對智能化綜采工作面而言，無論是國家還是地方省市驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，目前仍然是以得到廣泛應(yīng)用的“記憶割煤”為主，其核心專利技術(shù)和軟硬件平臺(tái)的開發(fā)也是繼續(xù)圍繞相關(guān)具體需求進(jìn)行。龍軟科技另辟途徑，提出了“自適應(yīng)割煤”的思想和核心技術(shù)體系，在國內(nèi)外首次研發(fā)綜采工作面全自動(dòng)大地坐標(biāo)動(dòng)態(tài)傳導(dǎo)和精確測量系統(tǒng)，與北京大學(xué)、中船重工第七〇七所以及山東能源臨礦集團(tuán)郭屯煤礦精誠合作，實(shí)現(xiàn)了較為復(fù)雜地質(zhì)條件下工作面大地坐標(biāo)相關(guān)裝備的全覆蓋和精準(zhǔn)開采。經(jīng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技成果鑒定，“綜采工作面智能化自適應(yīng)采煤關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)應(yīng)用”項(xiàng)目技術(shù)成果達(dá)到“國際領(lǐng)先水平”，并榮獲2021年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。在中國煤炭學(xué)會(huì)組織的2021年第一批煤礦智能化標(biāo)準(zhǔn)研制項(xiàng)目中，龍軟科技作為主要起草單位之一共參與了11個(gè)項(xiàng)目，其中牽頭起草《基于地理信息系統(tǒng)的工作面截割模板自動(dòng)生成系統(tǒng)技術(shù)條件》。
圖1 龍軟科技綜采智能化關(guān)鍵技術(shù)獲獎(jiǎng)證書
作為以提供煤礦專用地理信息系統(tǒng)發(fā)展而來的龍軟科技，在智能采煤、掘進(jìn)領(lǐng)域具備獨(dú)有的技術(shù)沉淀優(yōu)勢，圍繞智能采煤、掘進(jìn)，龍軟科技知識(shí)產(chǎn)權(quán)團(tuán)隊(duì)（包括中船重工第七〇七所等）已形成由十余項(xiàng)發(fā)明專利構(gòu)建的強(qiáng)技術(shù)壁壘，在智能采掘領(lǐng)域分別為：（1）“一種煤礦回采工作面智能開采預(yù)測截割線生成方法及裝置”；（2）“一種回采工作面煤層透明化三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法及裝置”；（3）“一種中厚傾斜煤層綜采工作面調(diào)斜控制方法”；（4）“礦井綜采工作面測量機(jī)器人自動(dòng)測量方法和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”；（5）“一種綜采工作面測量機(jī)器人裝置和自動(dòng)測量系統(tǒng)”；（6）基于大地坐標(biāo)序列的綜采工作面自動(dòng)找直方法、裝置及系統(tǒng)；（7）“礦井綜采工作面裝置空間位置動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法、裝置及系統(tǒng)”；（8）“煤礦綜采工作面透明化數(shù)字孿生自適應(yīng)開采系統(tǒng)和方法”；（9）“一種基于慣性導(dǎo)航器件和編碼器的定位方法及裝置”；（10）“一種煤礦綜采工作面采煤機(jī)與地質(zhì)模型的耦合系”；（11）“一種高瓦斯煤礦回采工作面瓦斯?jié)舛日{(diào)控方法及系統(tǒng)”；（12）“基于陀螺全站儀和慣導(dǎo)設(shè)備的掘進(jìn)機(jī)定位導(dǎo)航系統(tǒng)及方法”；（13）“一種基于三維激光點(diǎn)云的割煤頂板線提取方法”；（14）“一種礦井掘進(jìn)探放水輔助系統(tǒng)和方法”；（15）“一種基于視頻技術(shù)的綜采工作面直線度基線交互調(diào)直方法”。
其中，智能采煤專利組的核心內(nèi)容是基于精確地理坐標(biāo)及動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的煤礦綜采工作面智能開采關(guān)鍵技術(shù)成套裝備及技術(shù)體系，它包括了地質(zhì)模型的構(gòu)建和動(dòng)態(tài)更新、工作面精確地理坐標(biāo)測量標(biāo)定及動(dòng)態(tài)耦合、工作面自動(dòng)找直及調(diào)斜控制、透明化數(shù)字孿生自適應(yīng)開采系統(tǒng)等內(nèi)容。智能采煤相關(guān)專利通過構(gòu)建高精度地質(zhì)、設(shè)備和開采環(huán)境模型以及基于GIS的數(shù)字孿生管控平臺(tái)，利用井下測量機(jī)器人及煤巖識(shí)別手段動(dòng)態(tài)修正地質(zhì)模型，結(jié)合國產(chǎn)高精度定位導(dǎo)航技術(shù)耦合工作面地質(zhì)條件和開采裝備，實(shí)現(xiàn)基于大地坐標(biāo)的自適應(yīng)割煤，突破記憶割煤難以應(yīng)對煤層起伏變化的技術(shù)瓶頸，初步實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地質(zhì)條件下的智能自適應(yīng)開采，形成了透明化智能開采成套技術(shù)體系及裝備。
圖2 基于精確大地坐標(biāo)和動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的智能開采管控平臺(tái)
圖3 基于精確大地坐標(biāo)和動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的智能開采三維管控平臺(tái)
龍軟科技上述智能采煤相關(guān)專利技術(shù)除初步應(yīng)用于山東能源集團(tuán)郭屯煤礦外，支撐項(xiàng)目還包括正在研發(fā)實(shí)施的國家能源集團(tuán)寧煤集團(tuán)金鳳煤礦“基于TGIS的礦井智能開采與安全管控平臺(tái)研究與應(yīng)用”、黑龍江龍煤集團(tuán)雙陽煤礦“極薄煤層智能開采項(xiàng)目”等，項(xiàng)目完成后將具備向相類似產(chǎn)能、地質(zhì)條件礦井推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。在系列化專利技術(shù)的支撐和保護(hù)下，龍軟科技有信心與相關(guān)礦井精誠合作，使系統(tǒng)完全實(shí)用化，并常態(tài)化運(yùn)行。
智能掘進(jìn)專利組的核心內(nèi)容是基于精確地理坐標(biāo)及動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的煤礦綜掘及快掘工作面智能掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)成套裝備及技術(shù)體系，它包括掘進(jìn)工作面地質(zhì)模型構(gòu)建和動(dòng)態(tài)更新、掘進(jìn)設(shè)備精準(zhǔn)導(dǎo)航定位、掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)糾偏及自適應(yīng)截割、掘進(jìn)工作面精確地理坐標(biāo)測量標(biāo)定及動(dòng)態(tài)耦合、數(shù)字孿生自適應(yīng)掘進(jìn)系統(tǒng)等內(nèi)容。智能掘進(jìn)相關(guān)專利通過構(gòu)建掘進(jìn)工作面高精度地質(zhì)、設(shè)備和掘進(jìn)環(huán)境模型以及數(shù)字孿生管控平臺(tái)，利用井下精準(zhǔn)地理坐標(biāo)測量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)測量及標(biāo)定掘進(jìn)機(jī)地理位置、航向及姿態(tài)；利用掘進(jìn)工作面物探成果動(dòng)態(tài)更新地質(zhì)模型；通過數(shù)字孿生平臺(tái)融合設(shè)備精準(zhǔn)地理坐標(biāo)和巷道煤層頂?shù)装鍢?biāo)高和方位角，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面成套裝備的三維可視化遠(yuǎn)程一鍵啟?？刂?、掘進(jìn)巷道探放水、掘進(jìn)巷道自動(dòng)通風(fēng)除塵等，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)設(shè)備沿規(guī)劃路線自主規(guī)劃截割及協(xié)同控制等功能，形成智能化掘進(jìn)成套技術(shù)體系及裝備。
圖4 基于精確大地坐標(biāo)的智能掘進(jìn)定位導(dǎo)航及自動(dòng)截割
圖5 基于動(dòng)態(tài)地質(zhì)模型的智能掘進(jìn)管控平臺(tái)
龍軟科技上述智能掘進(jìn)相關(guān)專利技術(shù)已成功應(yīng)用于陜煤集團(tuán)張家峁礦業(yè)有限公司“掘進(jìn)工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目”；陜煤集團(tuán)紅柳林礦業(yè)有限公司“掘進(jìn)工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目”；陜煤集團(tuán)檸條塔礦業(yè)有限公司“掘進(jìn)工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目”；內(nèi)蒙古大唐國源龍王溝煤礦“掘進(jìn)工作面數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目”；山西焦煤集團(tuán)汾西礦務(wù)局高陽煤礦“智能掘進(jìn)機(jī)改造項(xiàng)目”；山西凱嘉集團(tuán)義棠煤業(yè)“掘進(jìn)工作面智能化系統(tǒng)改造項(xiàng)目”等，以上項(xiàng)目均已完成并具備向相類似產(chǎn)能、地質(zhì)條件礦井推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。
圖6 龍軟科技智能掘進(jìn)系統(tǒng)在應(yīng)用現(xiàn)場的展示
根據(jù)國家《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，煤礦智能開采關(guān)鍵技術(shù)與裝備集中攻關(guān)的技術(shù)包括：地質(zhì)保障體系、智能掘進(jìn)、采煤設(shè)備精準(zhǔn)定位與導(dǎo)航、采煤設(shè)備群智能自適應(yīng)協(xié)同推進(jìn)等，龍軟科技將充分利用在智能采掘領(lǐng)域積累的技術(shù)優(yōu)勢，強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研用”深度協(xié)作，堅(jiān)守技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展模式，加大研發(fā)投入，與行業(yè)內(nèi)優(yōu)勢企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，集中優(yōu)勢資源突破智能采煤、掘進(jìn)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)。
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