扎煤公司灵露煤矿绿色矿山建设规划

扎赉诺尔煤业有限责任企业灵露煤矿绿色矿山建设规划扎赉诺尔煤业有限责任企业6月

目录第一章序言 错误！未定义书签。第一节规划背景 错误！未定义书签。第二节编制依据 错误！未定义书签。第三节规划定位 错误！未定义书签。第四节规划范围与规划期限 错误！未定义书签。第二章矿山现实状况 错误！未定义书签。第一节矿山基本情况 错误！未定义书签。第二节绿色矿山建设现实状况 错误！未定义书签。第三节存在问题与处理路径 错误！未定义书签。第三章指导思想、基本标准与规划目标 错误！未定义书签。第一节指导思想 错误！未定义书签。第二节基本标准 错误！未定义书签。第三节规划目标 错误！未定义书签。第四章绿色矿山建设规划任务 错误！未定义书签。第一节矿产资源高效开发与合理利用 错误！未定义书签。第二节矿山环境恢复与综合治理 错误！未定义书签。第三节科技创新 错误！未定义书签。第四节节能减排 2第五节小区友好建设 错误！未定义书签。第六节企业文化建设 错误！未定义书签。第五章重点工程 错误！未定义书签。第一节资源综合利用类工程 错误！未定义书签。第二节环境治理类工程 错误！未定义书签。第三节科技攻关类工程 错误！未定义书签。第四节友好小区建设类项目 错误！未定义书签。第六章保障方法 错误！未定义书签。第一节组织保障 错误！未定义书签。第二节资金保障 错误！未定义书签。第三节制度保障 错误！未定义书签。第四节科技保障 错误！未定义书签。第五节监督管理 错误！未定义书签。第一章序言第一节规划背景为落实落实《全国矿产资源规划（—）》提出发展绿色矿业目标任务，主动开展绿色矿山建设，推进自治区绿色矿业发展，加强内蒙古自治区矿山环境保护与综合治理，促进矿产资源开发与生态环境相协调，实现矿业开发绿色、健康、连续发展。依照《国土资源部关于落实落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作指导意见》（国土资发〔〕119号），国土资源部、财政部、环境保护部、国家质检总局、中国银监会、中国证监会《关于加紧建设绿色矿山实施意见》（国土资规〔〕4号），结合《内蒙古自治区人民政府关于深入规范矿业开发秩序保护环境保障民生指导意见》（内政发〔〕81号）关于要求，扎赉诺尔煤业有限责任企业灵露煤矿（以下简称灵露煤矿）主动响应国家号召，开展了绿色矿山建设工作，在依法办矿、规范管理、综合利用、技术创新、节能减排、环境保护、土地复垦和小区友好等九大方面开展了一系列工作，并取得了一定成绩，为深入落实绿色矿山建设各项指标要求，有效地推进绿色矿山建设各项工作，特编制灵露煤矿绿色矿山建设规划。第二节编制依据1、《中华人民共和国矿产资源法》及其实施细则（1996年8月29日）；2、《中华人民共和国矿山安全法》；3、《中华人民共和国安全生产法》；4、《国土资源部关于落实落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作指导意见》（国土资源部国土资发[]119号）；5、《矿产资源节约与综合利用激励，限制和淘汰技术目录》（国土资源部国土资发〔〕146号）；6、国土资源部、财政部、环境保护部、国家质检总局、中国银监会、中国证监会《关于加紧建设绿色矿山实施意见》（国土资规〔〕4号）；7、《绿色矿山条约》；8、《内蒙古自治区人民政府关于深入规范矿业开发秩序保护环境保障民生指导意见》（内政发〔〕81号）；9、《内蒙古自治区国土资源厅发展绿色矿业建设绿色矿山工作实施方案》；10、《内蒙古自治区绿色矿山建设要求（煤炭行业）》；11、《内蒙古自治区绿色矿山建设方案》；12、《煤炭行业绿色矿山建设规范》；13、搜集矿山其余相关依据。第三节规划定位本规划是在总结现有矿山建设工作基础上，按照绿色矿山建设标准加以编制，是自治区级绿色矿山建设专题规划，是灵露煤矿开展绿色矿山建设行动纲领；是确保矿沿着绿色矿业之路发展，顺利开展绿色矿山建设主要确保；也是政府指导和规范矿绿色矿山建设依据和抓手。第四节规划范围与规划期限一、规划范围本规划范围为灵露煤矿井田范围，主要包含井下采区、工业广场、矿山办公生活区、开采影响范围等，总面积12.346km2。二、规划期限本规划认为基准年，规划期限～。第二章矿山现实状况第一节矿山基本情况矿区交通与自然地理1.交通位置灵露煤矿位于满洲里市扎赉诺尔煤田向斜西翼中部，行政区属内蒙古自治区满洲里市东湖区，西距满洲里29km，东距海拉尔180km，至哈尔滨908km。地理坐标:东径117°43′00″-117°45′33″北纬49°25′00″-49°26′30″矿井交通方便，在靠近矿井工业场地北侧有矿区铁路集配站（东方红车站）及灵露矿装车站，距集配站1.9km处有国铁扎赉诺尔车站，在矿区铁路集配站北侧有国铁宾洲线经过，矿区内专用铁路线与滨洲线相接，在矿井工业场地北侧约700m处有301国道经过，矿区与各旗县、市都有公路相通。见交通位置图1.1。图1.1交通位置图2.自然地理该区位于大兴安岭西坡之内蒙古高原，煤田四面地势较高，为低山所环，岩性以中生代火山岩为主，其岩石裸露于地表遭受风化破碎，而山势多为缓坡状，坡角在15-30°左右。煤田内地形平坦，最高海拔标高为583m左右，通常为544m，相对高差通常20-30m。本区属大陆性亚寒带气候，冬寒夏热，温差改变大，夏季短暂，冬季漫长。依照满洲里市和扎区气象资料记载，年气温在零下时间达7个月，每年10月开始结冰，下一年5月初解冻。自1957年以来气温逐年增高，但大陆性气候特征仍末改变。1987年1月10日最低气温-40.5℃，1981年7月6日最高气温达37.9℃，年平均气温0.2～-2℃。地下冻土层通常在2.5～3m。降雨量多集中在6、7、8月份，年最大降雨量为448㎜，通常年份为250～300㎜，日最大降雨量为64.60㎜；积雪厚度通常在5～12㎝；年蒸发量通常在1200～1500㎜，蒸发量大于降雨量。整年以西南风最多，次为西北风，最大风速20m/s。区域社会经济概况扎赉诺尔区属满洲里市辖区，全区共有些人口8.5万人（统计），由汉、蒙、回、满等9个民族组成。扎赉诺尔区煤炭开发已经有百年历史，是全国重点矿区之一。建国前矿区煤炭产量不足0.2万吨。建国后，煤炭产量逐年上升，在煤炭工业发展同时，矿区其它工业也对应得到发展，现矿区有灵泉电厂（装机容量62MW）和依照矿区资源建设达赉湖渔场及其罐头厂、乳品厂、化工厂、砖瓦厂，以及为矿区服务辅助隶属企业。矿区农业以种植蔬菜为主，品种有马铃薯、甘兰等适合于当地域气候十余种。矿区牧业主要以利用天然草场放养牛、羊为主。扎赉诺尔矿区有着悠久历史文化，是扎赉诺尔文化发源地。据考证，早在数万年前，这里就有些人类生活，他们打制石器，采集渔猎，过着原始社会生活，用勤劳智慧创造了扎赉诺尔文化。在露天矿开采过程中，先后发觉人类头骨化石十六个，经考古学家判定，定名为“扎赉诺尔人”，与著名“北京人”、“山顶洞人”有着渊源关系。在矿区外蘑姑山和孤山发觉旧石器遗址三处，石器制造场一处，并出土大量石器。另外，矿区内还发觉猛犸象-披毛犀古动物群化石、古墓群、古城遗址等。矿在发展中坚持资源高效开发与环境保护并重，为带动当地经济发展做出了重大贡献，同时，不停加大土地复垦、生态保护力度，促进了矿山友好小区建设。矿产资源概况（一）井田范围灵露煤矿井田北部为铁北煤矿、南部为灵露煤矿、西部为原灵泉露天煤矿、东部为灵东煤矿，井田走向长3.86km，倾斜宽3.27km，矿区面积12.346Km2，矿区范围由13个拐点坐标圈定。（二）煤质特征本井田煤类单一，为褐煤，灰分在8.61-21.78%之间，硫分在0.36-0.43%之间，发烧量在22.07-25.66MJ/kg之间,为中灰～低灰、特低硫、中等发烧量优质褐煤，均呈黑或黑褐色，棕褐色条痕，具备弱沥青光泽，多属暗淡(或半暗淡)型煤，具块状或层状结构，其断口平坦或呈参差状，外生裂隙发育，硬度1～3之间，但韧性较强。主要做为动力用煤、化工用煤。（三）资源储量矿井查明资源储量为63468.4万吨，扣除防水煤柱、断层煤柱、工业场地煤柱、非经济储量及开采损失等后，全矿井可采储量共27828.9万吨。截至年底，矿井保有资源储量为62767.5万吨，其中可采储量27289万吨。矿井生产能力按200万t/a，以后矿井生产能力按390万t/a计算，矿井剩下服务年限为51.3a。（四）资源赋存条件井田含煤地层为白垩系，分两个煤组，上部为伊敏组，下部为大磨拐河组；两个煤组共含四个煤层群，伊敏组含Ⅰ、Ⅱ两个煤层群，大磨拐河组含Ⅲ、Ⅳ两个煤层群，其中可采煤层共计7层，自上而下分别为Ⅱ2-1、Ⅱ2-2、Ⅱ3、Ⅲ1、Ⅳ1、Ⅳ3、Ⅳ4煤层，平均厚度分别为8.61m、3.01m、14.69m、5.92m、6.3m、4.2m、2.4m，可采总厚45.13m。矿井井田地质结构中等，本井田位于扎赉诺尔煤盆地西翼中部，区内地层平缓，地层走向NE10～55°，倾向SE100～145°，倾角3～12°，伴生有较多断层，以走向正断层为主，共有7条正断层，主要发育在中浅部，断层走向均近于地层走向，倾角均在60°左右，断层落差最大70m，煤系地层中无火成岩侵入。矿井直接充水含水层为可采煤层顶底板砂岩裂隙含水层，主要补给水源是Ⅱ2-1号煤层顶板砂岩含水层（第三含水层组）第①、②含水层，是矿井开采主要充水原因；矿井水文地质条件属中等。近5年生产期间实际正常涌水量182.1m³/h，最大涌水量为264.3m³/h。本井岩石以软弱岩类为主，煤层顶底板较难管理，工程地质类型确定为三类二型，工程地质条件中等～复杂型。灵露煤矿属低瓦斯矿井，所开采煤层煤尘具备爆炸危险性，煤层自燃倾向性等级为Ⅰ类，即轻易自燃煤层。矿山开发利用现实状况灵露煤矿为原灵泉露天煤矿改扩建矿井，于7月8日正式开工建设，10月主体工程及各生产系统建设完工并投产，设计生产能力为300万t/a；于9月取得换发采矿许可证，生产规模为200万t/a。灵露煤矿井田划分三个水平开采，每个水平划分2个采区，分别为一水平（+330m水平）一、二采区，二水平（+200m水平）三、四采区，三水平（+94m水平）五、六采区。采区接续次序为：一采区→二采区→三采区→四采区→五采区→六采区。现开采一水平一采区，现采煤工作面为右三片工作面，备用工作面为一面下层工作面。矿井采取斜井开拓方式，建有三条井筒，分别为主斜井、副斜井和回风斜井。采取走向长壁后退式采煤方法，综采放顶煤采煤工艺，全部垮落法管理顶板。土地利用现实状况六、矿山基础设施条件矿井建有主斜井、副斜井各一个，采取带式输送机运输方式，负责井下原煤从主井底抵达地面运输任务，安装1台DTL120/96/4×500型钢丝绳芯强力带式输送机，带宽1.2m，带速4m/s，运输能力960t/h，电机功率4×500kW，带强4000N/mm，设有制动和逆止装置，提升系统机电保护装置和电控装置；副斜井提升担负着副井底与地面之间上下井人员、物料、设备等辅助运输任务，装备1台JK-3×2.2/20E型单绳缠绕式提升机（配置有矿车、人车、平板车等），控制方式采取变频调速电控系统，电机功率500kW，电压660V。井下采区煤炭运输设备有刮板输送机、胶带机及采区煤仓下给煤机，辅助运输设备有蓄电池电机车、调度绞车、顺槽连续牵引车等。掘进工作面运输设备有掘进胶带输送机、调度绞车等。同时，对运输设备采取了过速保护、闸间隙保护、松绳保护、减速功效保护、信号闭锁、失压、过流、过压检测、温度检测、接地故障检测、功率元件过热和电机缺相等保护方法。矿井在一采区轨道下山底部附近设采区水泵房一座（中央泵房），担负全矿井排水任务，安设六台MD450-60×7型水泵，每台排水能力为450m3/h。井底设有甲、乙水仓，甲仓容积：7696m3，乙仓容积：6472m3，矿井水经立眼排到地面转排泵站，再经转排泵站至灵东煤矿污水处理厂，地面铺设两趟ϕ500排水管路，全长6.6km。近5年生产期间实际正常涌水量182.1m³/h，最大涌水量为264.3m³/h。依照扎赉诺尔煤业有限责任企业同意《灵露煤矿生产地质汇报》中预计正常涌水量174m³/h，预计最大涌水量264.3m³/h。排水系统完全能够满足生产需要。矿井采取中央并列式通风方式，机械抽出式通风方法。主井、副井为进风斜井，风井为回风斜井。风井安装两台FBCDZ№25/2×315型主通风机，电机功率为2×315kW，额定风量为75～175m3/s，额定风压为3950-1450Pa，一用一备。矿井总进风量为3964m3/min，总需风量3850m3/min，矿井总回风量即回风井回风量4018m3/min。矿井主通风机排风量为4055m3/min。矿井安装有KJF-N型矿井安全监测监控系统一套，具备超限报警、数据监控、远程断电、交叉断电等功效。中心站主机经过MHYV31/1.28型通讯根本与井下20台KJFT-1型分站相连，KJFT-1型分站经过MHYV1×4×7/0.52型通信干线电缆相连，分站经过MHYV1×4×7/0.28通信支线与各使用地点甲烷、风速、一氧化碳、二氧化碳、温度、风压、氧气、烟雾、水位、馈电、设备开停、风门开关、风筒传感器相连，组成监测网络。安全监测监控系统运行稳定可靠。第二节绿色矿山建设现实状况主要内容：矿产资源综合利用水平、土地复垦和环境治理、友好小区建设及企业文化……第三节存在问题与处理路径主要内容：对照自治区级绿色矿山建设标准编制……第三章指导思想、基本标准与规划目标第一节指导思想……第二节基本标准……第三节规划目标一、规划目标1、总体目标严格恪守《中华人民共和国矿产资源法》等法律法规，认真推行《绿色矿山条约》，绿色矿山建设遵照国家级绿色矿山建设九条标准，以实现矿资源利用集约化、开发方式科学化、企业管理规范化、生产工艺环境保护化、矿山环境生态化为总体目标，主动推行“三位一体”煤炭企业管理新模式和绿色生态助推灵露矿发展崭新理念，有序推进、分步实施，构建资源、环境和社会效益相协调矿山发展模式，建立绿色矿山建设长久有效机制，力争经过三年时间建设，将矿打造成国内一流绿色矿山企业。2、阶段性目标近期目标（～）：按照国家级绿色矿山建设要求，结合本身发展特征，开展矿国家级绿色矿山建设工作。对照国家级绿色矿山基本条件和相关指标要求，在分析现有绿色矿山创建工作结果及存在问题基础上，认真实施资源节约与高效利用、矿山环境保护与综合治理、科技创新、节能减排和小区友好规划建设任务，开展资源综合利用类工程、科技攻关类工程、矿山环境恢复治理类工程以及友好小区建设类工程，科学、合理、有序开展绿色矿山建设工作，力争底前完成绿色矿山创建约束性指标和预期性指标，并经过国土资源部评审验收。中期目标（～2022年）：在开展国家级绿色矿山建设同时，深入巩固绿色矿山创建取得结果，不停总结、提升、完善，继续实施绿色矿山建设，构建绿色矿山建设长久有效机制，确保2022年底完成绿色矿山建设预期性指标。发展展望（～2027年）：继续巩固绿色矿山创建取得结果，将“资源利用集约化、开发方式科学化、企业管理规范化、生产工艺环境保护化、矿山环境生态化”绿色矿业理念贯通于矿产资源开发全过程，将经济效益、生态效益、社会效益很好地统一起来，资源集约节约利用水平显著提升，矿山环境得到有效保护，矿区土地复垦水平全方面提升，矿山企业与地方友好发展，实现矿科学发展、安全发展、绿色发展、协调发展。二、规划期指标体系矿绿色矿山建设规划目标分为3年近期目标、5年中期目标和发展展望，依照各阶段发展目标，针对绿色矿山建设9个方面，矿制订了规划期指标，详见表3-1。表3-1矿绿色矿山建设规划目标规划目标指标名称（现实状况）（近期）2022年（中期）2027年（展望）指标类型资源合理开发利用采区回采率81.6%82.0%82.3%82.3%预期综采机械化水平100%100%100%100%预期综掘机械化水平91%100%100%100%预期矿井水重复利用率10.01%50%60%60%预期煤矸石综合利用率100%100%100%100%预期原煤生产电耗20kwh/t18kwh/t15kwh/t15kwh/t预期科技创新投入占企业总产值百分比1.0%1.2%1.3%1.5%约束矿山地质环境保护与恢复治理土地复垦率60%80%85%90%预期绿化面积占可绿化面积比值80%97%98%98%预期企业文化建设与小区友好发展安全生产培训次数36454545预期※矿山土地复垦率：已复垦土地面积与可复垦土地面积之比（以百分率表示）。第四章绿色矿山建设规划任务第一节矿产资源高效开发与合理利用依照矿区矿产资源分布情况和集团企业发展战略，规划期内，应合理布置生产区域，确保矿煤炭资源合理开发、有效利用，确保矿山开采可连续性，确保200万吨/年生产能力。矿编制了～回采工作面生产接替计划，详细见表4-1。表4-1～回采工作面接替计划表采煤区队工作面编号采煤工艺6月底剩下可采储量(万吨)工作面参数工作面具备生产条件时间（年.月）回采起止日期平均月单产（万吨）7～12月产量计划（万吨）分年度计划产量（万吨）推进长度（米）面长（米）采高（米）容重（吨/米3）煤厚（米）煤层倾角(°)瓦斯

情况综采队右三片工作面综采15502003.51.258.68.10.10.1～.03.615.895190右三片工作面综采15502003.51.258.68.10.10.1～.03.615.868一面下层工作面综采13272003.51.25148.7.03.07-.12.3115.8122一面下层工作面综采13272003.51.25148.7.03.07-.12.3115.8190一面下层工作面综采13272003.51.25148.7.03.07-.12.3115.828二面下层工作面综采17882003.51.25148.6.02.19-.12.3115.8162回采产量小计92190190190190掘进煤310101010共计95200200200200同时，充分利用当代先进科技技术，加强安全管理，确保安全生产。规划期内，按照生产计划分步骤开展回采工作面采前超前探放水工程；深入提升瓦斯灾害治理和防治水技术管理水平，开展一面下层工作面采空区积水对工作面回采是否存在影响论证。加强工作面放煤管理，确保安全回采，确保资源有序回收；二、加大技术改造力度，引进先进生产工艺，推行资源科学化开采，大力提升资源节约与综合利用水平重视技术改造，结合实际，激励创新，不停优化设计，向现有系统挖潜增效；采取变频控制，推广无人值守技术，实现采掘全部机械化；规划期内，继续实施矿井水综合利用项目，提升了矿井水综合利用率，创新研究，不停优化回采放煤工艺，最大程度回收煤炭资源；依照右一片工作面、右二片工作面回采实践，对原设计煤柱留设进行深入优化研究，经过合理确定煤柱留设宽度，即确保回采安全，又最大程度回采资源，防止资源浪费。三、坚持“三废”治用兼顾，加大资源循环使用。转变传统废弃物处置模式，变“治”为“用”，变“废”为“宝”。开展矿井水循环使用项目，计划在规划中期，完成地面绿化和地面防尘、防火系统利用矿井水，降低扎区二水源居民供水使用。矿山环境恢复与综合治理………第三节科技创新一、加大科技投入认真落实“以科技促生产、以科技保安全、以科技增效益”工作宗旨，矿将从技术创新、管理创新方面来提升企业科技创新水平，不停加大自主创新和科技攻关力度，推广应用“四新”技术，主动开展各类创新创效活动。加大科技创新研发资金投入力度，每年投入资金不低于矿总产值1%；深入完善矿创新工作室创新激励机制，强化创新工作室创新能力。二、建立产、学、研发平台，培养科技人才在企业生产技术处指导下，深入开展与高校、科技研究院深度合作，建立产、学、研一体化科技研发平台。针对矿井实际问题，与高校、科技研究院联合攻关和技术开发，引进、消化和吸收各种理论和技术为矿所用，为矿绿色矿山建设所用。规划期内，将与北京天地企业联合开展《采空地面积水区下开采》，与呼伦贝尔学院联合开展《井下煤仓煤量探测》和《矿井煤流运输智能化控制系统技术研究》等，以科技促发展，以科技促管理，提升资源综合利用水平，充分发挥科技创新对国家绿色矿山发展引领作用，实现矿煤炭资源科学化利用。三、加强科技结果转化把“科技兴矿”作为一项长久工作来抓，企业每两年举行一次科技大会，总结过去，表彰先进，编制科技大会结果汇编手册。加紧结果转化，将科技结果转化为现实生产力，促进科研攻关不停向深层次发展，向科技要安全、向科技要效益。第四节节能减排一、工艺设备优化、节能发展节能减排，构建完整矿山循环经济产业链。淘汰落后产能，推广机电新技术、新工艺使用，引进智能化煤流控制系统，降低皮带空载时间，探究生产过程控制降低电耗等，逐步实施，到，努力实现吨原煤生产电耗逐年下降。二、废弃物减排与综合利用提升废弃资源重复利用率，加强对废水、煤矸石等综合利用技术研究，较少污染物排放；为确保矿山废水排放达成《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中二级标准，加强对矿井水及生活污水处理设施运行管理，确保污水处理设施稳定运行。同时，在规划期中期，开展《矿井水综合利用研究》，提升矿井水循环利用水平；加强锅炉消烟除尘设备水膜除尘器维护，确保其稳定运行，确保排放废气排放达成《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-）中第Ⅱ时段二类区标准。继续开展矸石综合利用工程，规划期内，实现每年利用煤矸石烧制红砖和发电。同时，深入探索其余矸石综合利用其余路径，实现煤矿开采无废或少废排放。我矿自建矿以来，一直大力发展推行节能降耗工作。从本矿实际出发，立足矿井久远发展，不停加大节能降耗技术改造和技术创新投入，以先进技术，结合本身优势条件，更新先进设备、优质材料选择、提升管理制度等达成节能降耗、节能减排目标，使我矿能够沿着安全、经济可连续化不停发展。现将灵露煤矿在节能工作中采区详细方法和主要任务目标完成情况介绍以下：1、节电方面工作情况在用电管理方面，大力推广使用变频技术，利用高新技术实现节能降耗。我矿主运输系统、提升系统、辅助运输系统、选煤厂生产系统、主通风机全部使用了变频器调速控制设施，降低电能消耗。每年可节约电量10%-20%，降低了吨煤成本与生产成本。2、节水方面工作情况为加大水资源综合利用，一是将矿井水引入绿化管道系统使矿井水得到有效利用，增加矿井水排水利用率；二是将生活污水经污水车间处理后，用于选煤厂降尘、地面绿化；在实现水资源循环利用同时，降低了供水能耗。第五节小区友好建设主要内容：一、深入完善企地协调磋商机制二、连续开展惠民工程，创造友好小区环境……第六节企业文化建设……第五章重点工程主要内容：第一节资源综合利用类工程一、资源综合利用类工程Ⅰ（一）工程名称扎赉诺尔矿区采空地面积水区下开采技术研究项目。（二）工程内容矿井可采煤层分为多层，上部煤层开采后地面下沉形成积水区，当积水区较大时，就形成了地表水，所以下部煤层开采时，不但面临着上部煤层采空区积水威胁，同时也面临着地表采空积水区威胁。采空积水区下安全开采是近水体开采一个类型，近年来伴随科研部门对于采空区水害重视，针对采空区积水提出了“顶疏结合”开采方式，在多个矿井得到了很好应用。本课题将围绕扎赉诺尔矿区地质采矿条件，对扎赉诺尔矿区采空地表积水区下安全开采技术进行研究，经过分析矿井水文地质条件研究矿井采空区积水与含水层之间水力联络，经过数值模拟、相同材料模拟、类比分析等伎俩研究多煤层开采覆岩破坏规律，利用“三图双预测”法划分出地表采空区积水下煤层开采安全区与威胁区，提出针对采空区积水防控方法，确保矿井安全生产。本课题研究结果能够作为扎赉诺尔矿区采空地表积水区下安全开采指导，同时能够解放采空区积水下压煤量，具备主要经济意义与实践意义。项目主要内容以下：1、项目科研依据包含科技意义和应用前景，国内外研究概况、水平和发展趋势；应用理论基础研究课题应阐述学术思想，立论依据，特色或创新之处，主要参考文件目录及出处；推广项目说明结果成熟程度，适用范围，以及结果知识产权等问题。2、课题背景我国煤矿发生水害类型呈多样性。近年来，我国煤矿水害事故主要特点是，水害事故主要发生在乡镇煤矿，透水事故主要水源为老空（窑）区积水及地表水。扎赉诺尔矿区隶属于侏罗系煤田，煤层厚度大、赋存条件好，煤层开采后地表沉陷范围广、深度大，易形成积水坑，对下部煤层安全开采造成了巨大威胁，一旦煤层开次包括到地表积水区，将会对矿井造成突水危害。4月9日陕西省榆林市神木县板定梁塔煤矿发生采空区地表积水透水事故，造成矿井淹井，给矿井造成了极大经济损失。实例表明采空水害是威胁矿井安全开采主要原因，所以针对扎赉诺尔矿区采空地表积水下安全开采进行研究，划分采空地表积水下安全与非安全开采区域，提出针对采空地表积水防控方法，指导矿井安全生产是十分必要。3、应用前景现在国内对于采空区地表积水处理方式仿照地表水处理方式，对于积水区比较大，积水量比较多采空区地表积水往往采取留设防水安全煤岩柱方式，对于积水量比较少采空区地表积水往往采取疏放引流方式，依照积水区不一样特点采取不一样处理方法。本课题依照采空区地表积水距离煤层远近，对煤层开采充水影响程度，提出对应防控方法，形成采空地表积水下安全开采技术体系，对于指导矿井采空地表积水下安全开采具备指导意义，同时能够为矿区类似条件下煤层开采提供技术支撑。4、国内外研究概况1）国外研究现实状况国外水体下采煤大多数采取走向长壁法开采，全部跨落法顶板管理，有时除留设防水煤柱外，还进行超前探水、配置永久水闸门等方法，并辅助岩移水文观察系统进行矿井安全生产指导。采取安全技术方法主要有水砂充填、条带开采、房柱式开采、限厚开采、分层开采等。因为综放开采在国外应用较少，对于综放条件下水体下采煤开展相关研究较少。2）国内研究现实状况在20世纪50年代我国就开始了水体下采煤系统研究和实践，经过多年研究，水体下采煤理论有了长足发展，部分技术己达成国际先进水平。我国水体下压煤和顶板水害普遍存在，学者们依据我国煤矿开采实际，经过借鉴、实践和研究，发展并提出了多个理论。主要有：①“上三带”理论1958年，前苏联学者在《岩层与地表移动》（BHИMИ出版）一书中首次提出采空区覆岩存在垮落带、断裂带和整体弯曲带，即“上三带”理论。1959年，煤炭科学研究院北京开采所成立了水体下采煤组（现天地科技股份有限企业开采设计事业部特采所），研究了“上三带”发育时空规律，并形成经验公式，广泛应用于“三下”开采领域，也是水体下采煤基础理论。②“关键层”理论钱鸣高、黎良杰依照沉积地层层状结构特征，采取定性立体模型和平面应力模型对无断层条件和有断层条件底板突水机制进行了研究，建立了采场岩体KS理论。刘卫群,顾正虎等利用RFPA2D软件建立了采场推进过程中隔水层与关键层耦合模型，经过模拟计算认为：承载关键层对裂隙发育控制作用显著，当顶板存在关键层时，关键层对隔水层保护作用良好；当顶板没关于键层或关键层破坏后，需要强化对中间岩层和隔水层保护与改造。许家林、朱卫兵等，研究了覆岩主关键层位置对导水裂缝带发育高度影响和浅埋煤层覆岩关键层结构分类等。③泛决议分析理论该理论是数学等自然科学与采矿和地质等工程科学相互交叉结合发展起来决议理论。在煤矿水害预测预报领域，常利用含糊数学理论、灰色理论、ANN、随机分析等决议分析方法，将顶底板水害作为决议目标，而与之相关各个地质采矿原因为决议要素，针对复杂非线性矿井水害问题，依据不一样分析模型，给出独到分析预测结果。国内具备代表学者有王树元（1989）、许延春（1993）、靳德武（1993）、张大顺（1996）、郑世书（1996）、李富平（1997）、武强（1997）等。④“三图双预测”法该方法由中国矿业大学武强教授创建，它针对煤矿顶板水害发生机理与特点，从含水层富水特征和覆岩冒裂安全角度分析矿井水文地质条件和突水危险性，并模拟预测矿井在自然状态下涌水量和采矿扰动条件下涌水量。“三图双预测”法是GIS技术在煤矿顶板水害方面成功应用，中国矿业大学王永红，沈文，刘颖，孙亚军，徐智敏等研究了利用GIS技术危险性分析，天地科技股份有限企业开采事业部刘鸿泉利用GIS技术进行了水体下采煤可视化空间分析。⑤水体下控水采煤技术煤炭科学研究总院开采设计研究分院康永华研究员，针对水体下采煤特点，提出了包含控水采煤预测、监测、控制和设计技术。预测包含涌水量大小和涌水形式预测、覆岩破坏形式和破坏高度预测；监测包含地下水动态实时监测、覆岩破坏动态监测、采场管理及支护效果实时监测等；控制包含覆岩破坏高度及破坏程度控制、工作面涌水量及涌水形式控制；设计包含依照采煤工作面所能够承受涌水量和涌水形式设计合理安全煤岩柱等。5、研究内容和预期结果本课题主要针对扎赉诺尔矿区采空地表积水区下安全开采进行研究，依照采空地表积水赋存特点，提出矿井采空地表积水下安全开采防控方法，主要研究内容以下：1）系统分析矿井水文地质条件，研究采空地表积水与含水层之间水力联络，建立地表积水与煤层之间空间结构关系，分析采空地表积水未来时间与空间上改变趋势；2）利用数值模拟、相同材料模拟、类比分析等伎俩对多煤层重复开采覆岩破坏规律进行研究；3）结合国内外研究结果，分析采空地表积水对煤层开采充水影响，利用“三图双预测”法划分出地表采空区积水下煤层开采安全区与威胁区，为矿井防治水方案制订和涌水量预测技术研究提供理论依据；4）研究矿井防治水关键技术，总结得出适适用于该地域综合防控水技术体系，提出采空地表积水区下安全开采技术方案，实现矿井安全生产与经济效益相统一。6、技术关键1）利用数值模拟、相同材料模拟、类比分析等伎俩对多煤层重复开采覆岩破坏规律进行研究；2）研究矿井防治水关键技术，利用“三图双预测”法划分出地表采空区积水下煤层开采安全区与威胁区，总结得出适适用于该地域综合防控水技术体系，提出采空地表积水下安全开采技术方案。（三）项目实施年限～；分期开展。（四）项目负责部门项目标负担单位为扎赉诺尔煤业有限责任企业灵露矿。（五）投资金额扎赉诺尔矿区采空地面积水区下开采技术研究经费概算，其总费用120万元，其中研究人员薪酬27.6万元，燃料、材料和动力费7.6万元，设备购置、折旧及使用维护费9万元，软件等无形资产摊销费12万元，结果论证及评审费21万元，外委试验费16.4万元，其余费用26.4万元。（六）预期效益1、得出多煤层重复开采覆岩破坏规律；2、总结得出适适用于区域综合防空水技术体系，提出采空地表积水下安全开采技术方案；3、解放采空地表积水下压煤量，确保矿井合理安全开采。第二节环境治理类工程……第三节科技攻关类工程项目一：（一）工程名称矿井煤流运输智能化控制系统技术研究。（二）工程内容1、项目概述灵露煤矿采区运输系统主要由顺槽皮带2台，采区皮带1台组成，此次主要针对煤流线胶带机实现集中控制，并依照煤流负荷自动调整皮带运行速度，实现节能降耗、减员增效目标。系统要求采取视频和超声波煤量检测方式对胶带运输机物料负载情况进行检测，融合机器视觉数据、非接触性测距数据以及胶带机运动状态实现胶带运输机物料负载数据以及物料在运输胶带上分布情况测量。控制皮带机参数：1）顺槽皮带机数量：2台胶带机型号：DSJ120/160/2×500；额定运输量：Ｑ＝1600吨/小时；带宽：Ｂ＝1200毫米；带速：Ｖ＝4米/秒；每台整机长：Ｌ＝1650米；2）一采区钢丝绳芯胶带机数量：1台输送量：Q=1200t/h带宽：B=1200mm装机长度：L=1000m带速：Ｖ＝4米/秒；2、系统组成系统主要由地面井下监控系统和集控中心组成。为实现煤流运输系统集中控制，系统配置1台隔爆兼本安控制机和1台TH11本安操作台作为集控中心。每条皮带利用原控制机完成皮带启停及保护。全部控制机利用光缆通信联网。集控中心向地面集控中心提供数据公布接口。井下设置一台操作台，用于人机交互，显示胶带机各个设备运行情况以及故障报警，显示器嵌于本安操作台内，同时可对煤流线进行井下集控操作。本安操作台面板上设置控制按钮及转换开关，完成皮带就地控制功效。该系统采取视频和超声波煤量检测方式对胶带运输机物料负载情况进行检测，融合机器视觉数据、非接触性测距数据以及胶带机运动状态实现胶带运输机物料负载数据以及物料在运输胶带上分布情况测量。每条皮带配置1套载荷分布监测装置，包含载荷分布传感器（智能视频装置与超声波测距探头）载荷分布传感器安装于皮带落煤点，采集皮带区域载荷数据。载荷分布监测装置能够检测各条胶带机运输物料总量及运输物料分布情况，系统依照各条胶带物料运输情况自动调整胶带机启停，在具备调速接口驱动系统时，能够依照物料运输及分布情况自动调速。在胶带机转载点安装智能堆煤传感器，检测转载点堆煤情况，智能堆煤传感器采取视频识别技术，检测可靠、预防误动作。地面集控室设置一台集控计算机，用于人机交互，显示胶带机各个设备运行情况以及故障报警。3、系统功效主煤流运输集控系统有两种控制操作方式，即控制室集中控制操作和现场单机就地操作方式。控制室集中操作方式是本系统主要操作方式，现场单机就地操作方式主要用于设备调试和维护。集控优先，集中操作方式可分为“集中-单机”及“集中-自动”两种。“集中-单机”方式：即经过计算机键盘或鼠标，实现对单台设备起停控制。在此种方式下，设备之间联锁关系能够方便地设定或取消。该方式主要用于设备试运行和检修，也能够作为正常生产时补充操作方式。“集中-自动”方式：即经过计算机键盘或鼠标，选择适合工艺流程，实现选定流程内工艺设备自动起、停（逆煤流启系统、顺煤流停系统）。此种方式下，设备之间存在联锁关系。在生产过程中，当出现需要短时间停顿某设备运行而又不希望因联锁关系造成其余设备随之停顿时，可在设备运行中方便地对该设备进行联锁设定或取消。现场单机操作：现场设备附近均设置就地操作台，实现单台设备起停控制，该操作方式主要供单机调试、维护使用。现场集控操作台：对于一条煤流线，能够经过现场集控操作台，一键控制设备启停，也能够单台启停，并经过操作台上显示器监视该煤流线胶带机各个设备运行情况以及故障报警。数据采集功效：系统经过PLC及PROFIBUS总线通讯网络可方便地采集现场设备开/停及故障状态、设备电流等实时数据，统计主要设备运行时间（为安排设备检修提供参考依据）、故障状态等，实时数据参加系统控制。系统管理:为确保安全生产，集控软件设置用户登陆界面，对不一样登陆人员设置不一样权限，并对登陆人员做操作统计。系统节能增效功效:煤流线协同控制系统，在无人工干预情况下，能够依照输送胶带机间搭接关系、胶带机载荷情况，自动实施对输送设备开启、停顿等控制。实现集胶带机顺煤流开启、顺煤流停顿。变频驱动胶带机，可依照胶带机载荷检测实现无煤待机，煤少慢运、煤多块运智能运行。在胶带机转载点智能堆煤传感器，检测转载点堆煤情况，智能堆煤传感器采取视频识别技术，检测可靠、预防误动作。4、相关技术国内外研究现实状况1）远程集中控制现实状况现在为了降低工作强度，实现无人、少人应用需求，国内外一些矿井开展了胶带机集控系统建设。集控系统主要有电控部分和视频监控两部分组成，在完成各胶带视频图像信息化采集同时，由胶带机司机经过主站对各分站进行集控和分控。每部胶带设置分站一台，控制台、扩音电话、防爆摄像仪共同组成一个相对独立单元，各单元和主控单元共同组成集控系统。电控部分由控制主站、控制分站、各保护传感器、扩音电话和料流检测传感器组成，用于胶带顺料流节点状态、开启、运行、故障、停顿各步骤集中和分布控制。视频监控部分由防爆计算机、防爆摄像仪和交换机组成，用于视频图像采集和显示。然而，现在集控系统，只是胶带机将控制按键从运输现场移到了地面指挥中心。井下现场还存在着固定岗位工作人员。固定岗位工作人员工作观察胶带机运行是否正常，是否存在着紧急情况。所以，现在胶带机集控系统无法实现无人值守、经济运行协同控制。2）影响无人值守问题分析①供电造成不能撤人原因胶带机在开启过程中，因为电机开启时，对于电网可能产生2～3倍冲击电流，开关综合保护装置检测到冲击电流后，依照保护策略断开接触器，致使开启失败。此时，现场固定岗位工需要复位开关（合闸）,重新执行起动策略。②单机控制不可靠造成不能撤人主运煤流线现场胶带运输机，在开启、停顿状态中，因为工况极其复杂，造成经常会在开启、停顿以及运行过程中出现各种各样问题。比如，胶带机驱动系统存在着各种不一样组合方式，有电机直接开启、耦合器驱动、变频器驱动等。这些驱动方式特征不一样就决定了在开启过程中控制方式不一样。以重载开启为例，重载开启过程中需要考虑到驱动起动力矩，胶带机能够承受起动力矩等原因，而这一系列原因都需要对现场工况完全清楚之后才能够决定怎样动作。在现场，需要人员来执行。③运输紧急工况造成不能撤人原因分析胶带输送机保护控制系统实现是胶带机异常工作状态检测，当胶带输送机处于工作状态时，经过急停闭锁、打滑（超速）、跑偏、断带、纵撕、堆煤（堵塞）、满仓、超温、洒水（防尘洒水、超温洒水）、烟雾、张力下限等多项保护保障胶带输送机设备安全以及人员安全。不过现场保护还存在着一些由现场原因造成检测机理上问题。比如堆煤现象，堆煤会造成现场出现火灾或者损坏胶带。胶带机保护系统中现在包含了胶带机堆煤保护，现在所使用堆煤传感器由触碰原理实现以及电极原理实现。④现场网络覆盖不完全，造成现场巡检人员信息获取支撑不足主运煤流线现场以太网覆盖至机头位置，胶带机沿线并没有网络覆盖。采取无人值守、有些人巡检主运煤流线协同控制系统现场需要随时获取巡检范围内机电设备工作情况，主运煤流线经过无线网络向巡检人员手持设备上推送机电设备紧急参数与工况。这些都需要具备全覆盖无线网络支撑。现在煤矿井下还没有实现上述网络覆盖从而造成支撑数据无法送达至井下巡检工作人员。⑤现场感知能力不足造成无法实现协同控制系统协同控制系统需要掌握现场设备信息、环境信息以及动态物料运输信息。协同控制系统依照现场设备状态、环境状态以及物料运输状态，调用协同控制策略，实现沿线各运输子设备协同控制。从而实现无人值守、经济运行目标。现在在物料运输环境，缺失物料运输状态检测。各子运输设备上运输多少物料，主运输线上下流各子运输设备上运输物料情况，上下流设备工作状态，是否存在着安全隐患信息都严重缺失，从而造成协同控制系统无法实现。所以，有必要开展本项目标研究，处理矿山生产主运输系统中存在着能够影响实现无人值守、经济运行主运输协同控制系统各个原因，破解存在于主运输环境中影响安全生产难题。5、项目技术研究工作目标1）项目目标本项目标目标是研制一套用于矿山生产煤矿井下无人值守主运输系统，自动将胶带机常规保护监测及运行工况上传，实现地面远程控制，同时对主运沿线各机电设备协同控制，实现运输线上下游设备联锁，实现煤矿井下主运输线无人值守、有些人巡检目标，实现主运系统经济运行。2）项目任务①研究多参数融合技术，研制一套载荷分布检测装置，处理主运输载荷监测问题。本项目在研究多参数融合载荷分布检测技术基础上，开发一套融合机器视频、非接触式测距以及运动积分数据载荷分布检测装置，用于胶带输顺（逆）煤流起车、顺煤流联锁停车以及依照载荷分布情况调整胶带机运行速度控制。②基于载荷分布检测胶带机控制策略研究，处理主运系统启停需要人员操作问题。本项目针对胶带机不一样负载开启、停顿特点，研究不一样载荷下胶带机启停控制策略，处理胶带运输机现场开启时对操作人员依赖问题。③基于多参数融合堆煤检测装置研究，处理主运堆煤检测问题。本项目研究基于多参数融合技术现场堆煤现象可靠检测装置，开发一套融合现场视频数据、电极式堆煤检测数据以及传感器失效状态数据能够可靠获取现场堆煤现象检测堆煤检测装置，该装置用于胶带输送机无人值守条件下单机保护系统。④协同控制策略研究，处理主运输协同控制问题。本项目研究基于胶带机运输煤量检测协同控制策略，该策略依照各条胶带机上负载煤量自动调整各胶带机运行速度，而且能够与综采工作通信，控制采煤机联动，从而实现煤矿主运输协同控制系统。6、技术方案论证、产品设计和工艺试验、软件编程原理、试验测试数据或计算结果；形成论点和导出结论等1）载荷分布检测装置①技术方案论证a、测量点物料有没有经过超声波探头测距实现，记忆空皮带时测距初始值，有料时距离变短、则判断胶带机上有物料。b、胶带机上载荷测量方式考虑载荷分布传感器使用场所以及用途，传感器经过测量物料高度来近似量化当前胶带机上载荷（即以高度代替体积）。经过将胶带机分为多段，对每段上物料量经过测距积分，近似量化物料载荷量，最终多段求和求得整机载荷量。c、机器视觉测宽采取机器视觉技术实现对胶带运输机实时负载物料宽度采集，与超声波传感器数据融合，深入得到采集数据。d、胶带机距离信号采集实现动态胶带机载荷分布是经过在胶带机上安装霍尔探头来现。已知霍尔器件运动一圈时胶带机所走过距离，经过信号处理板采集其转圈数即可测算出胶带机运行距离，配合测距高度即可估算出载荷分布。YZSG18矿用胶带机载荷分布检测仪（以下简称载荷分布传感器），可测量当前胶带机载荷量，能定性反应该前胶带机上载荷分布情况。载荷分布传感器由测距单元、位移检测单元、视频检测单元三部分传感探头以及信号处理单元组成。其检测示意图见图1。图1 载荷分布传感器检测示意图传感器经过测距方式检测当前物料高度，经过视频方式检测当前物料在胶带机上宽度，二者冗余得到当前物料近似截面，如图1中右侧虚线三角形。经过计算近似计算此三角形界面，从而定性当前物料瞬时运输流量。经过位移检测探头检测胶带机走过距离，对胶带机长度距离上流量（近似截面）积分可得到整条胶带机上煤量；经过内部记忆功效，可描述整条胶带机上物料分布情况。传感器由超声波探头、霍尔探头、信号处理板、显示四部分组成。超声波探头用于测量胶带机上单点物料高度；霍尔探头用于测量胶带机所走过位移；经过信号处理板对上述两探头采集信号处理得出载荷分布数据。超声波探头安装固定后需要记忆初始探头到空载胶带机底部距离，考虑到超声波为扇形测距，所以需确保固定后探头能准确反应测量点物料高度，而不被弧形胶带机所干扰，所以设计带固定长度移动节安装杆，当探头上下移动距离与显示改变距离相同时，则说明安装位置正确，可固定安装位置。现场固定支架主要为了固定超声波探头，现场胶带机支架通常分为圆管跟槽钢，安装支架设计原理基本一致，都采取抱箍形式，若是圆管则可采取两个U形抱箍。现场支架安装时可添加橡胶垫确保固定牢靠，若安装支架晃动可造成测量不准确。考虑支架稳定性，安装支架防止使用扁铁形式，通常采取角钢增加支架稳定性与强度。以下列图。图2固定方法2）堆煤监测装置①技术方案论证经过一台智能视频分析服务器，对煤矿现场采集到视频序列进行数据挖掘与图像分析，实现各种智能检测功效。本项目中将图像分析技术引入到煤矿井下皮带堆煤检测装置中。因为皮带头落煤点发生堆煤事故时，在皮带头落煤点会有大量煤块发生堆积，此时落煤点处图像会发生显著改变。所以可在皮带头落煤处斜上方适宜位置安装矿用摄像机，利用皮带头堆煤事故发生前后图像特征变换进行实时监控。检测落煤点显著图像改变。图3示意摄像机安装位置与角度。图3皮带堆煤检测摄像机安装方式皮带堆煤检测算法是在图像预处理基础上，利用计算机视觉分析技术准确提取皮带监控视频中落煤形态特征，并在此基础上分析和判断落煤点煤是否形成堆砌形态，发觉形成堆煤及时预/报警，将图像识别产生堆煤报警与现场堆煤传感器数据进行融合判断，深入提升堆煤检测准确率。同时结合现场湿度检测数据判断是否已经出现喷雾、洒水以及粉尘浓度传感器判断摄像机图像是否可能出现图像含糊从而引发误动作，深入提升检测效果。②设计a、算法原理皮带堆煤检测算法在图像预处理基础上，经过背景差分方法提取皮带监控视频中落煤形态特征，滤除噪声影响，分析落煤形态改变趋势。b、背景建模背景建模有很多方法，本项目采取效果很好且效率相对较高均值法，即任意像素点背景信息由序列图像中对应像素点颜色均值来确定，如式(1)所表示：(1)表示第k帧图像，表示背景图像。因为煤矿井下光照较为恒定，所以通常选取前一百帧静态画面图像，取平均后作为背景模型图像。c、前景提取依照运动物体和场景中静止背景在亮度、色度上不一样，将图像序列每一帧图像与背景图像作差，然后二值化，就能够得到每一帧前景目标d、阈值选取对于不一样光线背景下差分图像，用固定阈值T去进行二值化处理显然不能对每一帧图像都达成很好效果。希望得到阈值不但能够将目标从背景中分离出来，而且要能依照不一样图像来智能地选取。e、堆煤判断假如落煤点堆煤面积连续增加累积一定时间，则判断为堆煤，同时计算堆煤占空比与设定阈值判断，超出阈值立刻报警并输出控制信号。f、数据融合将视觉传感所给出堆煤报警信号与现在堆煤传感器数据进行比对，再结合现场环境湿度传感器数据深入判断是否出现堆煤现象。3)协同控制策略①技术方案论证本项目研究基于胶带机运输煤量检测协同控制策略，该策略依照各条胶带机上负载煤量自动调整各胶带机运行速度，而且能够与综采工作通信，控制采煤机联动，从而实现煤矿主运输协同控制系统。②系统设计a、系统通信连接附图系统通信连接图传感器、分布式IO、单机电控等外部系统以物理位置就近标准接入协同控制器。b、系统软件架构协同控制软件分为以下四层：协同控制层、输送模型层、协议驱动层、通讯库层，各层包含模块详见下列图。附图软件架构图4)课题研究工作取得成绩：包含创新点、独到看法、与同类技术比较先进性等。本项目标创新点有：①经过载荷分布检测装置经过低成本方式实现载荷测量，并描绘了载荷分布情况，满足现场皮带智能调速、系统智能控制需要，同档位价格现在市面上尚无达成本产品功效传感器。②首次提出以视频分析方法检测皮带搭接处堆煤状态，以非接触、无损耗方式工作，代替传统料流传感器、堆煤传感器，降低探头损耗带来更换维护工作量，防止碰击产生火花安全隐患，提升检测准确度。5)研究结果对行业、本单位经济发展和科技进步作用煤矿主运煤流线协同控制系统将企业从现在胶带机监控保护产业全方面带向煤矿生产主运输线控制产业。同时，协同控制系统研发响应了国家“机械化换人、自动化减人”行动路线，协同控制系统应用，现场将不需要配置固定岗位工作人员。载荷分布检测装置经过低成本方式实现载荷测量，并描绘了载荷分布情况，满足现场皮带智能调速、系统智能控制需要，同档位价格现在市面上尚无达成本产品功效传感器。产品功效创新，价格低，满足现场煤流启车以及智能调速需要，另外配套系统完成智能控制时可增加传感器软件销售，相对于单一功效产品具备很大优势。本项目也是探索智能视频分析技术在煤矿行业应用先例，是实现高产高效智能化煤矿技术基础，是推进当代煤业向智能化、少人化发展主要伎俩，它标志着我国煤矿智能化建设上了一个新高度，并预示我国智能煤矿建设在今后发展中有序可循。（三）工程负责部门项目标负担单位为扎赉诺尔煤业有限责任企业灵露矿，负责工程论证、设备选型、安装、调试和总结、分析，天地（常州）自动化股份有限企业负责提供技术支持和技术指导。（四）投资金额和预期效益1、投资金额本项目现在正处于实施阶段，科研和设备费用为72万元。2、预期效益项目实施后，降低灵露矿职员劳动强度，改进作业环境，有利于安全生产，提升劳动效率。项目二：（一）工程名称灵露煤矿地面生产系统皮带集中控制系统技术研究。（二）工程内容对地面筛选皮带机集中控制系统进行了完善，皮带机集中控制系统包含三种控制操作方式，即集中自动控制，单机手动控制及就地单机控制，同时将设备各类保护、皮带机启停语音报警功效、监控系统融入到皮带机集中控制系统中，实现了地面筛选皮带机集中控制。1、煤矿介绍扎赉诺尔煤田属侏罗统扎赉诺尔群（J3），井田上覆第四系，厚度10～25m，以粉砂、砂砾为主，夹不连续粘土透镜体。煤系地层厚1100m，上部为伊敏组，平均厚度370～380m，主要含Ⅰ、Ⅱ煤层群，岩层以粉砂岩、细砂岩为主；下部为大磨拐河组，厚度380～400m，主要含Ⅲ、Ⅳ煤层。灵露矿时由哈尔滨设计院设计、中铁二十九处施工一座年设计能力为3Mt/a大型矿井。灵露煤矿含煤地层分两个煤组，上部为伊敏组，下部为大磨拐河组;两个煤组共含四个煤层群，伊敏组含Ⅰ、Ⅱ两个煤层群，大磨拐河组含Ⅲ、Ⅳ两个煤层群，平均含煤系数0.046。2、矿井布置主、副斜井井口均设在地面现有灵露矿工业场区内。风井采取斜井方式，井口位置设在工业场区外83-32钻孔附近，主斜井井口东南方向约600m处。井田开拓方式为斜井开拓方式。3、主要井巷用途依照开拓布置，矿井移交生产时建成三条井筒，分别为主斜井、副斜井、风井。主斜井：担负煤炭提升任务并兼作辅助进风及安全出口。井筒坡度13°47’，提升方位角324°30’,井筒全长1199.6m；井筒净宽3.7m，净断面12.4m²。掘进断面：表土段19.9m²，基岩段18.7m²。表土段采取钢筋混凝土支护，基岩段采取钢支架+喷射砼支护。井筒内布置钢丝绳芯强力胶带运输机，敷设消防洒水管路。副斜井：担负升降人员、运输材料及设备提升任务并兼作主进风井及安全出口。井筒坡度为13°36’，提升方位角324°30’,全长920.720m；井筒净宽4.2m，净断面14.0m²。掘进断面：表土段22.4m²，基岩段21.2m²。表土段采取钢筋混凝土支护，基岩段采取钢支架+喷射砼支护。井筒内布置消防洒水管路以及动力、通讯、信号等电缆。风井:井筒坡度25°，方位角324°30’,井筒全长486.254m；井筒净宽4.2m，净断面14.0m²。掘进断面：表土段22.4m²，基岩段21.2m²。表土段钢筋混凝土支护，基岩段采取钢支架+喷射砼支护。井筒内设有防火注砂管路及消防洒水管路，作为全矿井专用回风井并兼做矿井安全出口。4、矿井运输系统介绍1）井下原煤运输系统井下原煤运输线路为：首先由工作面SGZ1000/1400型前、后部刮板输送机将原煤运至SZZ1200/700型转载机，后经PLM3500型破碎机破碎再进过两台DSJ120/160/2×500型右三片上巷胶带输送机运至DTL120/120/2×500型采区强力胶带输送机，经过井下煤仓将原煤运至主斜井强力胶带机。2）矿井地面运输系统矿井地面生产系统位于主井工业广场，井下原煤经主井运输胶带机运至地面后，进入XCG-50/24型50mm齿辊筛进行筛分，筛分颗粒度为50mm，筛上物进入TD6S1型手选皮带机（两台），经手工筛选后进入HL2PG5-300型双齿辊破碎机，经破碎后筛上物由DT‖-1000上仓块煤运输胶带机运入块煤煤仓，筛下物进入DT‖-1200型短混煤运输胶带机。DT‖-1200型短混煤运输胶带机将混煤经DT‖-1200型上仓混煤运输胶带机运至SGB-1400/315型配仓刮板机后装入混煤煤仓。产品仓储能力共计24000t：产品储存包含1座6000t块煤仓，3座6000t混煤仓，地面储煤场一处，占地面积7742平方米。煤炭由DTL—200/500/315型仓下水平运输胶带机运至DTL—200/500/2x500型装车栈桥运输胶带机后，经ZKD100/300-5000型快速自动定量装车系统装入火车车辆后外运。5、运输系统改进前状态1）运输系统开启方式由上一级设备开启后，下一级设备再行开启，由电话与下级设备进行联络。如：主强力胶带机开启后，主强力胶带机司机经过电话通知胶带下山强力胶带机司机开启胶带下山强力胶带机开启，再由胶带下山强力胶带机司机经过电话通知顺槽一台胶带机司机开启顺槽一台胶带机，如这类推一级通知次一级设备开启。2）运输系统停机方式由次一级设备停机后，上一级设备再行停机，由电话与上级设备进行联络。顺槽二台胶带机停机后，胶带机司机立刻经过电话通知顺槽一台胶带机司机进行停机，顺槽一台胶带机司机接到电话停机后立刻经过电话通知采区强力胶带机司机进行停机操作，如此次一级向上一级联络进行次序停机。6、原运输系统缺点和改进方案1）主井尾拉力传感器改进存在问题：主井尾拉力传感器只显示拉力数值没有判断拉力是否超限功效，不符合“煤矿安全规程”关于皮带保护相关要求，需要人工监视拉力值，存在安全隐患。改进结果：利用西门子300编程软件编写皮带涨紧力下降PLC保护程序，并在上位机组态软件显示拉力传感器数值和动作情况、报警、故障统计。2）主井机尾煤仓放煤改进存在问题：主井机尾煤仓放煤，由集中控制室监控员监视主井皮带负荷情况，依照监控到结果经过电话通知主井尾给煤机司机操作液压插板开度和给煤机运行频率。煤质发生改变时，皮带符合情况改变较大，电话通知不及时、给煤机司机不了解情况，放煤量过大易造成皮带超载至皮带压死；放煤量过小易造成皮带机欠压井底煤仓仓满。改进结果：依照现场实际情况决定，使用MM4AD型矩形PLC、昆仑通态触摸屏及组态软件、直线位移传感器、以太网交换机、光电转换模块等，在主井机尾给煤机处增加一件触摸屏监控分站，铺设光纤接入全矿以太环网，增加PLC分站对一下信息进行采集并显示，使给煤机司机动态全程掌握生产系统状态相关信息。①主井皮带机四台电动机负荷情况②监控整条皮带机、皮带保护是否有故障③监控底煤仓煤位、下级皮带运行情况④给煤机液压插板开度和给煤机故障状态⑤运行状态负载情况和运行频率3）皮带机变速、调速改进存在问题：依照生产情况，主井皮带机依照实际生产情况需要经常进行皮带转速调整。这需要安排电工进行人工修改驱动皮带机变频器参数，参数修改内容较多，人员技术水平不一。曾发生过因参数设置不正确造成变频器不工作，影响生产时间三个小时事故。改进结果：依照实际情况决定，采取西门子模拟量输出模块等设备，更改变频器控制方式，主井PLC控制分站增加模拟量输出，模块由原来变频调速控制参数修改，变更为PLC模拟量控制无极调速，编写PLC模拟量调速程序，并能够在监控室上位机任意设置皮带机转速，使调速愈加方便、快捷。取消了人工更改变频器设置参数，防止了人为失误发生。4）语音信号及通讯联络存在问题：皮带集中控制开启时，需要在设备开启前打三分钟预警点铃，通知相关人员设备开启必须离开生产机械设备，原设备配置声光报警器声音小、作用范围不大，不能很好起到警报作用，易给人员造成误判断，需要更换大功率报警器。且整个生产系统载线较长，生产、检修、指挥调度人员经过固定电话不能很方便进行联络，轻易影响生产和造成人身伤害事故发生，需要整个生产系统全部人员信息交流及通话无死角。改进结果：依照实际情况决定，在全套生产系统上增加天地常州自动化生产控音电话系统（详细操作为：编写皮带保护语音报警程序，修改控音电话、语音报警内容及皮带预警铃音内容），使生产、检修、生产指挥人员信息交流及时准确，利用控音电话系统附带功效全线传输。设备启，动预警铃音通知设备附近人员离开设备及危险区域。将皮带保护对应故障以警示语音方式全线广播，使集控室监控人员、生产指挥人员、设备司机、检修人员能够及时了解设备故障原因，并能够及时作出对应处置方案。5）除铁器改进存在问题：在生产中主井强力胶带机机头永磁带式除铁器要对原煤中存在铁器进行除铁作业，必须要配置除铁器司机一名对除铁器进行操作和监视除铁器作业。因为使用频繁且杂物较多。除铁器皮带破碎严重，每隔2个月就需要对除铁器进行一次皮带更换作业，每次需要更换皮带约15米。且更换除铁器皮带比较困难，需要5至6名工人连续工作36小时（包含皮带硫化后监护时间）才能更换完成。即影响检修时间也浪费材料配件同时还增加了共人劳动强度。改进结果：为了处理除铁器皮带破损严重这一问题，设计了除铁器定时、连锁和特殊情况下手动开启控制程序（由西门子编程软件编写了除铁器PLC控制订时程序，手动自动控制程序，连锁程序。加装了昆仑通态触摸屏组态软件）。并可在上位机触摸屏操作除铁器运行时间、停顿时间、启停控制。除铁器由原来全程人工控制运行变为定时、间歇运行，而且和主井强力胶带机进行联控，取消了除铁器操作人员。在不影响除铁器效果情况下，降低了除铁器运行时间，降低了设备无须要磨损。使得除铁器皮带有原来2个月一更换，变为至自从上次更换后至今没有进行过更换（时间间隔为23个月左右），节约了材料支出。除铁器日常运行时间只有原来几分之一，由原来时常运行变为了现在按需运行。节电效果显著，节约了宝贵检修时间，大大降低了工人劳动强度。增加了除铁器监控摄像头，信号传递至集控室，由监控人员全程监控除铁器运行状态及除铁效果。6）上仓分仓刮板机改进存在问题：上仓分仓刮板机分仓闸板是由人工手动控制，集中控制室，不了解配仓闸板开关情况和实际配仓情况，只能经过电话与分仓刮板机司机了解实际情况。原有料位计为雷达料位计，在生产中干扰较大时，轻易发生失真提供廖伟情况不准确，需要工人使用线绳进行人工确认。改进结果：依照生产实际情况选取了重链式料位计，取消了人工测量，并在集控室上位机电脑上组态重链式料位计控制单元。使集控人员在需要确认仓位时能够自动测量料位，并在电脑上显示仓内料位情况。编写料位计闸板控制程序、闸板开度和限位程序，由集控室对料位计、闸板开度、煤仓料位进行信息采集和控制。7）回煤、落煤、装储装车系统改进存在问题：没有实现集中控制时回煤皮带机、落煤皮带机、装储装车系统使用人员较多，操作司机对皮带机负荷情况、皮带