智能化掘進(jìn)工作面工作計(jì)劃

智能化掘進(jìn)工作面工作計(jì)劃第1篇智能化掘進(jìn)工作面工作計(jì)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(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)單機(jī)智能化，采煤工作面控制系統(tǒng)在集成控制的基礎(chǔ)上實(shí)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(shí)際情況，分類施策、分級(jí)實(shí)施，建成初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)智能化煤礦和智能開采工作面，實(shí)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(jì)社會(huì)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(shí)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(jì)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(shí)現(xiàn)智能化少人開采，逐步推廣應(yīng)用采煤機(jī)自適應(yīng)截割、液壓支架自適應(yīng)支護(hù)、智能放頂煤、刮板輸送機(jī)智能運(yùn)輸、智能供液、綜采設(shè)備群智能協(xié)同控制等技術(shù)。鼓勵(lì)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(shí)踐。

根據(jù)《智能化煤礦驗(yàn)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(jí))、Ⅱ(中級(jí))、Ⅲ(初級(jí))級(jí)，綜合評(píng)分應(yīng)滿足≥85分、84～70分、<70分，分別采用對(duì)應(yīng)的智能化分級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收和評(píng)價(jià)打分，評(píng)價(jià)結(jié)果細(xì)分為高級(jí)(≥85分)、中級(jí)(75～84分)、初級(jí)(60～74分)智能化煤礦，權(quán)重從高到低按采煤系統(tǒng)、掘進(jìn)系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、主煤流運(yùn)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(yùn)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(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算得到最終評(píng)分。

根據(jù)《智能化采煤工作面分類、分級(jí)技術(shù)條件與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，智能化采煤工作面分為Ⅰ(高級(jí))、Ⅱ(中級(jí))、Ⅲ(初級(jí))級(jí)，綜合評(píng)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(jí)原則如下。

(1)充分考慮煤礦實(shí)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(jí)，在綜合機(jī)械化采煤基礎(chǔ)上，充分利用已有裝備，逐步提升單機(jī)自動(dòng)化、智能化水平，同時(shí)發(fā)展綜合自動(dòng)化、智能化水平。

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

(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(jì)劃，有序確定智能開采工作面建設(shè)等級(jí)，確保人才配備到位。

通過以上智能開采工作面分級(jí)確定原則，做到分級(jí)合理明確、建設(shè)經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)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(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南》(試行)對(duì)智能采煤的分級(jí)建設(shè)要求見表1。

表1國家能源集團(tuán)智能采煤分級(jí)建設(shè)要求

序號(hào)類別基本目標(biāo)功能要求1初級(jí)構(gòu)建“自主移架+記憶割煤+跟機(jī)干預(yù)+集控”采煤模式,實(shí)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(jī)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(jī)身傾角等姿態(tài)監(jiān)測傳感器(2)液壓支架具備自動(dòng)跟機(jī)移架功能,能跟隨采煤機(jī)自動(dòng)完成伸收護(hù)幫、移架、推溜、噴霧降塵等動(dòng)作(3)集控中心具備工作面可視化,采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架和泵站“一鍵啟?！?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(jī)機(jī)尾具備張力自動(dòng)控制功能(5)采煤工作面具有自動(dòng)噴霧高效除塵系統(tǒng)2中級(jí)構(gòu)建“協(xié)同作業(yè)+有人巡視+遠(yuǎn)程干預(yù)”采煤模式,實(shí)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(jí)基礎(chǔ)上滿足下述要求:(1)采煤機(jī)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(jī)、液壓支架、找直系統(tǒng)可視化遠(yuǎn)程操控,設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測,采煤機(jī)和液壓支架數(shù)據(jù)自動(dòng)生成報(bào)表上傳等功

續(xù)表1

智能化掘進(jìn)工作面工作計(jì)劃第2篇煤礦智能開采工作面建設(shè)尚處于初級(jí)階段，煤礦智能開采初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)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(qiáng)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(jìn)，煤炭行業(yè)會(huì)走出一條適合自身的智能化建設(shè)之路。

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智能化掘進(jìn)工作面工作計(jì)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(dòng)計(jì)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T51272-2018)、《煤礦機(jī)器人重點(diǎn)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(jí)技術(shù)條件與評(píng)價(jià)》(T/CCS001-2020)、《智能化采煤工作面分類、分級(jí)技術(shù)條件與評(píng)價(jià)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(dòng)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(tái)了煤礦智能化驗(yàn)收辦法；2020年12月，《國家能源集團(tuán)智能礦山“十四五”規(guī)劃》發(fā)布，明確智能礦山分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)智能化；2021年1月，《國家能源集團(tuán)煤礦智能化建設(shè)指南》(試行)發(fā)布，對(duì)煤礦智能化建設(shè)進(jìn)行了分級(jí)分類，分為初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)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(jì)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(jì)劃“數(shù)字礦山關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”重點(diǎn)項(xiàng)目，國家能源集團(tuán)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(jì)劃”“煤炭智能化掘采技術(shù)與裝備”項(xiàng)目通過自主創(chuàng)新研制11臺(tái)套煤炭智能化掘采重大裝備，在豎井掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制、巖巷掘進(jìn)機(jī)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(jī)高壓變頻驅(qū)動(dòng)、礦用防爆高比能量蓄電池動(dòng)力等方面取得了重要技術(shù)突破，項(xiàng)目于2016年6月通過技術(shù)驗(yàn)收。2017年，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“煤礦智能開采技術(shù)與裝備研發(fā)”項(xiàng)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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《千萬噸級(jí)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(shí)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(tuán)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(yàn)并通過鑒定[21]；2011年，完成綜采自動(dòng)化系統(tǒng)研制與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備集控；2014年，在陜煤集團(tuán)黃陵礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司一號(hào)煤礦實(shí)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(jìn)的慣性導(dǎo)航技術(shù)，研發(fā)了綜采工作面自動(dòng)找直系統(tǒng)；2019年以來，在國家能源神東煤炭集團(tuán)榆家梁煤礦較薄煤層工作面進(jìn)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(yàn)，初步實(shí)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(tuán)第一期煤礦智能化高級(jí)研修班上，中國煤炭科工集團(tuán)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(jī)械集團(tuán)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(dòng)化、智能化裝備企業(yè)逐步發(fā)展，有力促進(jìn)了煤礦智能開采工作面的建設(shè)。從2015年的3個(gè)智能化采掘工作面到2020年494個(gè)，比2019年的275個(gè)增加80%[22]。2021年6月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)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(jìn)工作面工作計(jì)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(shí)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(dòng)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(dòng)化-智能化-無人化”煤炭開采技術(shù)變革以實(shí)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(gè)階段，并對(duì)每個(gè)階段進(jìn)行了簡要闡釋；王存飛等研究人員[8]對(duì)透明工作面概念、技術(shù)架構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)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(jìn)入了初級(jí)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(duì)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(jí)配置及解決方案，并對(duì)煤礦智能開采工作面建設(shè)提出建議，旨在對(duì)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(jìn)工作面工作計(jì)劃第5篇隨著煤礦智能化政策的推進(jìn)，作為煤礦智能化的重要組成部分，智能開采工作面設(shè)計(jì)需要與智能礦山建設(shè)統(tǒng)一設(shè)計(jì)，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(shí)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(duì)不同地質(zhì)條件，分級(jí)分類推進(jìn)智能開采工作面建設(shè)，提出切實(shí)可行的分級(jí)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(jìn)，在實(shí)際實(shí)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(duì)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