項目公示信息

項目公示信息一、項目名稱：過空巷條件下超長綜采工作面安全智能開采技術研究和應用二、提名者及提名意見提名單位：陜西煤業(yè)化工集團提名意見：該項目針對國內(nèi)400米以上綜采工作面過空巷開采面臨的支護、控制和安全問題，在原有設備改造基礎上，在工作面設備群協(xié)同控制方面大膽創(chuàng)新，取得了一系列理論和技術成果，揭示了超長工作面頂板運動和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，攻克了過空巷、平行巷、垂直空巷和斜空巷的安全支護難題，解決了采-支-運協(xié)同控制等難題，通過構建基于超長工作面頂?shù)装鍖崪y采動應力以及頂板垮落模型，破解了落煤-裝煤-支護-運輸智能協(xié)同調速控制，實現(xiàn)了超長工作面高效、智能開采，形成了過空巷條件下超長工作面智能開采技術體系，成功實現(xiàn)了400m超長工作面高效開采，為礦井節(jié)能降耗、高效穩(wěn)產(chǎn)提供了保障。該項目有代表性知識產(chǎn)權19項，其中授權發(fā)明專利3項，實用新型專利14項，軟件著作權2項，發(fā)表了學術論文9篇，參與制定團體標準1項。項目在超長工作面支護和智能化方面的研究創(chuàng)新性強，經(jīng)濟社會效益顯著，不僅提高工作效率，降低能源的浪費，而且在破解超長工作面復雜礦壓、過空巷支護、工作面設備協(xié)同等難題方面積累了豐富的理論研究和技術應用經(jīng)驗。項目核心技術經(jīng)鑒定為國際先進水平。該技術成功應用于孫家岔龍華煤礦20112工作面，工作面長度由330m增加400m，煤損降低17.5%，巷道數(shù)量減少33.3%，相同開機率工作面產(chǎn)能提升約20%，多回采原煤57萬噸，盤區(qū)可減少煤柱資源損失約40萬噸，產(chǎn)生經(jīng)濟效益近10億元。該項目選題準確，技術創(chuàng)新突出，兼顧前沿性和實用性，對我國煤炭超長工作面智能開采技術進步和產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級具有重大推動作用，具有廣闊的應用前景和重要的推廣價值，符合陜西省科學技術進步獎三等獎提名條件。提名該項目為陜西省科學技術進步獎三等獎。三、項目簡介本項目屬于礦山工程技術領域。本項目在現(xiàn)有綜采工作面設備改造基礎上，克服過空斜巷、垂直空巷和平行空巷等安全開采難題，重點研究龍華煤礦400m超長工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律、支護特性、設備總體配套合理性及安全高效回采技術，研發(fā)出超長工作面采煤機記憶截割、液壓支架跟機自動化、刮板運輸機煤流調速等針對性措施及技術，實現(xiàn)超長工作面綜采設備的協(xié)同控制，同時通過記憶截割、人工干預，完成20112超長工作面的遠程監(jiān)控和智能開采任務。成果主要工作如下：1、揭示了超長綜采工作面礦壓特性，完成設備適應性配套設計研究超長工作面的頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，結合液壓支架群支護特性，確定龍華煤礦工作面支架性能參數(shù)；布置無線礦壓傳感器，建立完善的礦壓監(jiān)測與巷道變形監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測礦壓和巷道變形；研究超長工作面頂板垮落的尺度效應，獲得超前支承壓力影響范圍及支架適應性情況，得到合理的設備總體配套參數(shù)。2、提出了過空巷超長工作面安全支護與高效開采方法針對龍華煤礦10112綜采工作面回采地質情況，研究過空巷時候的超前承壓、支護穩(wěn)定性、安全性、設備控制方法和過空巷支護方法，形成超長工作面過空巷方法和配套工藝。3、研究了超長工作面設備協(xié)同控制與智能開采技術在改造現(xiàn)有設備前提下，將綜采工作面長度由330米增加到400米，依據(jù)龍華煤礦超長工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和刮板輸送機運輸能力，實現(xiàn)400米超長工作面落-裝-支-運設備的協(xié)同控制。同時，研究采煤機截割軌跡規(guī)劃技術與液壓支架自動找直等技術，實現(xiàn)綜采工作面系統(tǒng)的自主決策和智能化采煤。4、制定了復雜條件下400m超長工作面生產(chǎn)組織示范技術體系研究制定龍華煤礦400米工作面礦業(yè)規(guī)律指導的設備配套改造、過空巷安全支護、落-裝-支-運設備的協(xié)同開采、安全防控和高效運行標準和規(guī)范以及工作面特殊狀況預警技術。本項目成果先后在國內(nèi)外著名學術期刊發(fā)表代表性論文9篇，成果得到了國內(nèi)外同行的認可；獲批國家知識產(chǎn)權19項，受理發(fā)明專利6項，解決了煤礦井下生產(chǎn)的一系列重大理論與技術難題，研究成果具有很強的市場競爭力和極大推廣應用價值，達到國際先進水平。成果已在陜煤孫家岔龍華礦業(yè)有限公司配套使用，有力推動了我國掘進工作面的智能化水平，經(jīng)濟社會效益顯著。2019年，陜北礦業(yè)公司孫家岔龍華煤礦按照陜西煤業(yè)建設超長工作面工作要求，結合201盤區(qū)20112工作面布置情況，將工作面切眼長度從330米調整至400米，積極探索與應用超長工作面，進一步提高煤炭開采效率和資源采出率；截止2021年6月10日，累計生產(chǎn)原煤310萬噸，煤損降低17.5%，巷道數(shù)量減少33.3%，相同開機率工作面產(chǎn)能提升約20%，多回采原煤57萬噸，盤區(qū)可減少煤柱資源損失約40萬噸，產(chǎn)生經(jīng)濟效益近10億元取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，為陜煤超長工作面建設積累了豐富的實踐應用經(jīng)驗。四、客觀評價（1）鑒定結論2021年12月，中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織專家，對陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司、西安科技大學和中煤科工開采研究院有限公司合作完成的“龍華煤礦400米超長綜采工作面安全智能開采技術研究與應用”項目進行了科技成果函審評價和鑒定，專家審閱了相關材料，獨立提交了函審意見，經(jīng)匯總形成鑒定意見如下:(1）建立頂板垮落模型，研究超長工作面頂板垮落的尺度效應，揭示超長工作面頂板運動和礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，獲得超前支承壓力影響范圍，結合液壓支架支護特性進行數(shù)值模擬分析，得到合理的設備總體配套參數(shù)。(2）提出了基于地層數(shù)據(jù)建模分析的高水材料與墩柱支撐結合的支護方法，破解了過空巷、平行巷、垂直空巷和斜空巷的安全支護難題。(3)提出了基于超長工作面頂?shù)装鍖崪y采動應力以及頂板垮落模型的落煤-裝煤-支護-運輸智能協(xié)同調速控制方法，研發(fā)智能管控系統(tǒng)實現(xiàn)了超長工作面高效、智能開采，形成了過空巷條件下超長工作面智能開采技術體系。(4）通過解決超長工作面支護、過空巷復雜條件的技術難題和對原有工作面設備的改造,成功實現(xiàn)了400m超長工作面高效開采，為同類礦井節(jié)能降耗、高效穩(wěn)產(chǎn)提供了寶貴經(jīng)驗。項目資料齊全，符合技術成果鑒定要求。已完成計劃任務書提出的研究內(nèi)容，達到了預期目標，同意通過鑒定，研究成果達到了國際先進水平。驗收意見本項成果自2018年1月開始，至2019年12月完成理論研究和技術方案論證，成果在孫家岔龍華煤礦20112超長工作面應用，2021年6月完成工作面開采，取得了一系列科技成果，實現(xiàn)了一批重要理論創(chuàng)新和技術突破，獲得了顯著的經(jīng)濟社會效益。項目創(chuàng)新性解決了龍華煤礦400米工作面礦業(yè)規(guī)律指導的設備配套改造、過空巷安全支護、落-裝-支-運設備的協(xié)同開采、安全防控和高效運行等難題，借助MARCO工作面數(shù)據(jù)傳輸平臺采集全工作面設備、環(huán)境和人員信息，通過大數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)了特殊狀況預警報警，實現(xiàn)了超長工作面智能聯(lián)動控制和安全管控?？萍疾樾聢蟾?021年8月陜西省科學技術情報研究院針對“煤礦井下掘進裝備精確定位與可視化遠程截割控制技術及應用”項目進行了國際聯(lián)機檢索、國內(nèi)聯(lián)機檢索和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫檢索，利用32個有關數(shù)據(jù)庫及物聯(lián)網(wǎng)相關網(wǎng)站，檢索到相關文獻40篇（其中中文27篇，外文13篇），經(jīng)比較、分析、鑒別，可以得出如下結論：經(jīng)全面檢索，除文獻[2、3、25]為查新項目委托方的相關研究外，其它文獻未見述及與查新項目的研究完全相同的報道。獲得的知識產(chǎn)權項目成果獲實用新型專利14項，申請發(fā)明專利6項，登記軟件著作權2項，在國內(nèi)外著名期刊發(fā)表學術論文9篇，形成了特色鮮明的基于現(xiàn)有設備改造的超長工作面智能開采工藝和過空巷技術體系。國內(nèi)外技術比較序號關鍵點現(xiàn)有技術本項目研究優(yōu)勢1超長綜采工作面礦壓特性與設備適應性配套設計研究對超長工作面覆巖結構、礦壓規(guī)律和綜采設備的適應性進行了大量的研究，但現(xiàn)有研究主要基于理論模型展開。研究超長工作面的頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，結合液壓支架群支護特性，確定龍華煤礦工作面支架性能參數(shù)；布置無線礦壓傳感器，建立完善的礦壓監(jiān)測與巷道變形監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測礦壓和巷道變形；研究超長工作面頂板垮落的尺度效應，獲得超前支承壓力影響范圍及支架適應性情況，得到合理的設備總體配套參數(shù)。超長工作面能夠實現(xiàn)工作面的高產(chǎn)高效，達到減負增效，降低消耗的目的。通過監(jiān)測工作面礦壓，超前支承壓力影響范圍及支架適應性情況，得到合理的設備總體配套參數(shù)2過空巷超長工作面安全支護與高效開采方法研究目前國內(nèi)煤礦綜采、綜放工作面過空巷、廢巷及小窯老區(qū)等采取的技術手段基本上是采用人工架設木垛、金屬單體支護等傳統(tǒng)方法。針對龍華煤礦10112綜采工作面回采地質情況，研究過空巷時候的超前承壓、支護穩(wěn)定性、安全性、設備控制方法和過空巷支護方法，形成超長工作面過空巷方法和配套工藝。采用寧泰克高水材料對101回風斜巷進行充填，對平行空巷采用“錨索+鋼帶”進行加強支護，具有較高的可靠性與經(jīng)濟性，3超長工作面設備協(xié)同控制與智能開采技術研究國內(nèi)采煤機目前已經(jīng)具備了記憶截割功能，并對支架電液控制系統(tǒng)、泵站智能控制系統(tǒng)、“三機”控制系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)化，基本達到了國外同類技術水平。但是國產(chǎn)綜采設備在遠程控制技術還不成熟。在改造現(xiàn)有設備前提下，將綜采工作面長度由330米增加到400米，依據(jù)龍華煤礦超長工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和刮板輸送機運輸能力，實現(xiàn)400米超長工作面落-裝-支-運設備的協(xié)同控制。同時，研究采煤機截割軌跡規(guī)劃技術與液壓支架自動找直等技術，實現(xiàn)綜采工作面系統(tǒng)的自主決策和智能化采煤。項目創(chuàng)新性解決了龍華煤礦400米超長工作面礦業(yè)規(guī)律指導下的設備配套改造、過空巷安全支護、落-裝-支-運設備的協(xié)同開采、安全防控和高效回采等難題，借助MARCO工作面數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)超長工作面智能聯(lián)動和安全管控。五、代表性論文專著目錄（限5條）序號論文專著名稱刊名作者第一完成單位年卷頁碼發(fā)表時間通訊作者第一作者國內(nèi)作者SCI他引次數(shù)他引總次數(shù)知識產(chǎn)權是否歸國內(nèi)所有12345678六、代表性知識產(chǎn)權和標準規(guī)范等目錄（限10條）序號知識產(chǎn)權類別知識產(chǎn)權具體名稱國家(地區(qū))授權號授權公告日證書編號權利人(標準起草單位)發(fā)明人(標準起草人)1發(fā)明專利一種綜采工作面巡檢機器人控制系統(tǒng)中國CN113500581A2021-10-15第5738474號西安科技大學張旭輝,霍鑫健,張超,吳雨佳,石碩2發(fā)明專利基于多圖像序列的巡檢機器人運動軌跡直線度測量方法中國ZL201710442811.02018-06-29.第2979383號西安科技大學張旭輝,劉永偉,楊文娟,毛清華,王冬曼,張超3發(fā)明專利基于電波損耗特性的煤礦工作面上保護層厚度檢測算法中國CN217106995U,2015-08-05第3977688號西安科技大學王樹奇,王振.4實用新型專利一種煤礦開采用挑頂施工設備中國CN215853332U2018.05.18第2927033號西安科技大學王力,高杰,王碧清,曹國選,趙米真,李春5實用新型專利一種新型帶式輸送機中國ZL202022129732.42021.09.03第14095685號西安重裝偉肯電氣有限責任公司李春,高杰,王碧清,曹國選,趙米真六、主要完成人情況姓名排名行政職務技術職稱工作單位完成單位對本項目貢獻高杰1黨委書記、董事長高級工程師陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司對創(chuàng)新點1，2，3做出實質性貢獻。負責項目總體方案、技術路線的制定，以及過空巷條件下超長綜采工作面安全智能開采技術研究和應用的總體實施方案制定。張超2無無西安科技大學西安科技大學擔任項目主要完成人之一，參與項目總體方案設計，負責工作面無人智能控制系統(tǒng)中液壓支架智能控制與設備遠程控制技術，對創(chuàng)新點1、2、3個均有重要貢獻。趙米真3安全生產(chǎn)副總經(jīng)理高級工程師陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司對創(chuàng)新點1，2，3做出實質性貢獻。參與項目總體方案、技術路線的制定，以及過空巷條件下超長綜采工作面安全智能開采技術研究和應用的總體實施方案制定；制定具體的實施計劃，協(xié)調各參加單位的研究內(nèi)容、進度，匯總研究成果，項目技術把關和項目推廣應用。王樹奇4無副教授西安科技大學西安科技大學擔任項目主要完成人之一，負責工作面無人智能控制系統(tǒng)中液壓支架智能控制與設備遠程控制技術，對創(chuàng)新點1、3個均有重要貢獻。曹國選5無高級工程師陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司對創(chuàng)新點1，3，做出實質性貢獻。參與制定具體的實施計劃，協(xié)調各參加單位的研究內(nèi)容、進度，匯總研究成果，項目技術落實和項目推廣應用。李春6副總機電物資副總經(jīng)理陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司對創(chuàng)新點2、4做出實質性貢獻。參與制定具體的實施計劃，協(xié)調各參加單位的研究內(nèi)容、進度，匯總研究成果，項目技術落實和項目推廣應用。王力7安全生產(chǎn)部部長高級工程師陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司對創(chuàng)新點2、3做出實質性貢獻。參與制定具體的實施計劃，協(xié)調各參加單位的研究內(nèi)容、進度，匯總研究成果，項目技術落實和項目推廣應用。七、主要完成單位情況1.陜西煤業(yè)化工集團孫家岔龍華礦業(yè)有限公司孫家岔龍華礦業(yè)公司位于陜西省神木市蘭炭產(chǎn)業(yè)特色園區(qū)，是2008年由陜煤集團和陜西龍華集團共同出資設立的混合所有制企業(yè)。公司集煤炭、化工、發(fā)電、鐵路運輸、酒店管理、生態(tài)農(nóng)業(yè)、后勤物業(yè)于一體的綜合性集團化運營的混合所有制企業(yè)。在項目中，應用該成果在超長工作面支護和智能化方面，在龍華煤礦應用經(jīng)濟社會效益顯著，不僅提高工作效率，降低能源的浪費，而且在破解超長工作面復雜礦壓、過空巷支護、工作面設備協(xié)同等難題方面積累了豐富的理論研究和技術應用經(jīng)驗，在全國煤炭井工開采范圍具有良好的適用性，推廣應用前景廣闊。西安科技大學西安科技大學是西部唯一的具有煤炭特色的高水平大學，具有百余年的高等教育底蘊和六十余年的獨立辦學歷史，全面負責項目的的制定與組織實施。作為本項目的依托單位，為項目的順利完成并取得優(yōu)異成績做出了重要貢獻，組織并完成了項目策劃和實施工作，為項目的順利實施提供了人力資源與優(yōu)質的工作環(huán)境與場所，提供了本項目所需的設備、能源、圖書資料和數(shù)據(jù)庫等資源，為本項目提供配套經(jīng)費支持。中煤科工開采研究院有限公司中煤科工開采研究院有限公司（以下簡稱“開采研究院”）為中國煤炭科工集團有限公司下屬單位。前身是成立于1957年5月的煤炭科學研究總院北京開采研究所，是專業(yè)從事煤炭開采與支護技術研發(fā)與推廣的機構。在本項目中主要進行超長工作面的頂板礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及支護特性方面研究，為支架及工作面三機配套提供理論和數(shù)據(jù)支撐。八、完成人合作關系說明