導(dǎo)語(yǔ)：充填采礦法能夠最大限度地回收礦產(chǎn)資源，保護(hù)地下、地表環(huán)境，特別是近些年來(lái)，而隨著充填材料、充填工藝、管道輸送裝備和技術(shù)的不斷進(jìn)步，充填采礦法在煤礦得到了廣泛應(yīng)用。本期轉(zhuǎn)化果平臺(tái)推薦的《煤礦充填開(kāi)采工藝》結(jié)合了長(zhǎng)壁工作面的通風(fēng)管理和短壁工作面采掘一體的特點(diǎn)，工作面不布置綜采設(shè)備，充分運(yùn)用連采機(jī)、掘進(jìn)機(jī)速度快、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)完成工作面出煤，推廣應(yīng)用前景廣闊！
一、矸石充填優(yōu)勢(shì)
1.“三下”壓煤置換，將矸石充填至采空區(qū),置換地面建筑物下,水體下,鐵路下壓覆的煤炭資源,提高資源回收率。
2.工藝先進(jìn)實(shí)用性強(qiáng)，開(kāi)采后的廢棄物利用攪拌與制漿系統(tǒng)形成似膏體,通過(guò)礦用混凝土泵及壓力管道輸送至采空區(qū)。
3.系統(tǒng)可靠操作性強(qiáng)，經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化完善,矸石充填開(kāi)采技術(shù)由繁變簡(jiǎn),設(shè)備安裝、維修方便,操作簡(jiǎn)單、可靠，占用人員少,充填系統(tǒng)運(yùn)行，可達(dá)到少量或無(wú)人值守,實(shí)現(xiàn)煤礦填充開(kāi)采。
4.設(shè)備獨(dú)特、適用性強(qiáng)，充填開(kāi)采技術(shù)所有設(shè)備為自主設(shè)計(jì)研發(fā),均取得了煤安標(biāo)志。設(shè)備具有體積小,安裝方式靈活,適用于煤礦企業(yè)巷道空間狹小的生產(chǎn)條件。同時(shí)，泵送充填系統(tǒng)各主要設(shè)備和管道采用了高強(qiáng)度材料和技術(shù),設(shè)備故障率低、耐磨損、使用壽命長(zhǎng)。
5.有利于環(huán)境保護(hù)，通過(guò)實(shí)施矸石充填開(kāi)采技術(shù)，減少了矸石排放量,有效地解決了煤矸石污染環(huán)境,占用土地等難題。同時(shí)，矸石充填開(kāi)采對(duì)地表減沉也起了決定性的作用，經(jīng)過(guò)觀測(cè)，充填工作面地表達(dá)到零沉降的效果，對(duì)地質(zhì)環(huán)境綜合保護(hù)效果明顯。
二、自流式地面制漿工藝
1.系統(tǒng)研發(fā)
與某大學(xué)聯(lián)合研發(fā)設(shè)計(jì)的XT-ZG智能系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、手動(dòng)兩種操作方式。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP客戶(hù)端遠(yuǎn)程操控與監(jiān)測(cè)，整套系統(tǒng)硬件上采用大型智能一體化觸控電腦系統(tǒng)作為控制核心，采用集散式控制方法，整站配料、制漿、攪拌、輸送、注漿均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制完成。
2.數(shù)據(jù)采集
操作界面可隨時(shí)監(jiān)控各設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，管路流量、壓力、水池液面、漿池液面，水泥倉(cāng)料位等各種參數(shù)，并能形成日?qǐng)?bào)，月報(bào)，年報(bào)，及各種分類(lèi)查詢(xún)統(tǒng)計(jì)表。各種數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)存儲(chǔ)在云平臺(tái)，為后期分析注漿效果和設(shè)備定期
護(hù)保養(yǎng)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。
3.程序編程
軟件采用visual studio.NET框架編寫(xiě)，人機(jī)界面友好直觀，便于操作，并且開(kāi)放modbus標(biāo)準(zhǔn)接口，可移植性強(qiáng)，可與后方調(diào)度室DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
三、煤礦填充開(kāi)采工藝
1.井下矸石泵送充填制漿工藝流程
2.煤礦填充開(kāi)采工藝
工作面布置一進(jìn)一回兩條順槽，進(jìn)、回風(fēng)順槽分別與相應(yīng)的進(jìn)、回風(fēng)大巷或上下山聯(lián)系，形成工作面開(kāi)采時(shí)主要的運(yùn)輸、通風(fēng)、排水系統(tǒng)。各支巷采用掘進(jìn)機(jī)(連采機(jī)) 采煤，下順槽采用沿空留巷的方式作為下一個(gè)工作面的回風(fēng)順槽。井下工作面采用自流體密實(shí)充填工藝。地面建筑垃圾或矸石山矸石經(jīng)破碎后通過(guò)立孔管道輸送到井下，結(jié)合地面制漿系統(tǒng)制備的水泥漿，借助煤層傾角實(shí)現(xiàn)自流接頂，達(dá)到充填體密實(shí)的效果。
四、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化煤礦填充開(kāi)采集控系統(tǒng)
隨著煤炭資源的不斷開(kāi)采，我國(guó)“三下”壓煤量日益增加，解放“三下”壓煤已迫在眉睫。煤礦填充開(kāi)采技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新的綠色采煤技術(shù)，有效的解決垮落開(kāi)采的弊端，同時(shí)能夠提高充填效率，降低充填成本，有效控制地表變形，為“三下”煤炭資源的開(kāi)采提供新的思路，已在全國(guó)煤炭開(kāi)采中迅速推廣。由于煤礦填充開(kāi)采工藝是一種新采煤工藝，目前所采用的裝備均為借用其他采煤工藝的裝備或簡(jiǎn)易的自制裝備，自動(dòng)化和智能化水平很低，人勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全問(wèn)題突出，亟需研制適用于此工藝的專(zhuān)用智能化工藝控制系統(tǒng)和裝備。
本項(xiàng)目研發(fā)“基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化煤礦填充開(kāi)采集控系統(tǒng)”，采用模塊化、層次化、開(kāi)放式的設(shè)計(jì)理念，使整套系統(tǒng)，既滿(mǎn)足當(dāng)前企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的升級(jí)需求，又能著眼于未來(lái)，滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)化、智能無(wú)人化的發(fā)展需要。采用開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)體系，使得整個(gè)系統(tǒng)可以緊隨傳感器技術(shù)的發(fā)展，具備無(wú)限擴(kuò)充升級(jí)的能力，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：
1.第一層是執(zhí)行與采集層
由各系統(tǒng)裝備的控制系統(tǒng)和傳感器組成，主要包括傳感器、無(wú)線(xiàn)攝像機(jī)、廣播終端、PLC、無(wú)線(xiàn)通信基站、人員定位、移動(dòng)終端、安全監(jiān)測(cè)分站、井下電話(huà)等。
2.第二層是集中控制層
由集控中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器組成。集控中心服務(wù)器采用虛擬化技術(shù)，在一臺(tái)物理服務(wù)器上可以虛擬出若干臺(tái)集控服務(wù)器，根據(jù)不同的功能，將集控軟件劃分為不同單獨(dú)程序；
3.第三層是云存儲(chǔ)和云計(jì)算層
也就是人工智能層，該層并不安裝在礦井企業(yè)內(nèi)部，而是處于獨(dú)立的云端，通過(guò)對(duì)大量積累數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)預(yù)先評(píng)估設(shè)備的運(yùn)行狀況，預(yù)警故障等。甚至可以分析一個(gè)地區(qū)所有礦的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性。
本項(xiàng)目為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的煤礦填充開(kāi)采智能化制漿站，目前已在10余個(gè)煤礦推廣應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目將在煤礦填充開(kāi)采智能化制漿站的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展到煤礦填充開(kāi)采整個(gè)工藝系統(tǒng)的智能集控應(yīng)用。
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