掘进工作面智能化控制技术研究与实施技术研究报告.docVIP

煤巷掘进工作面智能化控制技术

研究与应用

河南能源集团鹤煤公司第九煤矿

二零二一年十二月

目录

1.立项背景1

1.1国内外现状3

2.主要研究内容5

2.1主要研究技术路线5

2.2关键技术6

3103上顺槽掘进工作面智能化建设实例6

3.1矿井概况6

3.2九矿3103上顺槽掘进工作面概况7

3.3九矿3103上顺槽掘进工作面智能化控制总体设计方案18

3.4掘进机主要技术参数20

3.5锚杆钻车主要技术参数33

3.63103上顺槽掘进工作面智能化控制自动化系统37

3.73103上顺槽掘进工作面自动化控制系统48

3.83103上顺槽掘进工作面智能化控制设备安装调试标准54

3.93103上顺槽工作面掘进方式56

4.掘进机远程记忆截割系统操作流程57

4.1掘进机视距控制操作流程57

4.2掘进机超视距控制操作流程57

4.3地面调度室控制流程58

4.4自动截割控制流程59

4.5记忆截割控制流程60

4.6巷道边界标定61

5.应用效果及效益分析62

5.1应用效果62

5.2效益分析63

6.结论与展望65

PAGE

PAGE4

PAGE4

PAGE

PAGE1

1.立项背景

我国社会经济快速发展，对能源的需求量越来越大，煤矿作为我国重要的能源，随着计算机技术的发展，煤矿自动化程度已经成为企业保持竞争优势的重要指标，而近年来煤炭行业涌现的数字化矿山、智慧矿山等概念普及和要求，当前煤矿开采技术水平在不断的提高，我国信息化发展非常的迅速，当前，煤巷掘进在技术方面不断得到提升，基于信息技术的发展，煤巷掘进掘进技术也进入了智能化的时代。在煤巷掘进工作面上，一些智能化的技术已经被应用，如自动掘进技术、远程监控和干预技术等。智能化技术的应用能够大大减少施工人员的数量，同时，施工人员的减少也可以相应提高员工的人身安全，另外，也提高了煤巷掘进的效率。

煤矿行业一直背负着“高危”“艰苦”“落后”等沉重的包袱，将矿井工作人员从艰苦危险的工作环境中解放出来，煤巷掘进工作面的自动化改造为这一理想提供了技术支持。未来连掘机司机可以身处地面调度指挥中心，通过VR视频监控技术身临其境地对井下掘进设备运行状态进行实时监控和远程遥控干预，调度指挥人员实时与连掘机司机面对面沟通，缩短生产指挥与生产执行之间的命令传达跨度，人工智能的不断深入应用最终会使煤矿井下实现无人化生产，从根本上实现零伤亡和零伤害。掘进工作面的自动化改造可以有效减少井下岗位操作人员，使掘进机司机等操作岗位工远离恶劣危险的生产环境，极大减少矿井生产中“人的不安全因素”。掘进工作面的集中控制运行，减少了巡视人员的长距离行走工作量，提升了工作效率。设备的联动运行，为矿井生产中的设备节能提供了技术支持，降低了设备损耗所产生的成本。未来煤矿企业必将在智慧矿山模式下运营生产，少人化乃至无人化的矿山生产模式会成为主流，掘进工作面的自动化改造将为此奠定基础，掘进工作面的自动化生产模式与管理机制可以为智慧矿山的运维保障培养储备专业技术人才，为智慧矿山的运营管理提供经验参考。

为了解决煤矿掘进工作面自动化改造过程中存在的诸多难点，全面阐述掘进工作面设备的自动化改造方向及技术手段。煤矿掘进工作面设备的移动特性较高，巷道掘进过程中前方地质条件复杂且无法全部探明，生产过程中粉尘浓度高可见度低，致使在掘进设备控制的远程化与无人化改进方面存在较大困难。移动设备的数据上传，连续掘进机的行走导航，低可见度下运行设备的视频监控。针对当前煤矿掘进工作面使用的设备和生产工艺，利用现有科学技术，探索将掘进工作面设备进行自动化控制功能改造的方法，以实现煤矿掘进工作面的少人化，为未来智慧矿山模式下的无人化生产奠定基础。

悬臂式掘进机是煤矿井下巷道掘进的核心设备，在煤矿巷道、地铁隧道以及铁路工程洞穴的掘进施工中广泛应用。虽然国内外在综掘工作面关键技术研究方面做了大量工作，但目前掘进机电控系统缺少针对综掘工作面自动化需求的特殊设计，现有控制系统难以满足数据实时采集、巷道内精确定位、远程监控、巷道掘进工艺灵活配置的需求设计且智能控制算法集成较困难，为了保证煤矿生产安全高效，提高巷道掘进效率与截割断面成形质量，因此对悬臂式掘进机的智能控制系统的研发非常有必要。

为深入贯彻落实国家能源战略和煤炭产业政策，深化煤炭供给侧结构性改革，应用物联网、人工智能、大数据等第四次工业革命技术成果，加快推进煤炭工业生产技术变革，加速新旧动能转换，推动煤炭工业转型升级，实现安全、高效、绿色高质量发展，借鉴行业先进经验和模式。根据省委省政府《河南省2019年转型发展攻坚“三大改造”实施方案》，结合矿实际情况需要对九矿3103上顺槽综掘工作面智能化建设。

1.1国内外现状

由于国外的