【摘 要】
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为寻求智能化露天煤矿统一的设计思想和建设内容,确保露天煤矿智能化建设的实效,针对目前露天煤矿山普遍存在的重“软”系统建设,轻“硬”工艺装备变革,重业务系统建设、轻数据价值挖掘,偏离需求片面追求无人化,忽视智能化建设的经济属性等问题,厘定了围绕“人”“设备”“系统”3条主线的建设内容,明确了将露天煤矿智能化程度分为初级、中级、高级3个阶段的智能化分级建设原则,提出了实现矿山全要素、全过程、全生命周期个性化安全稳定运行的露天煤矿智能化建设的总体目标.通过解析露天煤矿生产和智能化建设的特征,提出了工艺为本、分级
【机 构】
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中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 110015;辽宁工程技术大学 矿业学院,辽宁 阜新 123000;中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 110015
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为寻求智能化露天煤矿统一的设计思想和建设内容,确保露天煤矿智能化建设的实效,针对目前露天煤矿山普遍存在的重“软”系统建设,轻“硬”工艺装备变革,重业务系统建设、轻数据价值挖掘,偏离需求片面追求无人化,忽视智能化建设的经济属性等问题,厘定了围绕“人”“设备”“系统”3条主线的建设内容,明确了将露天煤矿智能化程度分为初级、中级、高级3个阶段的智能化分级建设原则,提出了实现矿山全要素、全过程、全生命周期个性化安全稳定运行的露天煤矿智能化建设的总体目标.通过解析露天煤矿生产和智能化建设的特征,提出了工艺为本、分级建设、价值导向、有序推进和虚实共生的智能化露天煤矿总体设计策略,以期指导我国露天煤矿智能化建设系统化、科学化和规范化.基于我国煤矿露天开采技术和工艺装备水平的现状及矿山的现实需求,提出了露天煤矿智能化建设应以工艺作为基本的出发点和落脚点,而并非片面追求少人或无人的发展本质.我国露天煤矿智能化建设的首要任务和核心关键是攻克连续和半连续开采工艺核心装备的卡脖子难题,建立工艺系统机理模型,基于泛在连接技术实现设备群的全面互联和数据的全面采集管理,再进行大数据分析和智能决策.基于工业互联网平台体系架构思想,建立了“感知层、接入层、边缘层、智能化煤矿工业互联网平台层和综合管控平台层”的5层智能化露天煤矿平台架构.感知层实现露天煤矿“人-机-环-管”信息的全面感知;接入层利用智能数据网关模块技术实现感知层数据的实时传输;边缘层依托协议转换技术实现多源异构数据的协议转换、归一化和边缘集成;智能化煤矿工业互联网平台层由物联网管理平台、云计算平台、技术中台、业务中台和数据中台等组成,构建可扩展的开放式云操作系统;综合管控平台层提供了设计、生产、管理、服务等一系列创新性业务应用,实现独立决策与控制、数据共享和系统间的智能联动.构建了智能化技术驱动的露天煤矿智能开采技术的5大主要应用场景,提出了智能化露天煤矿初、中、高三级的建设内容,明确了露天煤矿智能化建设的基本规律,即矿山必须以智能化建设的价值创造为评价准则确定相关建设内容及合理的投入规模,方可形成智能化矿山建设的最终价值.
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针对首山一矿综采面喷雾用水湿润性能差、雾化捕尘效率低的问题,提出了综采面活性磁化水喷雾降尘技术.实验测试了活性磁化水所具有的强湿润性能,其接触角、粉尘沉降时间及降尘效率相对于纯水都得到了大幅度的提高,同时提出了活性磁化水高效制备工艺.经首山一矿12100综采工作面应用表明:活性磁化水喷雾降尘技术能有效降低工作面粉尘浓度,不同测点呼吸性粉尘、全尘平均降尘效率分别达到了84.67%、88.52%,有效改善了井下职工工作环境.
对不同含水状态煤-混凝土连接体进行单轴压缩实验和声发射监测,并对连接体力学特性和破坏特征进行探究,研究结果表明:水对煤-混凝土连接体应力-应变曲线特征裂隙压密阶段、破坏阶段和峰后阶段影响明显,水的存在降低了试样间的内聚力,使其脆性降低,塑形增强;含水率增加,煤岩组合体破坏形态由拉伸破坏变为剪切破坏,塑性变形显著;声发射特征曲线与应力-应变曲线对应程度较好,随着含水率的提高,声发射AE计数峰值位置提前,连接体样提前发生结构性破坏.且AE计数峰值数值逐渐减小,连接体样脆性减弱.
为了查明哈拉沟煤矿工业广场东侧滑坡成因,通过现场地质调查、水文地质钻探、地表位移监测等技术手段研究了滑坡地质条件、渗流与变形特征,采用数值模拟方法分析了滑坡的成因机制.结果表明,在滑坡区东部第四系松散层底部发育一条近东西向的古冲沟,上游有两条支沟;地表神东湖水渗漏和日常生态灌溉水大量补给古冲沟流域,导致地下水位上升,在滑坡坡脚处形成排泄区;使得坡脚处地下水渗流速度和孔隙水压力升高,基质吸力和坡体抗剪强度降低,导致抗滑力降低;滑坡大量渗水,坡体重量增加,并产生动水压力,导致下滑力增加,进而诱发该滑坡;随着水
随着供给侧结构性改革的深入开展和双碳目标要求的提出,煤炭企业传统的发展方式难以维继,为使煤炭勘察设计企业走上高质量发展道路,中煤天津设计工程有限责任公司结合新集公司发展规划和煤炭产业发展方向,对公司新集一矿、新集二矿、刘庄煤矿、口孜东矿和板集煤矿开展了系统诊断优化工作.项目自2019年4月至2020年12月,历时5个阶段近两年时间,贯彻全生命周期理念,以解决重大问题为主线,对各系统环节进行分析评价,提出了“四重五步”工作方法,“三比”的工作原则和优化应把握的三个特点,探索出一条煤炭先进优势产能的实现路径.
针对现有煤矿井下轨道式带式输送机巡检机器人续航里程短、爬坡困难等问题,设计了一种轨道和钢丝绳牵引结合的行走机构.首先根据巡检机器人技术要求,对巡检机器人进行了总体方案研究,然后设计了巡检机器人结构、行走机构、轨道安装和数据采集模块.在ADAMS软件中建立了巡检机器人虚拟样机模型,并对其在水平和倾斜两种运动状态的位移变化进行了仿真.该机器人在水平沿轨道方向能够稳定运行;在竖直方向和水平侧摆方向有轻微的波动,但均满足要求;最后搭建了数据采集与传输模块,并对室内环境信息采集测试.结果表明:数据采集与传输模块能够
当前矿井回风用热管换热器的设计换热效果与实际应用情况偏差较大.通过基于焓差的Threlkeld法分析了矿井回风析湿工况下的传热系数和翅片效率,进而建立了单根热管换热管的换热模型,并通过逐管法对热管热换热器进行换热分析.结果表明:在实际应用环境中该换热器的总传热系数变化不大,可看作定传热系数传热.换热器的矿井回风与换热器回风侧热管外壁翅片表面温度相差很大,应保证换热器回风侧热管外壁翅片表面温度大于0℃.
煤矿冲击地压灾害频发依然严重制约煤炭深部安全高效开采,冲击地压灾害研究需将发生机理、监测预警及综合防治相互关联,建立深部开采冲击地压综合防治体系.以冲击地压防治为目的,提出了冲击地压灾害防治的结构调控理念、科学内涵以及冲击地压结构调控技术路线,分析认为煤岩体结构是导致围岩应力场演化的根源,系统结构变化是引起应力变化及转移的根本原因,应力仅是系统结构变化的外在显现形式,冲击地压灾害防治应从调控煤岩体结构出发.通过对冲击地压灾害机理及防治有关问题的梳理,提出了深部冲击地压灾害结构调控核心科学问题,包括扰动作用
为全面获取采动煤层底板破坏演化及层次性特征,采用钻孔注水试验法(点)、钻孔窥视法(点)、钻孔分布式光纤监测法(线)、瞬变电磁法(面)4种方法,构建了煤层底板全空间点-线-面协同监测模式;根据煤层底板采动破坏程度,从裂隙导水性、拉伸剪切应变、采动岩层物性多参量角度,将将传统的“下三带”中的煤层底板采动导水破坏带划分为导水裂隙带、应力应变带、物性差异带;以平朔矿区9煤工作面为实测对象,监测获取了采动煤层底板全空间、动静态、多层次变形破坏特征.研究结果表明:点-线-面多参量协同监测方法在监测空间上可实现点线面动
为探究页岩矿物组分、孔隙结构及其分形维数对页岩吸附特性的影响,开展龙马溪组、五峰组以及延长组页岩总有机碳(TOC)含量测试、X射线衍射(XRD)测试、低温N2吸附测试,CH4等温吸附实验,基于吸附相体积Va恒定、吸附相密度ρa恒定2种方法对页岩气绝对吸附量进行了校正,并采用Langmuir模型对绝对吸附量进行了拟合,在此基础上获得了页岩矿物组分、孔隙结构以及Lang?muir模型参数之间的关系.结果表明:Langmuir模型能很好地拟合实验条件下CH4在不同页岩上的吸附数据,且Langmuir模型对基于V
大倾角近距离煤层群开采时,下层煤采场顶板受到重复加-卸载作用,其覆岩运移和矸石充填特征较单一煤层开采时更为复杂.以东峡煤矿大倾角近距离煤层群为研究对象,采用物理相似材料模拟试验、理论分析和现场实测相结合的手段,通过建立基于下层煤采场顶板的两端固支梁模型,确定了采场顶板易发生弯曲破断的位置,研究了大倾角近距离煤层群长壁采场顶板破断垮落特征.结果表明,上层煤采空区垮落顶板的堆积沿倾向具有不均衡性;垮落顶板与顶板残垣轮廓的接触程度存在差异性,沿垂直岩层方向可将垮落覆岩划分为完整倾斜砌体区域与倾斜砌体缺失区域.上