智能化掘進工作面工作計劃

智能化掘進工作面工作計劃第1篇智能化掘進工作面工作計劃第1篇智能開采的基礎(chǔ)是采煤工作面各設(shè)備在單機自動化的基礎(chǔ)上實現(xiàn)單機智能化，采煤工作面控制系統(tǒng)在集成控制的基礎(chǔ)上實現(xiàn)智能協(xié)同控制。煤礦智能開采工作面建設(shè)過程中，應(yīng)結(jié)合國家政策要求和各煤礦實際情況，分類施策、分級實施，建成初級、中級、高級智能化煤礦和智能開采工作面，實現(xiàn)煤礦智能開采少人化/無人化。

截止2020年底，全國尚有煤礦4700余處，主要產(chǎn)能分布在內(nèi)蒙古、山西、陜西、新疆、貴州、山東、安徽、河南等省份，各地煤層賦存條件差異較大，主要煤礦區(qū)生產(chǎn)技術(shù)條件、區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展要求具有差異性、多樣性和復(fù)雜性，發(fā)展煤礦智能化特別是智能開采工作面，既要有統(tǒng)一的目標(biāo)和要求，又要立足實際、因地制宜。

根據(jù)《智能化煤礦建設(shè)指南》(2021年版)征求意見稿要求，根據(jù)煤層賦存條件、工作面設(shè)計參數(shù)、產(chǎn)能指標(biāo)等要求，建設(shè)不同模式的智能化采煤工作面，條件適宜的薄及中厚煤層實現(xiàn)智能化少人開采，逐步推廣應(yīng)用采煤機自適應(yīng)截割、液壓支架自適應(yīng)支護、智能放頂煤、刮板輸送機智能運輸、智能供液、綜采設(shè)備群智能協(xié)同控制等技術(shù)。鼓勵條件適宜的工作面應(yīng)用基于地質(zhì)模型的智能化開采實踐。

根據(jù)《智能化煤礦驗收辦法(試行)》(征求意見稿)，智能化井工煤礦建設(shè)條件分為Ⅰ(高級)、Ⅱ(中級)、Ⅲ(初級)級，綜合評分應(yīng)滿足≥85分、84～70分、<70分，分別采用對應(yīng)的智能化分級評價指標(biāo)進行驗收和評價打分，評價結(jié)果細(xì)分為高級(≥85分)、中級(75～84分)、初級(60～74分)智能化煤礦，權(quán)重從高到低按采煤系統(tǒng)、掘進系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、主煤流運輸系統(tǒng)、信息基礎(chǔ)設(shè)施、通風(fēng)與壓風(fēng)系統(tǒng)、供電與供排水系統(tǒng)、輔助運輸系統(tǒng)、地質(zhì)保障系統(tǒng)、智能化園區(qū)與經(jīng)營管理系統(tǒng)等10個評價指標(biāo)進行計算得到最終評分。

根據(jù)《智能化采煤工作面分類、分級技術(shù)條件與評價指標(biāo)體系》團體標(biāo)準(zhǔn)，智能化采煤工作面分為Ⅰ(高級)、Ⅱ(中級)、Ⅲ(初級)級，綜合評分應(yīng)滿足≥85分、84～70分、69～60分，低于60分未達(dá)標(biāo)。

綜合分析以上政策標(biāo)準(zhǔn)，給出智能開采工作面分級原則如下。

(1)充分考慮煤礦實際煤層賦存和開采技術(shù)條件，合理確定智能開采工作面建設(shè)等級，在綜合機械化采煤基礎(chǔ)上，充分利用已有裝備，逐步提升單機自動化、智能化水平，同時發(fā)展綜合自動化、智能化水平。

(2)充分考慮煤礦設(shè)備更新和經(jīng)濟狀況，結(jié)合老舊設(shè)備淘汰計劃情況，有序確定智能開采工作面建設(shè)等級及其建設(shè)時間節(jié)點。

(3)充分考慮煤礦自身現(xiàn)有人才資源情況，結(jié)合人才培養(yǎng)計劃，有序確定智能開采工作面建設(shè)等級，確保人才配備到位。

通過以上智能開采工作面分級確定原則，做到分級合理明確、建設(shè)經(jīng)濟合理、運維保障可靠。

根據(jù)《智能化煤礦建設(shè)指南》(2021年版)征求意見稿，《國家能源集團煤礦智能化建設(shè)指南》(試行)對智能采煤的分級建設(shè)要求見表1。

表1國家能源集團智能采煤分級建設(shè)要求

序號類別基本目標(biāo)功能要求1初級構(gòu)建“自主移架+記憶割煤+跟機干預(yù)+集控”采煤模式,實現(xiàn)采煤工作面“5”人生產(chǎn)作業(yè)目標(biāo)智能采煤系統(tǒng)相關(guān)裝備滿足下述要求:(1)采煤機具備記憶割煤、在線監(jiān)測及故障診斷等功能,并安設(shè)搖臂擺角、機身傾角等姿態(tài)監(jiān)測傳感器(2)液壓支架具備自動跟機移架功能,能跟隨采煤機自動完成伸收護幫、移架、推溜、噴霧降塵等動作(3)集控中心具備工作面可視化,采煤機、刮板輸送機、液壓支架和泵站“一鍵啟停”,移變開關(guān)遠(yuǎn)程控制,設(shè)備數(shù)據(jù)顯示上傳等功能(4)刮板輸送機機尾具備張力自動控制功能(5)采煤工作面具有自動噴霧高效除塵系統(tǒng)2中級構(gòu)建“協(xié)同作業(yè)+有人巡視+遠(yuǎn)程干預(yù)”采煤模式,實現(xiàn)采煤工作面“3”人生產(chǎn)作業(yè)目標(biāo)智能采煤系統(tǒng)相關(guān)裝備在初級基礎(chǔ)上滿足下述要求:(1)采煤機具備記憶割煤+人工遠(yuǎn)程干預(yù)割煤功能,滿足遠(yuǎn)程集中操控的要求(2)液壓支架具備姿態(tài)感知監(jiān)測、人工遠(yuǎn)程干預(yù)找直等功能,超前支架具備遠(yuǎn)程控制功能(3)集控中心具備采煤機、液壓支架、找直系統(tǒng)可視化遠(yuǎn)程操控,設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測,采煤機和液壓支架數(shù)據(jù)自動生成報表上傳等功

續(xù)表1

智能化掘進工作面工作計劃第2篇煤礦智能開采工作面建設(shè)尚處于初級階段，煤礦智能開采初級、中級、高級建設(shè)解決方案需要煤礦企業(yè)和解決方案供應(yīng)商共同磨合，才能不斷完善，增強各種開采類別條件下的適應(yīng)性。相信隨著煤礦智能開采工作面建設(shè)工作的逐步推進，煤炭行業(yè)會走出一條適合自身的智能化建設(shè)之路。

參考文獻:

[1]馮夏庭，王泳嘉.采礦科學(xué)發(fā)展的新方向——智能采礦學(xué)[J].科技導(dǎo)報，1995(8):20-22.

[2]謝賢平，童光煦.采礦科學(xué)和技術(shù)向智能化的發(fā)展——迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn)[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，1996，16(3):1-6.

[3]葛世榮.礦山機械學(xué)科的發(fā)展趨勢[A].中國煤炭學(xué)會.世紀(jì)之交的煤炭科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C].中國煤炭學(xué)會:北京,1997:4.

[4]方新秋，何杰，郭敏江，等.煤礦無人工作面開采技術(shù)研究[J].科技導(dǎo)報，2008(9):56-61.

[5]謝和平，王金華，申寶宏，等.煤炭開采新理念-科學(xué)開采與科學(xué)產(chǎn)能[J].煤炭學(xué)報，2012，37(7):1069-1079.

[6]張良，李首濱，黃曾華，等.煤礦綜采工作面無人化開采的內(nèi)涵與實現(xiàn)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2014，42(9):26-29，51.

[7]李首濱.智能化開采研究進展與發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47(10):102-110.

[8]王存飛，榮耀.透明工作面的概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47(7):156-163.

[9]郭金剛，李化敏，王祖洸，等.綜采工作面智能化開采路徑及關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2021，49(1):128-138.

[10]王國法，張德生.煤炭智能化綜采技術(shù)創(chuàng)新實踐與發(fā)展展望[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，47(3):459-467.

[11]王國法，王虹，任懷偉，等.智慧煤礦2025情景目標(biāo)和發(fā)展路徑[J].煤炭學(xué)報，2018，43(2):295-305.

[12]龐義輝，王國法，任懷偉.智慧煤礦主體架構(gòu)設(shè)計與系統(tǒng)平臺建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47(3):35-42.

[13]王國法，范京道，徐亞軍，等.煤炭智能化開采關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新進展與展望[J].工礦自動化，2018，44(2):5-12.

[14]王國法，杜毅博.智慧煤礦與智能化開采技術(shù)的發(fā)展方向[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2019，47(1):1-10.

[15]葛世榮，郝尚清，張世洪，等.我國智能化采煤技術(shù)現(xiàn)狀及待突破關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2020，48(7):28-46.

[16]葛世榮.煤礦智采工作面概念及系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].工礦自動化，2020，46(4):1-9.

[17]葛世榮，張帆，王世博，等.數(shù)字孿生智能采煤工作面技術(shù)架構(gòu)研究[J].煤炭學(xué)報，2020，45(6):1925-1936.

智能化掘進工作面工作計劃第3篇煤礦智能開采工作面建設(shè)與國家及行業(yè)政策緊密聯(lián)系。2013年以來，《智慧礦山建設(shè)規(guī)范》(DB37/T2322-2013)、《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016—2030年)》《智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》(GB/T34679-2017)、《煤炭工業(yè)智能化礦井設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51272-2018)、《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》《智能化煤礦(井工)分類、分級技術(shù)條件與評價》(T/CCS001-2020)、《智能化采煤工作面分類、分級技術(shù)條件與評價指標(biāo)體系》(T/CCS002-2020)、《關(guān)于開展首批智能化示范煤礦建設(shè)的通知》《智能化示范煤礦管理暫行辦法》《煤礦智能化專家?guī)旃芾頃盒修k法》等標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)政策陸續(xù)發(fā)布，有力地推動了智能化示范煤礦和智能化采煤工作面的建設(shè)工作；2019-2020年，貴州、河南、山東、山西、陜西等省份陸續(xù)出臺了煤礦智能化驗收辦法；2020年12月，《國家能源集團智能礦山“十四五”規(guī)劃》發(fā)布，明確智能礦山分為初級、中級和高級智能化；2021年1月，《國家能源集團煤礦智能化建設(shè)指南》(試行)發(fā)布，對煤礦智能化建設(shè)進行了分級分類，分為初級、中級和高級智能化煤礦；2021年3月，《智能化煤礦建設(shè)指南》(2021年版)征求意見稿發(fā)布，確定了智能化煤礦建設(shè)的指導(dǎo)思想、基本原則、建設(shè)目標(biāo)、設(shè)計要求、建設(shè)內(nèi)容等。

煤礦智能開采工作面建設(shè)與國家科研投入力度緊密聯(lián)系。通過科技部863計劃“數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”重點項目，國家能源集團分別在錦界煤礦和準(zhǔn)能露天煤礦建成了數(shù)字礦山示范礦井[19]。國家“863計劃”“煤炭智能化掘采技術(shù)與裝備”項目通過自主創(chuàng)新研制11臺套煤炭智能化掘采重大裝備，在豎井掘進機遠(yuǎn)程控制、巖巷掘進機自適應(yīng)控制、工作面設(shè)備精確定位、液壓支架智能耦合控制、帶式輸送機高壓變頻驅(qū)動、礦用防爆高比能量蓄電池動力等方面取得了重要技術(shù)突破，項目于2016年6月通過技術(shù)驗收。2017年，國家重點研發(fā)計劃項目“煤礦智能開采技術(shù)與裝備研發(fā)”項目研制適合復(fù)雜煤層條件的智能化開采成套裝備系統(tǒng)，大幅提升行業(yè)科技水平和生產(chǎn)安全保障能力。2018年，國家重點研發(fā)計劃項目《千萬噸級特厚煤層智能化綜放開采關(guān)鍵技術(shù)及示范》[20]研究特厚煤層智能化綜放開采技術(shù)與裝備、煤矸識別與智能放煤控制等技術(shù)，提升綜放開采工作面的智能化科技水平。

煤礦智能開采工作面建設(shè)與綜采工作面控制系統(tǒng)裝備發(fā)展緊密聯(lián)系。2008年，北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司在國家能源寧夏煤業(yè)集團石溝驛煤業(yè)有限責(zé)任公司完成國產(chǎn)電液控制系統(tǒng)整套工業(yè)性試驗并通過鑒定[21]；2011年，完成綜采自動化系統(tǒng)研制與應(yīng)用，實現(xiàn)綜采設(shè)備集控；2014年，在陜煤集團黃陵礦業(yè)集團有限責(zé)任公司一號煤礦實現(xiàn)了可視化遠(yuǎn)程人工干預(yù)模式下的智能化開采；2016年，在鄂爾多斯市轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司采用引進的慣性導(dǎo)航技術(shù)，研發(fā)了綜采工作面自動找直系統(tǒng)；2019年以來，在國家能源神東煤炭集團榆家梁煤礦較薄煤層工作面進行了三維激光掃描數(shù)字化建模技術(shù)研究，開展基于透明地質(zhì)條件的數(shù)字化開采試驗，初步實現(xiàn)了截割路徑規(guī)劃的自主割煤。2021年4月，在國家能源集團第一期煤礦智能化高級研修班上，中國煤炭科工集團有限公司發(fā)布了智能開采解決方案。智能開采工作面發(fā)展階段如圖1所示。

圖1智能開采工作面發(fā)展階段

近年來，以北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司、鄭州煤礦機械集團股份有限公司、天津華寧電子有限公司等為代表的國產(chǎn)綜采自動化、智能化裝備企業(yè)逐步發(fā)展，有力促進了煤礦智能開采工作面的建設(shè)。從2015年的3個智能化采掘工作面到2020年494個，比2019年的275個增加80%[22]。2021年6月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《煤炭工業(yè)“十四五”高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見》提出，到“十四五”末期，建成煤礦智能化采掘工作面1000處以上。

智能化掘進工作面工作計劃第4篇在20世紀(jì)90年代，國內(nèi)一些學(xué)者陸續(xù)提出了智能采礦[1-3]的一些概念，以實現(xiàn)綜采工作面無人化為目標(biāo)的智能開采發(fā)展理念及其關(guān)鍵技術(shù)被陸續(xù)提出。方新秋等研究人員[4]提出基于自動化與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合的無人工作面概念、系統(tǒng)模型和技術(shù)框架；謝和平等研究人員[5]指出通過“自動化-智能化-無人化”煤炭開采技術(shù)變革以實現(xiàn)科學(xué)開采并為建立現(xiàn)代煤炭工業(yè)技術(shù)體系創(chuàng)造條件；張良等研究人員[6]提出了綜采工作面遙控型無人開采和智能型無人化開采2步走的技術(shù)路線；李首濱[7]通過分析歸納總結(jié)了智能化開采這4個階段，并對每個階段進行了簡要闡釋；王存飛等研究人員[8]對透明工作面概念、技術(shù)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)進行了研究探討；郭金剛等研究人員[9]指出綜采工作面智能化開采的內(nèi)涵。

綜合領(lǐng)域內(nèi)專家的研究與分析，我國煤礦進入了初級智能化階段，目前處于向透明工作面開采技術(shù)發(fā)展的階段。智能開采工作面建設(shè)是煤礦智能化建設(shè)的核心，是煤礦智能化建設(shè)的首要任務(wù)，本文針對智能開采工作面建設(shè)相關(guān)問題，在系統(tǒng)論述煤礦智能開采工作面建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述煤礦智能開采工作面分級配置及解決方案，并對煤礦智能開采工作面建設(shè)提出建議，旨在對井工煤礦智能開采工作面建設(shè)提供有益借鑒。

智能化掘進工作面工作計劃第5篇隨著煤礦智能化政策的推進，作為煤礦智能化的重要組成部分，智能開采工作面設(shè)計需要與智能礦山建設(shè)統(tǒng)一設(shè)計，統(tǒng)一建設(shè)理念、統(tǒng)一系統(tǒng)架構(gòu)、統(tǒng)一綜合管控、統(tǒng)一智能技術(shù)與裝備。特別需要指出的是，少人是智能開采工作面建設(shè)的重要指標(biāo)體現(xiàn)，以煤礦“新基建”技術(shù)作為載體，將“高可靠、智能化、少人化”作為建設(shè)的主攻方向，讓智能開采工作面建設(shè)落實有路徑、有技術(shù)、有裝備。

煤礦智能化建設(shè)示范明確提出，建設(shè)以采掘生產(chǎn)為核心，融合人員、設(shè)備、環(huán)境為一體的智能化井工煤礦[23]。針對不同地質(zhì)條件，分級分類推進智能開采工作面建設(shè)，提出切實可行的分級分類建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，是指導(dǎo)煤炭行業(yè)智能開采工作面建設(shè)的重要方面。

智能開采工作面受制于地質(zhì)條件的變化，現(xiàn)階段還不能完全脫離人員高效運行，仍然需要人工遠(yuǎn)程干預(yù)和控制。建立智能開采工作面運維專家決策系統(tǒng)，融合智能開采工作面自身和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)人工智能挖掘技術(shù)，實現(xiàn)智能開采工作面設(shè)備及環(huán)境的“預(yù)測、預(yù)判、預(yù)控”。

隨著智能開采工作面建設(shè)的逐步推進，在實際實施過程中，需要落地到具體的裝備系統(tǒng)上。智能開采工作面建設(shè)對煤礦用戶與裝備系統(tǒng)生產(chǎn)廠家均提出了較高的要求。由于種種原因，目前的智能開采工作面建設(shè)以廠家為主導(dǎo)，多數(shù)用戶為