中国煤矿智能化发展报告(2020年)

前言
章中国煤矿发展基本情况 1
1.1 中国煤矿企业发展概况 1
1.1.1 中国煤矿企业发展历程 1
1.1.2 中国煤矿企业发展现状 3
1.1.3 中国煤矿企业发展趋势 7
1.2 中国煤矿综合机械化发展 10
1.2.1 中国井工煤矿掘进机械化发展现状 11
1.2.2 中国井工煤矿综合机械化开采发展现状 17
1.2.3 中国露天煤矿发展现状 27
1.3 中国煤矿信息化建设概况 35
1.3.1 煤炭企业信息化内涵 36
1.3.2 煤矿安全生产信息化建设概况 37
1.3.3 煤矿企业管理信息化建设概况 39
1.3.4 煤矿井下安全避险六大系统 41
1.3.5 煤矿信息化人才建设 42
1.3.6 我国煤矿信息化发展趋势 45
1.4 中国煤矿自动化、智能化发展概况 46
1.4.1 煤矿智能化的定义及内涵 46
1.4.2 煤矿自动化、智能化发展 48
1.4.3 典型煤层条件智能化综采工作面建设现状 51
1.4.4 智能化煤矿建设主要任务与发展方向 55
第2章煤矿智能化基础研究进展 60
2.1 数字煤矿多源异构数据的统一表达及信息动态关联关系 60
2.1.1 智能化煤矿信息逻辑模型及数据架构 60
2.1.2 智慧逻辑模型框架下的开采系统建模 69
2.1.3 复杂条件智能开采模式 72
2.2 复杂围岩环境 -开采系统作用机理及设备群位姿智能控制 75
2.2.1 综采装备群位姿一体化描述及驱动关系 75
2.2.2 融合视觉的综采装备群全位姿测量方法 79
2.2.3 开采系统决策控制方法(智慧煤矿信息逻辑模型及开采系统决策控制方法) 83
2.3 矿井设备群的系统健康状况预测、维护决策机制 87
2.3.1 开采系统健康状态评价、预测与维护决策研究现状 87
2.3.2 开采系统健康状态评价、预测及维护决策研究进展 88
2.4 智慧平台及 5G技术应用基础研究 91
2.4.1 智慧煤矿智能平台建设 91
2.4.2 5G技术应用基础 95
第3章煤矿智能化关键技术研究进展 99
3.1 煤矿智能化顶层设计研究 99
3.1.1 智能化煤矿建设目标和任务 99
3.1.2 智能化煤矿巨系统逻辑关联与顶层架构 101
3.2 煤矿智能化开采地质保障技术 105
3.2.1 智能开采对精准探测的地质需求 105
3.2.2 地质精细探测技术的研究进展 106
3.3 工作面地质精准勘测与动态数字化模型 116
3.3.1 透明工作面建模方法 116
3.3.2 多属性融合 118
3.3.3 动态可视化建模 120
3.4 4D-GIS系统开发 122
3.4.1 灰色地理信息系统时空数据模型 122
3.4.2 煤矿 4D GIS“一张图”技术 123
3.4.3 煤矿生产技术图形协同 GIS平台 131
3.4.4 基于 4D-GIS的透明化矿山管控平台 135
3.5 井下精准定位导航系统 146
3.5.1 煤矿井下定位的痛点与需求 146
3.5.2 矿井定位技术发展概况 148
3.5.3 UWB定位系统的特点与优势 153
3.5.4 UWB矿井定位系统搭建与应用 154
3.5.5 UWB矿井定位系统发展展望 157
3.6 井下 5G通信技术 161
3.6.1 5G在煤炭智能开采中的应用场景 161
3.6.2 5G平台建设关键技术分析 162
3.7 矿山物联网泛在能力建设 164
3.7.1 矿山物联网现状 164
3.7.2 矿山物联网泛在特征分析 165
3.7.3 矿山物联网泛在能力建设 166
3.8 地下空间多场感知智能传感器与系统自组网技术 169
3.8.1 MEMS传感技术 169
3.8.2 智能传感自供电技术 171
3.8.3 智能传感自组网技术 172
3.8.4 智能传感边缘计算技术 174
3.9 智能化煤矿数字孪生技术 174
3.9.1 数字孪生为智能矿山赋能 174
3.9.2 矿山数字孪生模型架构 175
3.9.3 数字孪生矿山关键技术 178
3.10 智能快速掘进系统关键技术 180
3.10.1 掘进机的智能化技术 180
3.10.2 输送机智能化技术 197
3.10.3 快速掘进成套装备的多机智能化联控技术 201
3.11 电液控制及智能供液系统技术 203
3.11.1 液压支架电液控制系统 203
3.11.2 综采工作面智能供液系统 215
3.12 工作面智能化综采控制系统 220
3.12.1 综采工作面液压支架智能控制系统 221
3.12.2 综采自动化控制系统 225
3.12.3 系统研发新进展 229
3.13 采煤机智能调高控制技术 236
3.13.1 基于煤岩界面识别技术的采煤机自动调高控制系统 237
3.13.2 基于采煤机电液控制的自动调高控制系统 237
3.13.3 基于记忆截割的采煤机滚筒自动调高系统 238
3.13.4 采煤机智能调高控制技术发展趋势 240
3.14 煤流系统智能调速无人化系统关键技术 241
3.14.1 煤量检测技术 242
3.14.2 智能控制策略 244
3.14.3 智能监控预警 246
3.14.4 煤流系统大数据远程监控云平台 247
3.15 采区和工作面智能化设计系统 251
3.15.1 煤矿采区和工作面智能化设计现状 251
3.15.2 智能化采区设计 252
3.15.3 智能化三维工作面设计 254
3.15.4 BIM三维设计 257
3.15.5 智能化采掘接续 260
3.16 煤矿智能供电系统 271
3.16.1 煤矿供电智能化及无人值守现状 271
3.16.2 “六位一体”矿井智能供电无人值守解决方案 272
3.17 煤矿智能提升技术 275
3.17.1 提升机电控系统技术现状及存在的问题 275
3.17.2 提升机电控系统智能化关键技术 276
3.17.3 提升机电控系统智能化发展趋势 285
3.18 智能化煤矿车联网体系架构与关键技术 286
3.18.1 矿山车联网概念 286
3.18.2 矿山车联网体系架构 287
3.18.3 矿山车联网关键技术与典型应用 288
3.19 智能防冲击地压关键技术 290
3.19.1 智能化防治冲击地压技术内涵 290
3.19.2 智能化防治冲击地压体系 291
3.19.3 煤矿冲击地压防治标准化流程 292
3.19.4 智能化防治冲击地压进展情况 294
3.19.5 智能化防治冲击地压关键技术 298
3.20 智能化煤矿安全监控系统关键技术 299
3.20.1 安全监控系统发展现状 299
3.20.2 传输数字化 301
3.20.3 应用先进的传感器技术装备 302
3.20.4 完善报警、断电控制功能 303
3.20.5 支持多网、多系统融合 304
3.20.6 增加自诊断、自评估功能 306
3.20.7 加强数据应用分析 307
3.20.8 应急联动 308
3.21 智能化选煤厂关键技术 308
3.21.1 智能化选煤厂基本思路和总体架构 308
3.21.2 智能化选煤厂实施方案 313
3.21.3 智能化选煤厂建设现状与趋势 323
3.22 矿井水处理智能系统关键技术 325
3.22.1 矿井水处理智能化系统的构建 325
3.22.2 矿井水处理智能化系统的关键技术 327
3.23 煤矿机器人共性关键技术 332
3.23.1 煤矿机器人的分类及研发现状 332
3.23.2 煤矿机器人共性关键技术 338
3.24 智能化煤矿综合管控平台 342
3.24.1 智能煤矿综合管控平台架构 343
3.24.2 智能化煤矿综合管控平台关键技术 343
3.25 智能化开采模式 347
3.25.1 煤矿智能化开采模式的技术内涵 347
3.25.2 煤矿智能化开采模式的技术内涵 348
3.25.3 大采高工作面智能高效人机协同巡视模式 353
3.25.4 综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式 355
3.25.5 复杂条件机械化+智能化开采模式 358
3.26 煤矿地面智慧场区建设关键技术 359
3.27 露天矿运输矿车无人驾驶技术 360
3.27.1 车载端 361
3.27.2 通信网络 364
3.27.3 露天矿无人驾驶云控平台 366
3.27.4 露天矿无人驾驶运输五大技术挑战 367
3.27.5 露天矿无人驾驶运输五大关键技术 368
第4章智能化煤矿建设工程实践 371
4.1 黄陵矿业集团智能化综采工程实践 371
4.1.1 智能化综采工作面建设背景 371
4.1.2 前期筹备情况 372
4.1.3 智能化综采工作面建设现状 372
4.1.4 智能化综采工作面关键技术 373
4.1.5 经济社会效益 379
4.2 神东煤炭集团智能化煤矿建设实践 381
4.2.1 神东煤炭集团简介 382
4.2.2 机械化、自动化、信息化和智能化现状 382
4.2.3 目前存在的难点 387
4.2.4 后续智能化建设方向与展望 387
4.3 兖矿集团智能化煤矿建设实践 388
4.3.1 采掘智能化 388
4.3.2 辅助运输系统 390
4.3.3 矿山安全管理 391
4.3.4 洗选系统 392
4.3.5 信息基础系统 394
4.4 大同煤矿集团智能化煤矿建设实践 397
4.4.1 同煤集团智能化煤矿建设现状 397
4.4.2 面临的技术难题与建议 399
4.5 阳泉煤业集团智能化煤矿建设实践 400
4.5.1 阳煤集团煤矿情况 400
4.5.2 煤矿智能化技术应用现状 400
4.5.3 煤矿信息化平台建设 402
4.5.4 智能化建设过程中的一些做法 402
4.5.5 煤矿智能化建设过程中存在的问题 403
4.5.6 关于推进智能煤矿、智能化综采工作面的建议 403
4.6 中煤集团智能化煤矿建设实践 404
4.6.1 智能化技术攻关研究 404
4.6.2 智能化煤矿建设工程实施 407
4.6.3 下一阶段智能化煤矿建设规划安排 409
4.7 淄博矿业集团智能化煤矿建设实践 411
4.7.1 淄博矿业集团发展现状 411
4.7.2 煤矿智能化建设现状 412
4.7.3 存在的主要技术难题 413
4.8 新汶矿业公司智能化煤矿建设实践 414
4.8.1 新汶矿业公司发展现状 414
4.8.2 智能化煤矿建设现状 415
4.8.3 存在的主要技术难题 418
4.8.4 智能化煤矿建设经验与建议 421
4.9 中国平煤神马集团智能化煤矿建设实践 422
4.9.1 矿井智能化发展现状 422
4.9.2 存在的技术难题与展望 423
4.9.3 经验及建议 424
4.10 神木张家峁矿业公司智能化建设与实践 425
4.10.1 神木张家峁矿业公司概况 425
4.10.2 智慧煤矿建设取得的经验和成效 426
4.10.3 创新应用案例 430
4.10.4 智能化系统建设 430
4.10.5 煤矿智慧化建设存在的困难 432
4.10.6 未来展望 433
4.11 巴拉素煤矿智能化建设与实践 434
4.11.1 巴拉素煤矿概况 434
4.11.2 项目建设进展情况 434
4.12 铁法煤业集团小青煤矿智能化工作面建设实践 438
4.12.1 智能化综采工作面建设背景 438
4.12.2 N2-407综采工作面地质情况 439
4.12.3 智能化综采工作面建设实践 439
第5章煤矿智能化创新联盟与标准化体系建设 441
5.1 成立煤矿智能化创新联盟 441
5.1.1 煤矿智能化联盟概况 441
5.1.2 煤矿智能化创新联盟章程 441
5.1.3 煤矿智能化联盟组织机构 445
5.2 煤矿智能化标准体系 446
5.2.1 煤矿智能化标准发展现状 446
5.2.2 建设思路 448
5.1.3 建设内容 448
5.3 煤矿智能化标准昀新研究成果 454
5.3.1 智能化煤矿(井工)分类、分级技术条件与评价指标体系 454
5.3.2 智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价指标体系 466
第6章煤矿智能化发展的政策环境 478
6.1 《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》及解读 478
6.1.1 关于加快煤矿智能化发展的指导意见 478
6.1.2 指导意见解读 482
6.2 煤矿机器人重点研发目录及推进情况 487
6.2.1 煤矿机器人重点研发目录 487
6.2.2 煤矿机器人研发推进情况 491
6.3 智能化示范煤矿申报条件 492
6.4 主要省区关于推进智能化的实施意见与方案 494
6.4.1 山西省煤矿智能化建设实施意见 494
6.4.2 山东省煤矿智能化建设实施方案 498
6.4.3 河南省煤矿智能化建设验收办法(试行) 503
6.4.4 贵州省煤矿智能机械化建设与验收暂行办法 503
6.4.5 贵州省煤矿智能化系统运维管理暂行办法 510
主要参考文献 515