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煤矿智能开采及评价标准如何制定?

文章来源:中国煤炭报                   发布时间:2020-06-29
摘要:智能开采是应用物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术,使工作面采煤机、液压支架、输送机(含刮板式输送机、转载机、破碎机、可伸缩带式输送机)以及电液动力设备等形成具有自主感知、自主决策和自动控制运行功能的智能系统,实现工作面落煤(截割或放顶

智能开采是应用物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术,使工作面采煤机、液压支架、输送机(含刮板式输送机、转载机、破碎机、可伸缩带式输送机)以及电液动力设备等形成具有自主感知、自主决策和自动控制运行功能的智能系统,实现工作面落煤(截割或放顶煤)、支护、运煤作业工况自适应和工序协同控制的开采方式。

智能开采是煤炭开采的发展方向和必然趋势。日前,八部委联合印发的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,明确提出煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,智能开采是智能煤矿的技术核心。

智能开采的特点包含三要素

智能开采的显著特点是工作面设备和控制系统具有智能感知、智能控制、智能决策3个要素,即智能三要素。其中,智能感知是基础、智能决策是重点、智能控制是结果。通过智能感知感受工作面开采环境和条件变化,然后通过智能决策系统进行自主决策分析,通过智能控制来控制设备动作,从而实现工作面的智能化开采。

智能控制与自动控制的区别在于,自动控制只是单纯执行指令,智能控制可以随着条件变化自主分析并自动调整运行参数,有学习、分析、决策的过程,是动态控制。

当前,我国煤矿还处于智能开采发展的初级阶段,特点是智能决策系统相对缺失。智能决策需要通过系统自主学习与数据训练形成自主分析与决策机制,以解决包括大数据分析、多信息融合与系统协同联动在内的智能决策问题。但是,基于神经网络深度学习机理不明,难度较大。目前,可从系统协同联动方面入手,来解决系统决策机制——简言之就是基于协同联动的智能决策问题,它以关键特征信息为基础,智能协调各装备的协同联动,解决现有智能控制装备单兵作战问题,实现工作面装备群的智能协调联动。

明确智能工作面分类与分级标准

智能工作面分类与分级标准应以国内现有工作面智能化开采技术和装备为基础,结合我国煤层赋存条件多样性的特点,先对智能化工作面进行了定义,提出了智能化采煤工作面通用要求与系统配套条件,给出了智能化工作面分类、分级评价指标体系与评价方法,以解决智能化工作面标准缺失的问题。

为了便于考核,应将智能化采煤工作面分为智能化采煤工作面生产系统和智能化采煤工作面辅助生产系统两大系统。前者包含智能割煤、智能支护、智能运输、智能控制、网络通讯、智能视频、智能喷雾、智能供液、智能巡检、智能供电10个子系统。后者包含工作面照明、工作面语音、通风和防灭火、智能安全监测4个子系统。

智能工作面分类以煤层条件为基本指标,开采技术参数为参考指标,采用模糊综合评价方法,将各因素评价结果按一定映射方法处理为可计算综合评价值,并按百分制进行评判,将工作面煤层开采条件分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。工作面条件共有20个分项指标,包括煤层厚度、煤层稳定性等17个基本指标,以及工作面走向长度、工作面倾斜宽度、可布置工作面数量3个参考指标。

根据工作面智能化水平高低及其实现程度对工作面智能化程度进行分级,同样可采用百分制进行评判,将智能化采煤工作面分为高、中、低三级,分值若低于60分则为未达到智能化工作面标准。

考虑到相同分值条件下,复杂工作面投入和付出的努力更多,可在制定分级评价指标时适度倾斜。由于其权重较小,工作面条件对分级评价的分值有所影响,但影响不大。

(作者系中煤科工集团开采研究院有限公司开采装备研究所主任)




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