現實是,我國煤礦智能化發展仍然處于初級階段,存在許多問題,如發展理念不清晰、研發滯后于企業發展需求、智能化建設技術標準與規范缺失、技術裝備保障不足、研發平臺不健全、高端人才匱乏等。


  以“煤礦智能化相關術語”為例,就存在定義不清晰、相關概念不明確,甚至濫用智能化相關概念等問題。對此煤礦智能化的科技領軍者——王國法院士團隊對相關術語進行了定義。煤礦智能化,是指煤礦開拓設計、地測、采掘、運通、分選、安全保障、生產管理等主要系統具有自感知、自學習、自決策與自執行的基本能力。煤礦智能化并不等同于煤礦信息化、煤礦數字化。


  煤礦智能化的發展也不能全面追求速度,而是有原則需要遵循的。主要表現在要堅持“四個結合”:堅持市場主導與政府引導相結合,堅持當前與長遠相結合,典型示范與整體推進相結合,自主創新與開放合作相結合。


  現代技術的根基是現代科學,科學的根基是以數學為主要工具的基礎科學理論。我國的智能化基礎理論研究還存在諸多難點,主要表現在以下3點:(1)井下局部系統雖然實現了運行數據的采集、分析、展示,但沒有相互關聯,難以挖掘開采過程的動態演進規律,無法實現大數據應用;(2)綜采系統與開采環境的耦合作用控制機制不清晰,無法滿足復雜條件下的智能控制及整個礦井設備群的協同控制需求;(3)現有的單個設備或組件的健康管理方法無法得出礦井設備群最佳維護策略,難以滿足多目標決策下的智能開采保障要求。


  煤礦智能化建設是一項負責的系統工程,合理的頂層設計是進行智能化煤礦建設的基礎, 智能化煤礦應基于一套標準體系、構建一張全面感知網絡、建設一條高速數據傳輸通道、形成一個大數據應用中心、開發一個業務云服務平臺,面向不同業務部門實現按需服務。


  智能化煤礦系統架構


  利用煤礦機器人實現井下智能化、無人化開采是煤炭產業發展的終極目標。目前無人開采仍然面臨諸多技術短板與工程難題,表現在:地下開采裝備精確定位和導航核心技術,地下低照度空間視頻監控及VR 技術,地下復雜條件智能感知傳感器,深地機器人核心技術,礦山采掘裝備關鍵元部件進口替代。


  我國煤層賦存條件具有多樣性和復雜性,不同區域的煤炭開采技術水平、管理水平等發展不平衡,因此,應因地制宜,根據不同的煤層賦存條件、開采技術水平、管理水平等,開發煤炭資源條件適應型智能化開采技術。


  針對我國西部晉陜蒙等煤層賦存條件較好的礦區,應大力推廣應用薄及中厚煤層智能化無人開采模式、大采高工作面智能高效人機協同巡視模式、綜放工作面智能化操控與人工干預輔助放煤模式,實現薄煤層、厚及特厚煤層的智能化、無人化開采,變電所、水泵房等固定作業場所推廣應用無人值守技術,主輔運輸系統應用智能無人運輸技術,最大程度減少井下作業人員數量,提高煤礦智能化開采水平。


  針對云貴川等煤層賦存條件比較復雜的礦區,應推廣應用機械化+智能化開采模式,液壓支架采用電液控制系統進行自動跟機移架控制,減少工作面作業人員勞動強度,變電所、通風機、泵房等固定作業場所應用無人值守技術,瓦斯、水、火、頂板等采用智能監測預警技術,根據礦井實際地質條件,最大程度地應用智能化開采技術與裝備,減輕井下工人勞動強度,實現安全、高效、智能化開采。


  由于受制于煤層賦存條件、開采技術水平等,不同礦區的智能化發展呈現較大的差異性,因此,不能按統一標準對煤礦智能化水平進行評判,應因地制宜,制定不同煤層條件、不同礦區的煤礦智能化評判標準。


  參考文獻:《煤礦智能化(初級階段)研究與實踐》


  責任編輯:宮在芹

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