重大進(jìn)展之九┃天瑪智控：薄煤層無人化智能開采控制技術(shù)取得重要突破

2025年1月11日，中國(guó)煤科《智能礦山》《煤炭科學(xué)技術(shù)》主辦、中國(guó)中煤能源集團(tuán)有限公司承辦的“2024年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)暨技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”在京召開點(diǎn)擊了解詳情

會(huì)上發(fā)布了11項(xiàng)2024年煤礦智能化建設(shè)重大進(jìn)展成果，分別是：全球首個(gè)礦山行業(yè)大模型落地商用、煤礦遠(yuǎn)距離綜合物探及透明地質(zhì)保障系統(tǒng)研發(fā)與示范、基于 AI 的煤質(zhì)快速檢測(cè)技術(shù)取得重大突破、全棧自主可控智能化采掘裝備與控制系統(tǒng)研發(fā)成功、我國(guó)首個(gè)薄及極薄煤層高效智能開采成套裝備投入使用、露天礦卡車無人駕駛規(guī)?；瘧?yīng)用取得重大突破、“磁耘”多源融合智能精確定位系統(tǒng)在煤礦復(fù)雜作業(yè)環(huán)境中的首次應(yīng)用、高寒環(huán)境露天礦電動(dòng)無人駕駛礦卡智能高效運(yùn)輸系統(tǒng)成套技術(shù)投入應(yīng)用、薄煤層無人化智能開采控制技術(shù)取得重要突破、露天礦采剝作業(yè)鏈安全智能協(xié)同成套技術(shù)取得重要突破、慧眼神瞳——煤礦安全隱患AI視頻智能輔助監(jiān)管監(jiān)察技術(shù)取得重大突破

本期分享重大進(jìn)展九：薄煤層無人化智能開采控制技術(shù)取得重要突破，發(fā)布嘉賓是北京天瑪智控科技股份有限公司副總經(jīng)理 李明忠

進(jìn)展九：薄煤層無人化智能開采控制技術(shù)取得重要突破

2023年天瑪智控發(fā)布了《煤礦無人化智能開采控制技術(shù)裝備與應(yīng)用示范》成果。2024年在山能能源兗礦集團(tuán)楊村煤礦4703和棗礦集團(tuán)濱湖煤礦31606兩個(gè)薄煤層工作面，進(jìn)一步夯實(shí)了“地面規(guī)劃采煤、裝備自動(dòng)執(zhí)行、面內(nèi)無人作業(yè)”常態(tài)化面內(nèi)無人的開采模式。整個(gè)開采效率提升了三分之一以上，采高有效降低了0.1米，噸位煤質(zhì)提高了400大卡，年收入效益創(chuàng)效了4, 000多萬元，年生產(chǎn)能力具備百萬噸以上水平。通過應(yīng)用規(guī)劃截割，更加精準(zhǔn)控制開采曲線，薄煤層綜采工作面平均少割矸石8cm，煤流中的含矸率由17.8%下降到12.8%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。楊村煤礦4703和濱湖煤礦31606先后獲得2023年和2024年全國(guó)煤礦采煤工作面智能化創(chuàng)新大賽薄與較薄煤層智能綜采賽道特等級(jí)。

在薄煤層無人化開采過程中，面臨以下幾個(gè)方面的難題：

1. 開采工藝方面

三角煤跟機(jī)工藝、兩巷設(shè)備聯(lián)動(dòng)需要反復(fù)調(diào)試，周期長(zhǎng)，不能滿足開采條件快速變化，多模式自動(dòng)移架在現(xiàn)有架構(gòu)下較難實(shí)現(xiàn)。

2. 截割模板方面

傳統(tǒng)的記憶割煤數(shù)據(jù)適應(yīng)性不強(qiáng)，以上一刀的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)為主，較難實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，無法滿足連續(xù)性開采。

3. 控制系統(tǒng)硬件方面

井下硬件資源無法滿足全工作面大量數(shù)據(jù)處理要求，可靠性和穩(wěn)定性不足；現(xiàn)有的支架控制器、主流的攝像儀等結(jié)構(gòu)不緊湊，占用空間大，也制約了其薄煤層場(chǎng)景下的應(yīng)用效果。

4. 控制系統(tǒng)軟件方面

傳統(tǒng)的多機(jī)協(xié)同方式，導(dǎo)致數(shù)據(jù)延時(shí)大，數(shù)據(jù)共享困難，系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性低。

針對(duì)以上問題，項(xiàng)目從四個(gè)方面開展研究，取得了以下核心技術(shù)成果：

1. 薄煤層無人化控制系統(tǒng)軟件技術(shù)

構(gòu)建了新的 LongwallMind 6.0 控制系統(tǒng)軟件平臺(tái)，充分利用了地面豐富的計(jì)算資源，通過井上下萬兆專網(wǎng)，形成了一套高可靠的控制系統(tǒng)平臺(tái)。該平臺(tái)不僅集監(jiān)測(cè)、控制、視頻、音頻、通訊等技術(shù)為一體，而且以工藝引擎為核心，還融合了規(guī)劃割煤、動(dòng)態(tài)截割模板優(yōu)化、工藝表、工作面找直、觸控操作等一系列技術(shù)，形成了一套完整的、全面的、標(biāo)準(zhǔn)化的工作面智能化開采控制軟件，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)與液壓支架高效協(xié)同。用戶通過“拖拉拽”及“低代碼”方式，就可以實(shí)現(xiàn)開采工藝自主構(gòu)建。

2. 工藝驅(qū)動(dòng)引擎技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)綜采工作面設(shè)備協(xié)同控制一張圖，采煤機(jī)割煤工藝、電液控跟機(jī)工藝靈活編制目標(biāo)，提出了自定義“表單式”工藝編輯方法，能夠?qū)⒉擅簷C(jī)工藝和液壓支架工藝完美的融合一張“表格”中，輸出的工藝文件可直接加載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)由一個(gè)引擎調(diào)度所有設(shè)備動(dòng)作，使得煤礦客戶能夠通過編制不同工藝表解決三角煤工藝、上竄下滑、工兩巷協(xié)同控制等各種應(yīng)用場(chǎng)景。

3. 規(guī)劃截割模板優(yōu)化技術(shù)

針對(duì)截割模板數(shù)據(jù)的適應(yīng)性問題，提出了截割模版動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，融合了歷史截割、支架姿態(tài)及人員巡檢數(shù)據(jù)等，建立截割模板預(yù)測(cè)模型，實(shí)時(shí)在線修正模板數(shù)據(jù)，提高了截割模板準(zhǔn)確度，更加貼近生產(chǎn)。

4. 多種模式的遠(yuǎn)程操控平臺(tái)

針對(duì)地面操作方式，探索多種部署模式，研發(fā)了操作島、沉浸式操控平臺(tái)等多種模式的地面操控中心。地面操作員即可以通過觸控屏對(duì)開采工藝進(jìn)行調(diào)度、跳轉(zhuǎn)、也可以根據(jù)工作面寫實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行截割模板調(diào)整、同時(shí)，通過跟機(jī)視頻畫面還可以對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)整和干預(yù)。該系統(tǒng)讓地面操作員可以及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握工作面生產(chǎn)作業(yè)情況。

項(xiàng)目技術(shù)成果通過了中國(guó)安全協(xié)會(huì)鑒定，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，今年在國(guó)家能源、陜煤、山東能源、淮河能源、貴州安晟能源等十余個(gè)工作面推廣應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，性能可靠，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

過去一年，天瑪智控堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，數(shù)字賦能，全奮力拼搏，攻堅(jiān)克難，實(shí)現(xiàn)綜采工作面，無人作業(yè)常態(tài)化采煤，并進(jìn)一步擴(kuò)大推廣應(yīng)用，取得了重要突破。

2025年天瑪智控將進(jìn)一步強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研合作，充分發(fā)揮企業(yè)創(chuàng)新主體作用，擔(dān)負(fù)“引領(lǐng)煤礦智能化科技，促進(jìn)安全、高效、綠色開采”使命，追求“世界一流的智能化技術(shù)、裝備、服務(wù)一體化創(chuàng)新型企業(yè)”愿景，持續(xù)加大研發(fā)力度，以優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品及精準(zhǔn)服務(wù)提高煤礦開采安全水平及生產(chǎn)效率，為煤炭企業(yè)創(chuàng)造更大價(jià)值。

發(fā)布嘉賓簡(jiǎn)介

李明忠

李明忠，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)公司首席科學(xué)家，現(xiàn)任北京天瑪智控科技股份有限公司副總經(jīng)理（代行總經(jīng)理職責(zé)），第四屆煤礦智能化與新技術(shù)專家委員會(huì)委員，山西省千人智庫專家，孫越崎青年科技獎(jiǎng)獲得者，能源化工行業(yè)“大國(guó)工匠”獲得者，中國(guó)煤炭行業(yè)科技攻關(guān)突出貢獻(xiàn)人才。

主持或參與“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“煤礦超高與超長(zhǎng)工作面高效綜采關(guān)鍵技術(shù)及裝備”、“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高瓦斯礦井智能開采安全技術(shù)集成與示范”、“973計(jì)劃”課題“深部圍巖自適應(yīng)支護(hù)原理及系統(tǒng)創(chuàng)成理論”、“863計(jì)劃”課題“兩柱式超強(qiáng)力放頂煤液壓支架研制”等項(xiàng)目20多項(xiàng)。獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)一等獎(jiǎng)8項(xiàng)，其他獎(jiǎng)項(xiàng)10余項(xiàng)；發(fā)表論文22篇，合著《綜采成套裝備與系統(tǒng)集成配套技術(shù)》等專著4部；獲得授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)；起草國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)。

發(fā)布嘉賓簡(jiǎn)介

李明忠

李明忠，研究員，博士，博士生導(dǎo)師，享受國(guó)務(wù)院特殊津貼，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)公司首席科學(xué)家，現(xiàn)任北京天瑪智控科技股份有限公司副總經(jīng)理（代行總經(jīng)理職責(zé)），第四屆煤礦智能化與新技術(shù)專家委員會(huì)委員，山西省千人智庫專家，孫越崎青年科技獎(jiǎng)獲得者，能源化工行業(yè)“大國(guó)工匠”獲得者，中國(guó)煤炭行業(yè)科技攻關(guān)突出貢獻(xiàn)人才。

主持或參與“十四五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“煤礦超高與超長(zhǎng)工作面高效綜采關(guān)鍵技術(shù)及裝備”、“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高瓦斯礦井智能開采安全技術(shù)集成與示范”、“973計(jì)劃”課題“深部圍巖自適應(yīng)支護(hù)原理及系統(tǒng)創(chuàng)成理論”、“863計(jì)劃”課題“兩柱式超強(qiáng)力放頂煤液壓支架研制”等項(xiàng)目20多項(xiàng)。獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)一等獎(jiǎng)8項(xiàng)，其他獎(jiǎng)項(xiàng)10余項(xiàng)；發(fā)表論文22篇，合著《綜采成套裝備與系統(tǒng)集成配套技術(shù)》等專著4部；獲得授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)；起草國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)8項(xiàng)。

“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)”自 2021年開始，至今已舉辦4次，發(fā)布會(huì)吸引了眾多煤礦智能化建設(shè)領(lǐng)域的專家及科研、工程技術(shù)人員，成為展示煤礦智能化建設(shè)成果，交流煤礦智能化科技成果的盛會(huì)。

往期回顧 |點(diǎn)擊圖片了解詳情

2023年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)

2022年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)

2021年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會(huì)

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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