项目公示信息

项目公示信息一、项目名称：过空巷条件下超长综采工作面安全智能开采技术研究和应用二、提名者及提名意见提名单位：陕西煤业化工集团提名意见：该项目针对国内400米以上综采工作面过空巷开采面临的支护、控制和安全问题，在原有设备改造基础上，在工作面设备群协同控制方面大胆创新，取得了一系列理论和技术成果，揭示了超长工作面顶板运动和矿压显现规律，攻克了过空巷、平行巷、垂直空巷和斜空巷的安全支护难题，解决了采-支-运协同控制等难题，通过构建基于超长工作面顶底板实测采动应力以及顶板垮落模型，破解了落煤-装煤-支护-运输智能协同调速控制，实现了超长工作面高效、智能开采，形成了过空巷条件下超长工作面智能开采技术体系，成功实现了400m超长工作面高效开采，为矿井节能降耗、高效稳产提供了保障。该项目有代表性知识产权19项，其中授权发明专利3项，实用新型专利14项，软件著作权2项，发表了学术论文9篇，参与制定团体标准1项。项目在超长工作面支护和智能化方面的研究创新性强，经济社会效益显著，不仅提高工作效率，降低能源的浪费，而且在破解超长工作面复杂矿压、过空巷支护、工作面设备协同等难题方面积累了丰富的理论研究和技术应用经验。项目核心技术经鉴定为国际先进水平。该技术成功应用于孙家岔龙华煤矿20112工作面，工作面长度由330m增加400m，煤损降低17.5%，巷道数量减少33.3%，相同开机率工作面产能提升约20%，多回采原煤57万吨，盘区可减少煤柱资源损失约40万吨，产生经济效益近10亿元。该项目选题准确，技术创新突出，兼顾前沿性和实用性，对我国煤炭超长工作面智能开采技术进步和产业结构优化升级具有重大推动作用，具有广阔的应用前景和重要的推广价值，符合陕西省科学技术进步奖三等奖提名条件。提名该项目为陕西省科学技术进步奖三等奖。三、项目简介本项目属于矿山工程技术领域。本项目在现有综采工作面设备改造基础上，克服过空斜巷、垂直空巷和平行空巷等安全开采难题，重点研究龙华煤矿400m超长工作面的矿压显现规律、支护特性、设备总体配套合理性及安全高效回采技术，研发出超长工作面采煤机记忆截割、液压支架跟机自动化、刮板运输机煤流调速等针对性措施及技术，实现超长工作面综采设备的协同控制，同时通过记忆截割、人工干预，完成20112超长工作面的远程监控和智能开采任务。成果主要工作如下：1、揭示了超长综采工作面矿压特性，完成设备适应性配套设计研究超长工作面的顶板矿压显现规律，结合液压支架群支护特性，确定龙华煤矿工作面支架性能参数；布置无线矿压传感器，建立完善的矿压监测与巷道变形监测系统，监测矿压和巷道变形；研究超长工作面顶板垮落的尺度效应，获得超前支承压力影响范围及支架适应性情况，得到合理的设备总体配套参数。2、提出了过空巷超长工作面安全支护与高效开采方法针对龙华煤矿10112综采工作面回采地质情况，研究过空巷时候的超前承压、支护稳定性、安全性、设备控制方法和过空巷支护方法，形成超长工作面过空巷方法和配套工艺。3、研究了超长工作面设备协同控制与智能开采技术在改造现有设备前提下，将综采工作面长度由330米增加到400米，依据龙华煤矿超长工作面矿压显现规律和刮板输送机运输能力，实现400米超长工作面落-装-支-运设备的协同控制。同时，研究采煤机截割轨迹规划技术与液压支架自动找直等技术，实现综采工作面系统的自主决策和智能化采煤。4、制定了复杂条件下400m超长工作面生产组织示范技术体系研究制定龙华煤矿400米工作面矿业规律指导的设备配套改造、过空巷安全支护、落-装-支-运设备的协同开采、安全防控和高效运行标准和规范以及工作面特殊状况预警技术。本项目成果先后在国内外著名学术期刊发表代表性论文9篇，成果得到了国内外同行的认可；获批国家知识产权19项，受理发明专利6项，解决了煤矿井下生产的一系列重大理论与技术难题，研究成果具有很强的市场竞争力和极大推广应用价值，达到国际先进水平。成果已在陕煤孙家岔龙华矿业有限公司配套使用，有力推动了我国掘进工作面的智能化水平，经济社会效益显著。2019年，陕北矿业公司孙家岔龙华煤矿按照陕西煤业建设超长工作面工作要求，结合201盘区20112工作面布置情况，将工作面切眼长度从330米调整至400米，积极探索与应用超长工作面，进一步提高煤炭开采效率和资源采出率；截止2021年6月10日，累计生产原煤310万吨，煤损降低17.5%，巷道数量减少33.3%，相同开机率工作面产能提升约20%，多回采原煤57万吨，盘区可减少煤柱资源损失约40万吨，产生经济效益近10亿元取得了明显的经济效益和社会效益，为陕煤超长工作面建设积累了丰富的实践应用经验。四、客观评价（1）鉴定结论2021年12月，中国煤炭工业协会组织专家，对陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司、西安科技大学和中煤科工开采研究院有限公司合作完成的“龙华煤矿400米超长综采工作面安全智能开采技术研究与应用”项目进行了科技成果函审评价和鉴定，专家审阅了相关材料，独立提交了函审意见，经汇总形成鉴定意见如下:(1）建立顶板垮落模型，研究超长工作面顶板垮落的尺度效应，揭示超长工作面顶板运动和矿压显现规律，获得超前支承压力影响范围，结合液压支架支护特性进行数值模拟分析，得到合理的设备总体配套参数。(2）提出了基于地层数据建模分析的高水材料与墩柱支撑结合的支护方法，破解了过空巷、平行巷、垂直空巷和斜空巷的安全支护难题。(3)提出了基于超长工作面顶底板实测采动应力以及顶板垮落模型的落煤-装煤-支护-运输智能协同调速控制方法，研发智能管控系统实现了超长工作面高效、智能开采，形成了过空巷条件下超长工作面智能开采技术体系。(4）通过解决超长工作面支护、过空巷复杂条件的技术难题和对原有工作面设备的改造,成功实现了400m超长工作面高效开采，为同类矿井节能降耗、高效稳产提供了宝贵经验。项目资料齐全，符合技术成果鉴定要求。已完成计划任务书提出的研究内容，达到了预期目标，同意通过鉴定，研究成果达到了国际先进水平。验收意见本项成果自2018年1月开始，至2019年12月完成理论研究和技术方案论证，成果在孙家岔龙华煤矿20112超长工作面应用，2021年6月完成工作面开采，取得了一系列科技成果，实现了一批重要理论创新和技术突破，获得了显著的经济社会效益。项目创新性解决了龙华煤矿400米工作面矿业规律指导的设备配套改造、过空巷安全支护、落-装-支-运设备的协同开采、安全防控和高效运行等难题，借助MARCO工作面数据传输平台采集全工作面设备、环境和人员信息，通过大数据分析实现了特殊状况预警报警，实现了超长工作面智能联动控制和安全管控。科技查新报告2021年8月陕西省科学技术情报研究院针对“煤矿井下掘进装备精确定位与可视化远程截割控制技术及应用”项目进行了国际联机检索、国内联机检索和网络数据库检索，利用32个有关数据库及物联网相关网站，检索到相关文献40篇（其中中文27篇，外文13篇），经比较、分析、鉴别，可以得出如下结论：经全面检索，除文献[2、3、25]为查新项目委托方的相关研究外，其它文献未见述及与查新项目的研究完全相同的报道。获得的知识产权项目成果获实用新型专利14项，申请发明专利6项，登记软件著作权2项，在国内外著名期刊发表学术论文9篇，形成了特色鲜明的基于现有设备改造的超长工作面智能开采工艺和过空巷技术体系。国内外技术比较序号关键点现有技术本项目研究优势1超长综采工作面矿压特性与设备适应性配套设计研究对超长工作面覆岩结构、矿压规律和综采设备的适应性进行了大量的研究，但现有研究主要基于理论模型展开。研究超长工作面的顶板矿压显现规律，结合液压支架群支护特性，确定龙华煤矿工作面支架性能参数；布置无线矿压传感器，建立完善的矿压监测与巷道变形监测系统，监测矿压和巷道变形；研究超长工作面顶板垮落的尺度效应，获得超前支承压力影响范围及支架适应性情况，得到合理的设备总体配套参数。超长工作面能够实现工作面的高产高效，达到减负增效，降低消耗的目的。通过监测工作面矿压，超前支承压力影响范围及支架适应性情况，得到合理的设备总体配套参数2过空巷超长工作面安全支护与高效开采方法研究目前国内煤矿综采、综放工作面过空巷、废巷及小窑老区等采取的技术手段基本上是采用人工架设木垛、金属单体支护等传统方法。针对龙华煤矿10112综采工作面回采地质情况，研究过空巷时候的超前承压、支护稳定性、安全性、设备控制方法和过空巷支护方法，形成超长工作面过空巷方法和配套工艺。采用宁泰克高水材料对101回风斜巷进行充填，对平行空巷采用“锚索+钢带”进行加强支护，具有较高的可靠性与经济性，3超长工作面设备协同控制与智能开采技术研究国内采煤机目前已经具备了记忆截割功能，并对支架电液控制系统、泵站智能控制系统、“三机”控制系统已经实现了国产化，基本达到了国外同类技术水平。但是国产综采设备在远程控制技术还不成熟。在改造现有设备前提下，将综采工作面长度由330米增加到400米，依据龙华煤矿超长工作面矿压显现规律和刮板输送机运输能力，实现400米超长工作面落-装-支-运设备的协同控制。同时，研究采煤机截割轨迹规划技术与液压支架自动找直等技术，实现综采工作面系统的自主决策和智能化采煤。项目创新性解决了龙华煤矿400米超长工作面矿业规律指导下的设备配套改造、过空巷安全支护、落-装-支-运设备的协同开采、安全防控和高效回采等难题，借助MARCO工作面数据平台实现超长工作面智能联动和安全管控。五、代表性论文专著目录（限5条）序号论文专著名称刊名作者第一完成单位年卷页码发表时间通讯作者第一作者国内作者SCI他引次数他引总次数知识产权是否归国内所有12345678六、代表性知识产权和标准规范等目录（限10条）序号知识产权类别知识产权具体名称国家(地区)授权号授权公告日证书编号权利人(标准起草单位)发明人(标准起草人)1发明专利一种综采工作面巡检机器人控制系统中国CN113500581A2021-10-15第5738474号西安科技大学张旭辉,霍鑫健,张超,吴雨佳,石硕2发明专利基于多图像序列的巡检机器人运动轨迹直线度测量方法中国ZL201710442811.02018-06-29.第2979383号西安科技大学张旭辉,刘永伟,杨文娟,毛清华,王冬曼,张超3发明专利基于电波损耗特性的煤矿工作面上保护层厚度检测算法中国CN217106995U,2015-08-05第3977688号西安科技大学王树奇,王振.4实用新型专利一种煤矿开采用挑顶施工设备中国CN215853332U2018.05.18第2927033号西安科技大学王力,高杰,王碧清,曹国选,赵米真,李春5实用新型专利一种新型带式输送机中国ZL202022129732.42021.09.03第14095685号西安重装伟肯电气有限责任公司李春,高杰,王碧清,曹国选,赵米真六、主要完成人情况姓名排名行政职务技术职称工作单位完成单位对本项目贡献高杰1党委书记、董事长高级工程师陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司对创新点1，2，3做出实质性贡献。负责项目总体方案、技术路线的制定，以及过空巷条件下超长综采工作面安全智能开采技术研究和应用的总体实施方案制定。张超2无无西安科技大学西安科技大学担任项目主要完成人之一，参与项目总体方案设计，负责工作面无人智能控制系统中液压支架智能控制与设备远程控制技术，对创新点1、2、3个均有重要贡献。赵米真3安全生产副总经理高级工程师陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司对创新点1，2，3做出实质性贡献。参与项目总体方案、技术路线的制定，以及过空巷条件下超长综采工作面安全智能开采技术研究和应用的总体实施方案制定；制定具体的实施计划，协调各参加单位的研究内容、进度，汇总研究成果，项目技术把关和项目推广应用。王树奇4无副教授西安科技大学西安科技大学担任项目主要完成人之一，负责工作面无人智能控制系统中液压支架智能控制与设备远程控制技术，对创新点1、3个均有重要贡献。曹国选5无高级工程师陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司对创新点1，3，做出实质性贡献。参与制定具体的实施计划，协调各参加单位的研究内容、进度，汇总研究成果，项目技术落实和项目推广应用。李春6副总机电物资副总经理陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司对创新点2、4做出实质性贡献。参与制定具体的实施计划，协调各参加单位的研究内容、进度，汇总研究成果，项目技术落实和项目推广应用。王力7安全生产部部长高级工程师陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司对创新点2、3做出实质性贡献。参与制定具体的实施计划，协调各参加单位的研究内容、进度，汇总研究成果，项目技术落实和项目推广应用。七、主要完成单位情况1.陕西煤业化工集团孙家岔龙华矿业有限公司孙家岔龙华矿业公司位于陕西省神木市兰炭产业特色园区，是2008年由陕煤集团和陕西龙华集团共同出资设立的混合所有制企业。公司集煤炭、化工、发电、铁路运输、酒店管理、生态农业、后勤物业于一体的综合性集团化运营的混合所有制企业。在项目中，应用该成果在超长工作面支护和智能化方面，在龙华煤矿应用经济社会效益显著，不仅提高工作效率，降低能源的浪费，而且在破解超长工作面复杂矿压、过空巷支护、工作面设备协同等难题方面积累了丰富的理论研究和技术应用经验，在全国煤炭井工开采范围具有良好的适用性，推广应用前景广阔。西安科技大学西安科技大学是西部唯一的具有煤炭特色的高水平大学，具有百余年的高等教育底蕴和六十余年的独立办学历史，全面负责项目的的制定与组织实施。作为本项目的依托单位，为项目的顺利完成并取得优异成绩做出了重要贡献，组织并完成了项目策划和实施工作，为项目的顺利实施提供了人力资源与优质的工作环境与场所，提供了本项目所需的设备、能源、图书资料和数据库等资源，为本项目提供配套经费支持。中煤科工开采研究院有限公司中煤科工开采研究院有限公司（以下简称“开采研究院”）为中国煤炭科工集团有限公司下属单位。前身是成立于1957年5月的煤炭科学研究总院北京开采研究所，是专业从事煤炭开采与支护技术研发与推广的机构。在本项目中主要进行超长工作面的顶板矿压显现规律及支护特性方面研究，为支架及工作面三机配套提供理论和数据支撑。八、完成人合作关系说明