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  • 上半年我国煤炭产量为18.05亿吨,进口1.74亿吨,均为全球第一 2020-08-10

    随着各行各业的不断复苏,上半年中国的煤炭产量也出现了0.6%的增长,总产量提升至18.05亿吨,继续位居世界第一名。并且由于疫情的影响,其他一些产煤国的产量出现了不小的下滑,使得中国煤炭产量超过了全球的一半。  上半年,主要省份的煤炭产量  分地区来看,山西省以4.88亿吨的产量位居全国第一,而连续数年问鼎全国的内蒙古则以4.734亿吨的产量下滑至全国第二名。这主要是因为,山西省从新冠肺炎疫情中恢复的更快,多数企业在疫情期间为了保证全国煤炭的稳定供应,采用了实行弹性工作制,错时、错峰、轮岗上班。  虽然上半年山西省的煤炭产量恢复的更快,但从产能规划上来看,内蒙古仍具有整体优势,如果下半年能尽快恢复,那2020年全年的煤炭产量仍大概率超过10亿吨,大概率继续在全国排第一名。  第三名继续是陕西省,上半年煤炭产量约为3.115亿吨(与前两名的差距进一步缩小),且同比增速高达16.8%。与此相比,上半年山西省煤炭产量仅增长了2.3%,而内蒙古的煤炭产量却是下降了8.8%。  上半年,新疆地区的煤炭产量超过了1.27亿吨,排第四名。之后的山东、安徽、贵州、河南等省的煤炭产量大幅下滑至5000万吨级别,宁夏的煤炭产量接近4000万吨,云南和黑龙江都是2000多万吨……  上半年,进口量也是世界第一  2020年上半年,全球煤炭市场因为疫情而趋严的情况下,中国的煤炭进口量依旧出现了超过预期的增长——同比增速高达12.7%,进口量提升至1.74亿吨,远超其他各国,继续成为全球最大的煤炭进口国。  其中,进口的动力煤同比增长39.5%,上升至7554万吨,继续占据首位。上半年,我国东南沿海地区是煤炭主要消耗地,但西煤东运、北煤南运却因为疫情出现了下滑,为了保证煤炭的充足供应,就加强了对外进口。  分渠道来看:印尼、澳大利亚、俄罗斯、蒙古、菲律宾,是我国进口煤炭的前五大来源地。其中,从印度尼西亚进口的煤炭,占我国对外进口总量的49%;澳大利亚占比约为32%,提升了9个百分点。  而俄罗斯、蒙古国、菲律宾所占的份额均出现了下降。那问题来了,我国煤炭产量如此之大,为什么还需要进口这么多的煤炭呢? 原因其实不复杂,就是因为:大家对煤炭的需求量太大了。  以2019年为例,中国的发电量全球占比已经超过了全球的四分之一。而咱们中国的发电量中,超过70%都是以煤炭为主的火力发电。本文中提到的动力煤进口量大增,就主要用途就是用来发电。  另外,中国还进口了大量的褐煤、炼焦煤、无烟煤等,后者主要应用是化肥、陶瓷、制造锻造等行业,并且也是一种优质水处理行业过滤用滤料——具有较好的固体颗粒保持能力,可靠地提高悬浮颗粒清除能力。

  • “5G+AI”应用场景落地 山东黄金三山岛金矿实现智能采矿 2020-08-10

    山东莱州联通与山东黄金莱州三山岛金矿联合打造的“5G+人工智能”远程操控无人驾驶凿岩台车顺利通过测试,三山岛金矿进入5G无人化智能采矿时代。  据了解,此次投入运行的无人采矿机车采用“5G+人工智能”技术为基础的无人化采矿整体解决方案,由凿岩台车无线通讯、视频传输进行自动化控制,应用5G网络通信技术实现了实时采集和上传采矿车各种运行数据,并进行远程无线遥控工作。其中遥控操作平台并在云端机群系统中显示矿车运行轨迹和状态信息等功能,有效消除矿区井下人员安全风险,降低矿企运营成本,提高整体盈利能力,助力矿企迅速复工复产。  为适应全球矿业行业发展趋势,深入贯彻落实新旧动能转换工作要求,进一步实现“十三五”战略目标,山东黄金集团聚焦“安全高效、智能智慧、绿色生态、人文和谐”四大主题,致力于将三山岛金矿打造成为“国际一流示范矿山”建设项目的承担者与先行者。  山东黄金集团董事长陈玉民表示,从建设“国际一流示范矿山”来看,本质需以安全为基础,智能智慧为手段,绿色生态为根本,社区和谐为保障,效益提升为目标。  据先容,三山岛金矿联合国内科研院所和相关企业,针对国内矿山特点,引进吸取国外智慧矿山建设先进经验,量身打造国内首台套基于5G网络通信的远程遥控操作凿岩台车系统项目,先后推出远程智能操控系统、设备管理与故障诊断系统、矿用4G/5G+多媒体通信与车辆定位指挥调度系统、选矿智能化系统、矿用喷浆机器人、掘进机远程智能操作系统等项目,全面实现矿山数字化、网络化、智能化、无人化、信息化发展,致力打造国际一流水平的“智慧矿山”和“生态矿业”的示范引领者。

  • 让矿山自主感知分析决策,煤矿智能化前景可期 2020-04-30

    大型采煤机在地下自主割煤,能够主动感知煤岩性状,适应调整工作状态,煤矿工人不再手动操作设备只需定时巡检,井下采集的所有大数据都在5G网络中快速交互链接……地下数百米的深处,智能化煤矿将赋予传统采煤行业新的生机。  近日,国家发改委、国家能源局、应急管理部等八部委联合发布了《关于加快煤矿智能化发展的引导意见》(以下简称《引导意见》)。未来,人工智能、工业物联网、云计算等将与现代煤炭开发利用深度融合。  “煤矿智能化的核心就是使矿山具有人类般的思考、反应和行动能力,实现物物、物人、人人的信息集成与智能响应,主动感知、分析,并快速做出正确处理。”深部煤炭资源开采教育部重点实验室副主任、中国矿业大学教授方新秋告诉科技日报记者。  我国尚处智能化初级阶段  许多矿业发达国家多年前已制定矿山信息化长远发展规划,信息化和自动化程度越来越高。  加拿大从20世纪90年代初开始研究自动采矿技术,拟于2050年通过卫星通信技术操纵矿山的所有装备,实现自动智能采矿;美国于1999年对地下煤矿的自动定位与导航技术进行研究;澳大利亚于2001年开展了综采工作面自动和智能化技术的研究,设计开发了LASC系统;德国于2015年建设了一套远程控制自动化薄煤层综采系统,已接近“无人工作面”。  近年来,我国智能化采煤工作面发展迅速。目前,全国已经有200个左右不同层次的智能化采煤工作面。记者从兖矿集团了解到,该集团鲍店煤矿打造了国内首个常态化智能综放工作面,贵州能化发耳煤业建设成为西南地区唯一一个省级智能化采煤工作面,济三煤矿以综掘机“遥控截割”+液压锚杆钻车+破碎机+皮带机“无人值守”配套模式建成国内领先的智能化掘进工作面。  “智能化与自动化有本质的区别,智能化采煤工作面距离智能煤矿的目标仍有较大差距。准确地说,目前我国还处于煤矿智能化的初级阶段。”方新秋说。  “煤矿智能化是一个系统工程,要实现全过程的智能化运行,采煤、掘进、运输、提升、排水、通风、地质信息、经营管理等环节必须智能协同。”中国矿业大学机电工程学院实行院长王忠宾教授告诉记者。  我国从2015年开始抓煤矿“四化”(机械化、自动化、信息化和智能化)建设。“四化”改造为煤矿智能化开采奠定了很好的基础,但仍存在系统间数据感知难、信息交互难、实时性差、可靠性低、数据利用率不高和多智能系统协同弱等难题。  “比如地面导航有GPS和北斗,地下装备怎么准确定位?煤炭行业有其特殊性,一些关键的智能技术仍需要突破。”王忠宾说,如煤层地质精准探测技术,煤岩性状实时在线识别技术,采煤工作面高速高可靠无线传输技术,采煤装备精确导航和定位技术,复杂工况计算机视觉识别技术,煤矿大数据技术等。  建设智能边缘数据基础设施  目前,HUAWEI、百度等科技企业已注意到煤矿智能化的行业需求,并深度参与其中。  HUAWEI参与的5G矿车投入运行,煤矿生产可实现盲区监控;百度参与了中国煤炭云建设,与阳泉煤业达成战略合作;中兴通讯、中国联通与兖矿开展合作,成立了“5G+智慧矿业联合实验室”等。  “很期待即将到来的5G时代,比如现在井下数据传输采用的是光纤,当采矿设备大幅度移动和震动时,光纤就会发生故障,如果换成5G网络将会有很大改变。”方新秋说。  “互联网企业深度参与是一件好事,术业有专攻,需要在数据处理体系、通信技术、网络架构和智能协同算法上面向行业互联网应用开展专门的研究。”中国矿业大学网络与信息中心主任孙彦景教授说。  《引导意见》还要求,对冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害严重的矿井,优先开展智能化采掘(剥)和危险岗位的机器人替代。  “去年大家与HUAWEI签订了战略合作协议,并提出工业互联网智能边缘数据基础设施的概念,未来智能煤矿将从网络‘全连接’向数据‘全链接’发展,系统架构向‘云边协同’发展。”孙彦景说。  他进一步说明说,人工智能的特点是不断学习演化,每一个煤矿每一个工作面的情况都不相同,智能采掘机器人在作业过程中,当遇到特殊情况时,可以由系统依据生产大数据进行学习分析和决策,也能让智能终端自主处置,“这就是云边协同的意义”。  “矿山自主决策和控制的前提是全面感知,而要确保感知信息可靠,就必须攻克相应的传感器和信息交互等技术。”孙彦景说,比如智能视觉技术可以准确地识别车辆、行人和人脸,根据场景分析行为,并结合规则研判是否违章。  记者了解到,目前跨行业的智能煤矿合作已在广泛建立之中,如中国矿业大学矿业工程学院已开设绿色开采、深地开发、智能采矿、未来矿业四大研究方向,设置智能开采研究所,创办智能采矿特色班;中国煤炭学会和中国煤炭科工集团发起成立了“煤矿智能化创新联盟”;中国煤炭科工集团、中国矿业大学(北京)和中国联通成立了“5G地下空间创新实验室”。

  • 应急部:2022年我国将建成1000处智能化采掘工作面 2020-04-30

    应急管理部办公厅负责人李豪文在国新办举办的发布会透露,为推进全国开展安全生产专项整治三年行动计划,将加大淘汰关闭小煤矿的力度,到2022年全国大型煤矿占比达到70%以上;继续关闭不符合安全生产条件的小型非煤矿山,尾矿库原则上只减不增。  李豪文先容到,针对煤矿存在的问题,三年行动计划提出要加大煤矿产业结构调整力度。对年产量30万吨以下的小煤矿,分类进行处置,加大淘汰关闭力度。三年之后,到2022年全国大型煤矿的占比将达到70%以上。同时,提高煤矿的机械化、信息化、自动化和智能化水平,使煤矿的采煤、掘进智能化的工作面由目前的280处达到1000处,这部分煤矿的产能将占到10亿-15亿吨。同时全国煤矿的一二级安全生产标准化的占比也将达到70%以上。  据了解,目前全国有非煤矿山3万多座,小型非煤矿山占95%,安全风险很高。李文豪先容到,三年整治行动围绕这些问题,继续关闭不符合安全生产条件的小型非煤矿山,尾矿库原则上只减不增,并提高非煤矿山从业人员的安全技能水平和非煤矿山上的机械化水平。此外,还将围绕重点领域环节加强监管执法,重点瞄准下井人数超过30人、采深超过800米,以及尾矿库的“头顶库”,以及油气增储扩能的工程项目。

  • 我国“可燃冰”产业化进程取得重大成果 2020-03-27

    自然资源部26日宣布,我国海域天然气水合物第二轮试采取得成功。在水深1225米的南海神狐海域创造产气总量86.14万立方米、日均产气量2.87万立方米两项新的世界记录,实现从探索性试采向试验性试采重大跨越,产业化进程取得重大标志性成果。

  • 国内最大已投产煤炭化工一体化项目成功试产 2020-03-27

    国内最大已投产煤炭化工一体化项目成功试产国内最大已投产煤炭化工一体化项目——中天合创能源有限责任企业成功试生产出新牌号K-7726H聚丙烯产品。经初步分析测试,该产品熔融指数、黄色指数等重要物性指标均达到合格标准。产品投放市场后,将用于电子电器、汽车部件、洗衣机部件等。  气相聚丙烯装置这次拟生产的K-7726H产品流动性和耐热性优良,并具有常、中低温冲击强度、高机械强度和适宜的硬度,其市场价格约比常规产品高出500余元/吨。  中天合创能源有限责任企业积极响应国家复产稳产号召,千方百计保障5套聚乙烯、聚丙烯生产装置满负荷生产,目前每天生产聚乙烯、聚丙烯近4500吨,用于国内化工、农膜和防疫物资等原料的供给。

  • CMININ2020第十五届十博体育网址移师北京亦创国际会展中心召开, 2019-12-02

     CMININ2020第十五届十博体育网址移师北京亦创国际会展中心召开,引智革新、助力产业升级 由中国煤炭城市发展联合促进会、中关村绿色矿山联盟联合主办,十博体育网址组织承办的CMININ2020第十五届十博体育网址将于2020年10月30日-11月1日,移师北京亦创国际会展中心召开。成功在中国国际展览中心召开十四年的十博体育网址,因参展商展品进京不方便等诸多因素,经组委会决定将CMININ2020第十五届十博体育网址移师北京亦创国际会展中心召开,交通便捷。全新形象更大规模、盛装展出,热忱欢迎各方来宾参展参观。十博体育网址创办于2005年,是采矿行业例会,中国地区行业盛会,已成功举办十四届,已经被国内外采矿技术设备制造商及相关服务商视为国际盛宴。 随着展示主题不断充实、展览内容愈发丰富,参展商展示面积逐年持续扩大。为充实展会内涵,为参展商提供更宽广、更全面的展示平台,以更直观且多元的展示方式给观众带来更佳的观展体验,2020第十五届十博体育网址正式移师北京亦创国际会展中心 区位优势亦创国际会展中心作为北京“中国智造 2025”的长期展示中心,以“会、展、赛、创”有机融合为特色, 已然形成京南最具特色的高端产业国际展示、交流平台。亦创国际会展中心依托于智能机器人产业新高地——亦创智能机器人创新园,承接着中国目前智能机器人领域规格最高规模最大的国际性行业盛会——世界机器人大会。作为“制造业皇冠上的明珠”,智能机器人已成为世界各国推动工业革命的主力军,亦创国际会展中心以亦创智能机器人创新园为基础,打造全球机器人展示 交流中心、技术和产品交易中心,为构建首都高精尖经济结构提供重要支撑。  全新展馆 ,一流设施,发展步伐再上新台阶:   规模再创新高:3大展馆及室外80000平米展出面积、500+参展企业、80000人次专业观众全新展览规模,于2020年10月30日至11月1日全新亮相。 多维度打造参展价值——精准配对,高效成交 (1)30+行业媒体曝光、全网营销覆盖、矿业装备展播平台现场视频直播; (2)尊享“全国工业园区、产业集中地路演”、采购商大会等供需配对系列活动参会资格,独享专属买家邀约,获取展前展后精准买家信息 (3)中国煤炭行业的“双十一”煤机节,聚合营销、助销存品!在充分吸取全球创新资源后,2020第十五届十博体育网址以超强展示阵容强势启航,共同推动中国煤炭制造业迈上新台阶。永葆初心,全速奔跑; 产业革命的新浪潮   正以前所未有的速度席卷全球   智能采矿技术设备势不可挡     2020第十五届十博体育网址将依据智能采矿制造业转型升级总基调,全面布局智能采矿制造业完整产业链,汇聚产业上下游及各方优势,全面升级!众多国内外领先企业不仅仅展示和推广单项的技术突破,更多的参展企业将拿出智能采矿的个性化整体解决方案,用更灵活智慧的方式为用户企业切实创造更大的价值。 2020年10月30日-11月1日 聚焦 北京亦创国际会展中心! 精准配对,高效成交! 2020第十五届十博体育网址十博体育网址2019年12月1日

  • 国外煤矿智能化开采研究现状分析-工作面自动化LASC系统 2019-11-11

    智能化开采是指在不需要人工直接干预的情况下,通过采掘环境的智能感知、采掘装备的智能调控、采掘作业的自主巡航,由采掘装备独立完成的回采作业过程。智能化开采是在机械化开采、自动化开采基础上,信息化与工业化深度融合的煤炭开采技术变革。因此,智能化开采具有3个技术内涵:①采掘设备具有智能化的自主采掘作业能力;②实时获取和更新采掘工艺数据,包括地质条件、煤岩变化、设备方位、开采工序等;③能根据开采条件变化自动调控采掘过程。当智能化采掘设备与自动调度决策集为一体,即形成无人化开采工作面。国外研究现状综述目前,在以“智能化”为核心的综采工作面开采技术方面,美国、德国和澳大利亚的煤炭企业发展较早,综采工作面智能化的研究取得了一定的成功,通过采用计算机技术、采煤机记忆截割技术、电液控制技术和变频软启动技术等,在地质条件好的中厚煤层实现了工作面3~5人的全自动化割煤,并探索实现工作面无人的智能化开采。20 世纪 90 年代以来,美国、英国、德国、澳大利亚等国开始着手研究自动化综采关键技术,并取得了一些显著性的成果。德国 DBT 企业成功的研制了基于 PM3 电液控制系统的薄煤层全自动化综采系统。美国JOY 企业开发了基于计算机集成的薄煤层少人操作切割系统。进入21 世纪以来,国外煤矿开采追求“安全、高效、简单、实用、可靠、经济”的原则,其智能开采的技术思路是: 通过钻孔地质勘探和掘进相结合的方式,描绘工作面煤层的赋存分布,通过陀螺仪获知采煤机的三维坐标,两者结合实现工作面的全自动化割煤。该思路可避开煤岩识别难题,以地质条件为载体,顶层规划自动化采煤过程。1工作面自动化LASC 系统2001 年7 月,澳大利亚联邦科学与工业研究组织CSIRO 承担了ACARP( Australian Coal Association Research Program,澳大利亚煤炭协会研究计划) 设立的综采自动化项目,开展综采工作面自动化和智能化技术的研究。到2005 年该项目通过采用军用高精度光纤陀螺仪和定制的定位导航算法取得了3项主要成果,即采煤机位置三维精确定位(误差±10cm)、工作面矫直系统(误差±50cm)和工作面水平控制,设计了工作面自动化LASC系统,并首次在澳大利亚的Beltana矿试验成功。2008年,对LASC系统进行了优化,增加了采煤机自动控制、煤流负荷平衡、巷道集中监控等,在商业应用方面CSIRO 研究组同久益、艾可夫等采煤机供应商签署了协议,将这项技术集成到对应的采煤机上,实现快速商用。LASC系统包含惯性导航系统和工作面自动控制算法2 项核心技术。(1)LASC 系统将基于光纤陀螺的惯性导航设备安装在采煤机机身电控箱内,通过运行嵌入式导航定位App实现采煤机三维位置的精确定位。该惯性导航定位App在无GPS信号辅助的情况下行进2.7km,定位误差在30cm以内。惯性导航定位App可用于综采工作面的水平控制和连续采煤机自动制导。①对于综采工作面水平控制,基本原理是首先根据巷道掘进数据和钻孔数据生成工作面三维地质模型,该模型精度能达到50mm,能准确反映出煤层起伏、倾角、断层等构造,可直接用于引导采煤机俯仰采控制。然后利用在采煤过程中记录的顶底板位置信息对该模型进行不断优化,就可以准确预知工作面的煤层变化情况。其次结合采煤机精确定位App的数据,LASC系统就能够提前控制采煤机的割顶割底量,从而顺利通过断层等地质变化区段。澳大利亚煤矿使用的水平控制开采技术控制原理如图2.1 所示。2.1 澳大利亚煤矿使用的水平控制开采技术控制原理②连续采煤机自动制导,已被澳大利亚确定为煤炭产业重要的技术。基于连续采煤机自动制导技术开发了具有应用程序控制和通信功能,且包含先进图形用户界面的自动制导系统,如图2.2 所示,表示连续采煤机偏航角有了一定的误差,需要在后面的开采中实时校正。图2.2 连续采煤机出现偏差的导航(2)工作面自动控制模型和算法。基于该算法,设计了工作面矫直系统,其包含高精度舵性导航仪和矫直数据分析系统2 项核心技术,通过对舵性导航仪记录的采煤机空间位置进行分析,确定当前工作面的直线度,计算出每台液压支架的推移量,给液压支架电控系统发出实行信息,对工作面直线度进行动态调整。惯性导航仪输出2 路信号: 一路给支架,控制支架的推移量; 另一路给采煤机,用于控制采煤机的割顶割底量。自2009 年惯性导航仪开始商业化应用以来,澳大利亚60% 以上的综采工作面使用了工作面矫直系统。2智能开采服务中心智能开采服务中心作为一种增值产品/服务,在澳大利亚布里斯班的Anglo 矿业企业总部设置总调度室,对所管辖矿井进行实时监控,目前只有莫兰巴北矿上线。根据出现的报警、故障信息,及时发邮件或电话通知矿井进行调整。同时,每日、周、月和季度向矿井提交运行分析报告,引导矿井提高运行管理水平,合理安排设备检修。分析报告包括每日的触发响应动作计划通知,每周的智能服务回顾,每月的井下精益运行回顾,每季度的生产表现回顾。智能开采服务中心的应用可以实现停机时间少、早期监测和设备损坏最小化,可提高生产力,降低生产成本。3布尔加( Bulga) 井工矿智能开采技术布尔加( Bulga) 井工矿属于澳大利亚嘉能可 ( Glencore) 矿业开采企业,属高瓦斯矿井。2013年产量740万t,2014年计划产量810万t,单井单面。属于LW2层面第5 个工作面,工作面长度405 m,走向长度3471 m,工作面采高3.0~ 3.2m,设计产量3500 t /h。全套开采装备包括:7LS6D 采煤机,RS20S 液压支架控制系统,2台11 kV 和1.6 MW刮板输送机电动机,6台INOXIHP泵站(泵站压力32. 5~34.5MPa的4台,40.0~41. 5MPa的2台)。采煤机智能控制系统为Faceboss,工作面自动化系统为LASC。每星期进行2 次检修,分别是星期二的7: 00-14: 30 和星期五的7: 00-17: 30,其他时间安排生产。实行三八制,早班7: 00-15: 00,中班15: 00-23: 00,夜班23: 00-次日7: 00。每生产班人员10人,分为正副班长(2人)、电工(2人)、机械工(2人)、操作工(3人)和维护主管(工程师1人)。采煤机从刮板输送机机尾到机头时,采煤机司机控制顶滚筒、底滚筒随动割煤。而从机头到机尾时,采煤机根据上一刀信息自动记忆割煤,重载速度8~14 m/min。支架采用自动拉架 人工干预方式 (顶板破碎,人工超前拉架),立柱安装2个压力传感器,一用一备。工作面矫直系统在割煤过程中实时记录采煤机三维位置、横向和纵向倾角,采煤机每截割4刀时,矫直系统根据记录的信息,控制每台支架的推移量,调节工作面的直线度。LASC 系统的应用使矿井煤炭产量提高了5%~25%,减少工人暴露在高危工作环境的时间,提高矿井安全水平;同时减小了煤炭产量波动,达到了均衡生产,提高了矿井生产质量管理水平。

  • 智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析 2019-11-11

    我国煤炭资源十分丰富,煤炭相关产业也是我国经济的主要来源,因此煤矿开采的相关技术成为了近几年来我国研究的主要对象。现阶段在我国煤炭的开采过程中仍然存在着一定问题,为了进一步提高煤矿的安全生产,煤炭的开采技术已经朝着现代化方向发展,就此文章分析了智慧煤矿基础、开采的必要性、开采的核心技术及发展目标。引出建设智慧煤矿发展智能化开采是煤炭工业发展的必然选择。        关键词:智慧煤矿;智能化开采;关键核心技术        煤矿的开发与利用直接关系到我国整体经济的发展走向。世界能源格局及现实的经济社会需求决定了在未来相当长时间内,煤炭仍将在世界能源结构中占有较大比例,仍将是中国的主体能源,难以被替代,利用科技的进步消除煤炭生产、利用的环境负效应,实现安全高效绿色开采和清洁高效利用是煤炭的发展方向,其传统产业模式亟待变革。        一、智慧煤矿基础        智慧煤矿是基于现代智慧理念,将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网技术,机器人、智能化装备等与现代煤矿开发技术深度融合,形成矿井(区)全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测、协同控制的完整智能系统,实现矿井(区)开拓、采掘、运通、洗选、安全保障、生态保护、生产管理等全过程智能化运行的体系。智慧煤矿的总体目标是形成煤矿完整智慧系统,全面智能运行,科学绿色开发的全产业链运行新模式。数字化和信息化是智慧煤矿的基本要求,首先要解决3个基础理论问题:        1.数字煤矿多源异构数据的统一表达及信息动态关联关系;        2.复杂围岩环境-开采系统作用机理及设备群全程路径和姿态智能控制的理论基础;        3.矿井设备群的系统健康状况预测、维护决策机制。目前,针对这些基础问题正在开展研究(国家自然科学基金重点项目),以形成多源异构数据处理理论方法、复杂系统智能控制基础理论及系统性维护构成的数字煤矿及智能化开采基础理论体系,为数字煤矿智能决策、精准控制、可靠性保障提供理论支撑。        二、智能开采的必要性        1.煤炭的地位,近年来,在世界能源革命不断向纵深发展的背景下,虽然清洁能源(包括核能、水力发电、再生能源)在能源消费中比例逐年增加,然而化石能源在能源框架中的主体地位尚未改变,2016年在全球能源结构中,传统化石能源的占比仍达85.5%。而在我国,2012-2016年煤炭在一次能源结构中一直保持在60%以上,基于富煤、贫油、少气的资源禀赋,有关专家预测:未来30年内,以煤为主的能源消费框架不会发生根本性转变。        2.面临的挑战,目前,我国的煤矿以井工开采为主,大量煤矿地质构造复杂,“水、火、瓦斯、煤尘、顶板”五大自然灾害时刻威胁着煤矿生命安全。2010年至2014年,我国共发生煤矿事故353起,死亡2137人,随着对生产工作环境的要求的不断提高,部分地区的生产煤矿用工荒问题也在倒逼煤矿生产技术的全面提升和变革。        三、智慧煤矿与智能化开采关键核心技术        1.地下开采装备精确定位和导航地下开采定位        为保证煤矿开采、掘进装备沿着规划的路径和方向推进,必须准确测量设备的空间位置和运行轨迹。然而,煤矿井下为完全封闭空间和复杂电磁环境,没有卫星导航信号辅助,实现定位和导航的难度很大。目前,提出了基于GIS地理信息系统的导航、基于RFID的AOA和TOA算法、捷联惯导系统、UWB超宽带定位等多种定位和导航技术,但还存在诸多问题。期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆亟待突破的核心技术包括:        (1)低成本、高精度的适用于复杂磁场环境下的捷联惯性导航技术        (2)局部定位导航应用场景核心芯片技术        (3)井下5G高速无线通信技术        (4)井下高精度定位系统;        (5)基于精确定位导航的井下避障技术        (6)掘进机精确制导技术;        (7)辅助运输车辆无人驾驶系统。        2.开采智能探测        (1)煤岩分界        采用太赫兹技术利用单天线进行多普勒雷达脉冲的发送和接收,信号通过煤岩层时会减弱,并且遇到煤岩界面会发生反射。反射波的速度相位滞后或从发射波到反射波被接收的时间间隙,除与发射波频率、煤和顶板岩性等可测知的因素有关外,还与电磁波在顶底煤中穿越路程即顶底煤厚度有关。        (2)煤矸放落自动识别        煤矸放落自动识别一直是综采工作面的技术难题,通过时域光谱技术探测是一种可行的技术方法。时域光谱技术的基本原理是利用飞秒脉冲产生并探测时间分辨的电场,通过傅里叶变换获得被测物质的光谱信息,通过特征频率对物质结构、物性进行分析和鉴定,适用于煤炭矿物质的实时成分分析。        (3)超前探测        超前探测系统无须预先求取煤岩物理特性,适用范围更广,具有可靠的精度,在多数顶板条件下能够运行良好。但是也存在其固有的问题:在具有波散射性质的煤层表现不好,探测范围小,发射器功率偏低,深入煤层的深度范围有限,需要未来功率更大的信号源支撑来克服信号在煤层内的衰减。        四、慧煤矿与智能化开采发展目标        作为煤炭产业转型升级和技术革命的战略目标,智慧煤矿和智能化开采核心技术的研发已成为采矿行业升级发展的强大推动力。然而,建设智慧煤矿不是简单技术改造就能建成的,其中包含的系列关键技术需要进行不断的探索和攻关,并借助新一代信息技术带来的发展机遇,借助第4次工业革命和新技术发展的成果,与煤炭开发技术深度融合,开创绿色、安全、高效的煤矿发展新模式。智慧煤矿的总体目标是形成煤矿完整智慧系统,全面智能运行,科学绿色开发的全产业链运行新模式。智能化开采是煤炭综合机械化、自动化开采技术的新发展,其总目标是实现无人化开采,智慧煤矿与智能化开采技术的发展尚处于起步阶段,必然经历一个不断发展的过程,要经历从初级智能化到高级智能化的过程,其分阶段目标如下:        (1)近期目标:到2020年,在目前煤矿信息化、数字化和智能化开采技术成果基础上,通过推广应初和技术升级,建设100个示范煤矿,初步构建智慧煤矿系统框架,实现采掘运主要环节单个系统、单项技术的智能化决策和自动化运行,实现工作面内无人操作、有人巡视,远程监控的自动化生产。        (2)中期目标:到2025年,攻克一批智慧煤矿与智能化开采的短板技术,提高煤矿智能化水平,全部大型煤矿全面实现智能化开采,构建起多信息融合的智慧煤矿系统,实现采掘运通多个系统的智能化决策和自动化协同运行,井下主要岗位作业、安控与应急救援的机器人替代,工作面无人化作业。        (3)远期目标,到2035年,全面突破和完善智慧煤矿与智能化开采的关键技术,全面实现煤矿的智能化和现代化,构建起煤矿及矿区多产业链、多系统集成的智慧煤矿系统,全面实现生产和管理信息的数字化,全部主要生产环节的智能决策和自动化运行,达到全矿井一线作业、安控和应急救援的机器人化,无人化作业。        结束语        智慧煤矿建设是煤炭工业技术革命、产业转型升级的战略方向和目标,智能化开采是智慧煤矿的核心技术。本文编辑针对智慧煤矿平台进行了简要先容,对智能化开采的核心技术进行了详细分析,希翼能够给业界人士带来一定的参考价值,在未来让智能化开采技术更好的应用在煤矿行业,让我国的煤矿开采真正实现智能化、绿色化、环保化。        参考文献:        [1]王国法,张德生.煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望[J].中国矿业大学学报,2018,47(3):459-467.

  • 煤矿装上“智慧大脑” 2019-11-05

    一块硕大的电子屏幕,实时显示地下400米深处的场景,上百台设备有序运转,从割煤、推溜、移架到运输,滚滚乌金涌向地面,这是在同煤集团同忻煤矿,调度指挥中心展现的智能化开采景象。  “地面操控按钮,井下设备自动运行。一个2公里长、200米宽的采煤工作面,装有60多个高清摄像头、1500多个传感器,不用下井就能采煤,这样的好事过去想都没想过。”扎根一线20多年,同忻煤矿总经理助理刘迁感慨智能化综采技术、装备应用带来的改变。    作为我国最大的煤炭生产基地之一,同煤集团(前身为大同矿务局)成立以来已贡献动力煤30多亿吨,尤其侏罗纪煤系的动力用煤更被称为“世界动力煤细粮”。坐拥优质资源,同煤集团格外重视技术、装备研发,采煤效率由1949年的0.118吨/工升至目前的约88吨/工。  “建设初期,同家梁矿马连掘进小组用27天掘进318.71米,创下全国手工掘进煤巷的最高纪录。当时设备落后,开采以挥锹抡镐为主,靠的就是吃苦耐劳的‘马连精神’。”支护工王晋杰清楚记得,以前采煤机每割一刀煤,配套的118根支架就要全部移动一遍,每根支架有13个手把、26个功能动作。为完成支护工作,一个班下来人均操作数千次,干久了满手都是老茧。  改变源于2016年底,“同忻煤矿千万吨级高效综采关键技术创新及产业化示范工程”项目的投运。在我国首个特厚煤层低位放顶煤智能化综采工作面,智能设备替代人工下井,“键盘鼠标”实现远程操控,采煤由危险的井下“移步”地上。“过去一个班接近二十人,现在七八个就够了,而且人员全部离开工作面。”王晋杰说,自己也由此从最累、最苦的支护工转为工作强度较低的巡检工。  依托智能化综采设备和技术,同忻煤矿的采煤工效同比提升42%,顶煤回收率提至87%以上、生产能耗降低5%以上。  距离同忻煤矿大约8公里的塔山煤矿,智能化矿山建设也取得新突破。据该矿党委书记、董事长马占元先容,以矿井大数据平台为依托,塔山实现“连接无处不在、数据无处不在”的网络全覆盖,以数据决策为导向的全新生产管理模式正在形成。各类数据的无缝融合,相当于给煤矿装上“智慧大脑”,生产、安全、调度等信息汇集到统一平台,对此可进行分析、整合,为科学管理提供参考。  “例如辅助运输工作,对调度要求很高。每天200多辆车、600多次运输,不仅要投入大量时间、人员,还存在车辆使用效率不高、管理水平滞后等问题。”马占元表示,依托大数据管理,塔山煤矿首创智能调度系统,类似时下流行的“网约车”模式。“这样一来,既节约人力、物力,还实现车辆的量化管理、高效调配,并确保运行安全。矿井运输效率比过去至少提高了20%。”  打破信息孤岛,让原本独立的系统形成联动,由此解决重复建设、检修困难等低效难题,让塔山煤矿综采一队党支部书记史利尝到了“甜头”。“上世纪90年代,一个120人左右的队伍,每月最多采煤5-6万吨,体力劳动繁重。如今在同等人数下,每月产量可达60-80万吨。设备进步,观念也变了,不再像过去一味要求多出煤,而更讲究科学开采,轻轻松松就能完成任务。”  更让史利意外的是,过去靠人工才能完成的检修工作,如今也有了“智慧大脑”这一帮手。“30年前,每个矿都有几位维修‘大拿’。他们平时不用下井,机器出现故障时,才拿着图纸查找问题,动辄十几个小时,基本全凭经验。现在系统自动监控、提前预警,再也不用手动排查故障点,这些智能设备也是真正的‘大拿’。”  在实现减人、少人操作的基础上,同煤集团还在探索“机器人换人”的新技术,真正将煤矿工人从危险岗位替换下来,从繁重的体力劳动中解放出来。在塔山煤矿,主井皮带机轨道式智能巡检“机器人”已率先启用,通过无线信号配合数据、图像采集,实现生产过程的连续、高质量、长时间往复巡检。一旦发现异常,机器人将及时报警,并利用里程和图像准确定位故障位置。“未来3-5年,计划推出智能爬壁巡检机器人、煤矸石智能分拣机器人等新装备,尽快实现‘无人值守、有人巡检’的新模式。”马占元透露。

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