浏览次数：547一、立项背景及内
发改委能源局发布《能源技术革命创新行动计划（2016--2030）》，明确了15个重点任务，第一就是，煤炭无害化开采技术创新。加快隐蔽致灾因素智能探测、重大灾害监控预警、深部矿井灾害防治、重大事故应急救援等关键技术装备研发及应用，实现煤炭安全开采。中煤集团针对蒙陕地区深部冲击地压煤层大采高工作面，开展相关智能化攻关技术研究，重点解决蒙陕地区深部冲击地压煤层的安全、高效、绿色开采问题
二、主要做法及原
1. 智能开采装备及技术研
1）智能工作面输送控制系统研究及应用。通过研究刮板输送设备的启停控制、协同联动、工况监测、参数预警、停机保护、联动保护、系统诊断、自动润滑等相关技术，解决运输系统的安全高效运转
2）具有安全高效、精准控制的新型电液控制系统的研究及应用。包括基本电液控功能及通讯及时性、稳定性、可靠性，与泵站系统、采煤机系统、运输系统的联动性，保障在采煤机高速运行环境下的快速协同动作，实现在冲击地压环境下的快速跟机、拉架等自动开采工艺
3）自动化采煤机控制系统研究及应用。主要研究以采煤机自身传感设备和外部感知系统相结合的方式，使采煤机能够在不同的地质环境下，高效、安全、智能开采，实现对采煤机的精准控制和与支架、运输设备的快速联动控制，采煤机开采速度能达到12m/min以上要求
4）智能化开采工艺及系统研究。主要研究适应不同工况和地质条件的智能化开采工艺、各智能化开采装备之间的数据通讯和实时交互技术、工作面及顺槽设备的高效协同控制技术、冲击地压环境下的快速开采技术
2. 冲击地压显现规律及异构融合技术研
总结工作面矿压显现规律与开采工艺和开采方式的联动关系，通过电子通讯技术及异构融合技术，将中天合创公司门克庆煤矿的矿压监测系统与集中控制系统进行融合，将矿压监测数据能够与工作面智能化开采数据融合到一个平台中，对数据进行统一管理和联动化处理，有效保障矿压预警信息能够实时反映到工作面开采过程中，降低开采过程中对矿压监测的盲点，进而降低开采过程中冲击地压带来的风险，提高工作面开采的安全性，降低操作人员的安全风险
3. 高可靠性感知技术的研究及应
1）运输系统核心感知技
智能感知传感器的研究。针对门克庆煤矿工作面水大、腐蚀性大、煤泥覆盖设备等情况，对工作面设备的传感器进行定制化设计，将传感器与通讯线缆一体化集成设计，减少对外接触点，提高传感器本身的密封性，通过耐腐蚀性，解决传感器适应性
2）核心定位感知技
采煤机的定位采用红外和轴编码器双定位方式，有效解决工作面核心设备的位置监测问题。针对采煤机位置计算方式（按长度cm计算）与支架获取采煤机位置方式（按架号计算）的冲突，在采煤机往复运行过程中，容易造成位置偏离，导致采煤机、液压支架两个设备的动作效果不一致，容易造成安全事故，采用通过集中控制系统建立采煤机的位置计算模型，根据三种设备的不同需求，统一由集中控制系统计算后发送采煤机的位置。大大地提升了开采效率，解决了高效开采的瓶颈性问题
4.高清云台视频监控系
研发1080P高清云台矿用摄像仪，该摄像仪防爆面通过纳米材料处理，同时增加摄像头雨刷控制，降低粉尘附着，实现摄像头的自清洁功能。该摄像仪为嵌入式驱动，能够实现水平360°/俯仰180°全方位旋转监控的特性。摄像头的驱动由集中控制系统统一协同指挥，在采煤机开采过程中实现了仿生式旋转跟踪，为远程监控人员提供更好的视觉监控视角和图像信息，便于操控人员更好地控制设备的各项动作
5. 实时化、三维动态虚拟展示技
通过对建立工作面设备1:1三维模型，通过建立三维模型和工作面设备的关系，并通过采集到的传感器信号实现数据驱动，形成井上、井下设备数字孪生体系，通过孪生三维监测系统实现对采煤机工作面成套设备三维动态显示，支持工况数据三维融合动态展示查询，对工作面成套设备生产运行数据集中展示与分析，能够实现数据异常报警显示等功能
三、创新
（1）首创了矿压监测技术与智能开采技术融合模型，能够根据实时矿压显现情况，与智能开采控制功能结合，实现根据矿压情况调整开采方式，实时安全预警，有效保障在冲击地压环境下的安全开采
（2）研发了智能化快速开采技术，在国内首次实现采煤机15m/min的快速开采速度上，工作面及顺槽全部设备能够高效自动化稳定运行，实现综采工作面的智能化开采
（3）首次研发了全工作面1080P、纳米加雨刷自清洁方式的云台视频摄像仪，该摄像仪能够有效自动跟随采煤机速度、位置、方向进行水平360°、垂直180°旋转与切换，实现在开采过程中视频监控系统实时动态全方位旋转跟踪实时监控工作面信息
（4）首次提出井下“综采设备数字双胞胎模式”管理方法，通过设备工况信息及视频信息，对井下设备的关节动作与三维模型的关节动作实时数字化关联，通过模型的数字化驱动方式获取井下设备的姿态及动作状态
四、经济效益分
系统自投入使用以来，整体性能稳定，未出现异常动作和系统崩溃现象。使用期间平均采煤速度为12m/min，最大开采速度15m/min，实现了复杂地质环境下的快速开采，单刀割煤时间最快达到45分钟，单班最大割煤刀数8刀，最大日产量达到1.3万吨。最大月产量70万吨。该项技术实施至今，节约人员安全成本200万元。按照平均采高5m计算，每天增加安全开采产量8400吨煤，按平均350元/吨出售，每年企业累计新增产值近10亿元，实现新增利润近4亿元。为企业的生产经营带来重要作用
五、推广应用的范围和前
本项目针对蒙陕地区深部冲击地压煤层的开采进行一系列的技术升级措施和创新，有效解决了安全、高效开采过程中的一些瓶颈问题，在安全、高效智能开采方面起到了一定的引领和示范作用，各项技术的突破和使用，为矿方带来一定经济价值，满足当前的政策需求和经济价值需求，具有一定的推广作用。随着国家政策的导向作用和各生产单位对智能化认识的不断提升，智能化开采将是未来煤炭开采的主要技术手段，将会为我国煤炭行业的发展带来重大的变革