综采工作面智能化开采路径及关键技术晋能

来源：毕业论文_论文题目时间：2021-7-31

个人简介

受《煤炭科学技术》编辑部邀约，郭金刚董事长团队在《煤炭科学技术》年第1期撰文“综采工作面智能化开采路径及关键技术”。结合工程实践介绍了基于人－装备－环境多源信息数据的特厚煤层智能化综放开采模式的初步应用情况。

郭金刚（—），男，河南中牟人，正高级工程师，博士生导师，博士，现任晋能控股集团董事长。山西省学术技术带头人，曾荣获全国“五一”劳动奖章、第八届孙越崎科技教育基金“优秀青年科技奖”等荣誉，享受国务院特殊津贴。先后获国家科技进步二等奖2项，省部级科技进步二等奖50余项；获国家发明专利16项，出版专著12部，发表学术论文50余篇。

长期致力于煤矿高效开采、煤矿瓦斯、火灾治理、煤化工等方面的研究。主持研发了国产特厚煤层自动化采掘成套装备与技术和适用于大同矿区特厚煤层综放工作面的智能控制技术，开创了千万吨综放工作面“一井一面”安全、高效、智能、绿色开采模式，构建了特厚煤层沿空掘巷千万吨综放面安全保障技术体系，大幅提高了煤炭资源采出率和企业效益。主持建设了潞安煤基合成油示范项目，并生产出全国第一桶煤基合成油；主导实施了煤炭企业第一个通过资本市场形成“煤电一体化”的企业联合体。承担了多项国家计划、国家高新技术产业发展、国家自然科学基金、国家重点研发计划等科研项目。

扫码阅读全文摘要

智能化开采是煤矿开采技术演进的必由之路，目前我国总体处于智能化开采的初级阶段，智能化开采理论体系尚需不断完善。通过分析我国不同煤矿开采阶段在生产信息获取、处理及控制技术等方面的技术特点，发现信息感知、分析和控制技术是煤矿开采方式进步的本质原因；基于智能化开采的基本要素，明确综采工作面智能化开采的内涵是以“互联互通”的智能化成套综采装备为载体，以物联网技术、人工智能技术、大数据技术、云计算技术、通信技术等现代技术与煤矿生产技术的深度融合为基础，通过智能信息感知、智能信息分析决策、智能控制与反馈，实现具有人工智能特征的工作面自动化采煤技术。提出综采工作面智能化开采的技术路径包含生产物理场景智能感知与矿山大数据储存，矿山大数据关联分析与智能决策，智能化生产装备精准协同控制等３个方面内容。结合目前我国智能化开采发展阶段和发展方向，提出了综采工作面智能化开采亟须突破的关键技术：开采全生命周期地质精准探测与建模技术；工作面生产场景精准感知技术；建立通信协议标准化的信息传输系统；复杂生产环境下的智能决策技术；智能化综采装备系统可靠性增强技术。结合工程实践介绍了基于人－装备－环境多源信息数据的特厚煤层智能化综放开采模式的初步应用。

引言

煤炭资源作为我国基础能源的主要构成部分，长期以来在我国能源结构中占据着重要地位，并且在未来很长一段时间仍将作为中国难以替代的主体能源。煤矿作业条件的特殊性和复杂性，导致作业环境差、安全问题突出，与其他行业相比，缺乏对年轻从业者的吸引力;同时，传统煤炭行业依靠数量增加、规模扩张的粗放型发展模式也不利于煤炭行业的可持续性发展和资源的高效利用。因此，改变煤炭行业的传统发展模式，改善井下作业环境，将煤炭行业转型为智能、安全、高效、绿色的技术密集型产业是大势所趋。

大纲

煤矿智能化开采的内涵和技术路径

1.1智能化开采理论研究现状

1.2不同煤矿开采阶段的信息感知、分析与控制技术特征

1.3综采工作面智能化开采的内涵及技术路径

综采工作面智能化开采的关键技术

我国智能化开采是建立在综合机械化开采的基础上，缺乏自动化开采发展阶段，由于过快的智能化开采扩张速度和支撑智能化发展的外部工业基础相对较弱，目前我国智能化开采尚难达到常态化智能化开采的阶段。根据综采工作面智能化开采的技术路径，亟需对以下关键技术进行攻关。

1)开采全生命周期地质精准探测与建模技术。开采全生命周期包括工作面规划、圈出及开采等阶段。

2)工作面生产场景精准感知技术。工作面生产场景是开采环境、综采装备和人共同组成的复杂场景，包含了人-装备-环境在时间、空间内的广泛连接，三者交互产生具有动态、快速、海量、多源、异构特征的生产大数据。

３）建立通信协议标准化的信息传输系统。

４）复杂生产环境下的智能决策技术。

５）智能化综采装备系统可靠性增强技术。

智能化综放开采实例分析

3.1工作面概况

3.2特厚煤层智能化综放开采模式

3.3智能化综放开采模式应用效果分析

结论

１）分析了不同煤矿开采阶段在信息感知、分析与控制技术的特征，明确智能化开采的核心在于将采矿问题转变为信息处理问题，基于“互联互通”的智能化综采装备系统，实现煤矿生产大数据的“泛在感知－动态分析－智能决策－实时反馈”的闭环管理。

２）明确了综采工作面智能化开采的内涵：以“互联互通”的智能化综采装备为载体，以物联网技术、人工智能技术、大数据技术、云计算技术、通信技术等现代技术与煤矿生产技术的深度融合为基础，通过智能信息感知、智能信息分析决策、智能控制与反馈，实现具有人工智能特征的工作面自动化采煤技术。

３）给出了综采工作面智能化开采技术路径：生产物理场景智能感知与矿山大数据储存，矿山大数据关联分析与智能决策，智能化生产装备精准协同控制。并提出了智能化开采亟需突破的关键技术：①开采全生命周期地质精准探测与建模技术；②工作面生产场景精准感知技术；③建立通信协议标准化的信息传输系统；④复杂生产环境下的智能决策技术；⑤智能化成套综采装备系统可靠性增强技术。

４）以同忻煤矿特厚煤层综放工作面为研究对象，探索了以人－装备－环境多源数据信息库、智能化放煤参数决策模型、煤流均衡协同控制系统为核心技术的特厚煤层智能化综放开采模式的应用。

精彩附图

引用格式

郭金刚，李化敏，王祖洸，等.综采工作面智能化开采路径及关键技术[J].煤炭科学技术，，49(1):-.

GUOJingang，LIHuamin，WANGZuguang，etal.Pathandkeytechnologiesofintelligentmininginfully-mechanizedcoalminingface[J].CoalScienceandTechnology，，49(1):-.

来源：煤炭科学技术

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