創(chuàng)新點(diǎn)

（1）基于三級(jí)模塊化架構(gòu)與多級(jí)壓力補(bǔ)償機(jī)制，建立遠(yuǎn)距離氣力輸送系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，揭示氣固兩相流在變徑管道內(nèi)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定輸送規(guī)律。

（2）研究干混料粒徑分布與氣流速度對(duì)管道沿程壓力損失的影響機(jī)制，分析稀相輸送條件下顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與系統(tǒng)能耗的關(guān)聯(lián)特性。

（3）從系統(tǒng)架構(gòu)與控制策略角度闡明模塊化中轉(zhuǎn)站與智能協(xié)同平臺(tái)在提升輸送效率與降低人工依賴方面的協(xié)同作用，揭示全封閉輸送對(duì)作業(yè)環(huán)境與綜合成本的優(yōu)化機(jī)制。

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井地遠(yuǎn)距離物料綠色智能氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

作者：王峰, 徐慧剛^1,2, 胡勝勇, 荊保平, 趙福星, 王博, 金廷旭

單位：1. 山西新元煤炭有限責(zé)任公司; 2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 安全工程學(xué)院; 3. 太原理工大學(xué) 安全與應(yīng)急管理工程學(xué)院

引用格式：

王峰，徐慧剛，胡勝勇，等. 井地遠(yuǎn)距離物料綠色智能氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 綠色礦山，2025，3(3)：69?80.WANG Feng，XU Huigang，HU Shengyong，et al. Design and application of green intelligent pneumatic material transport system for long-distance transportation in underground wells[J]. Journal of Green Mine，2025，3(3)：69?80.

摘要

煤礦井下傳統(tǒng)噴漿與充填材料運(yùn)輸工藝普遍存在工藝不連續(xù)、轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)冗余、人工依賴度高、長(zhǎng)距離輸送穩(wěn)定性差及維護(hù)成本高昂等問(wèn)題，這些問(wèn)題導(dǎo)致“前掘后修、反復(fù)失穩(wěn)”的惡性循環(huán)，并加劇采掘銜接緊張?；诖耍ㄟ^(guò)分析目前井下智能化運(yùn)輸需求，首次基于國(guó)產(chǎn)化技術(shù)研發(fā)出一種井地遠(yuǎn)距離綠色智能氣力輸送系統(tǒng)，采用“地面站?中轉(zhuǎn)站?工作站”三級(jí)模塊化架構(gòu)，結(jié)合多級(jí)壓力動(dòng)態(tài)補(bǔ)償機(jī)制與稀相氣固兩相流優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超遠(yuǎn)距離干混料的高效密閉輸送；通過(guò)預(yù)混料精準(zhǔn)計(jì)量與末端噴涂工藝，優(yōu)化了物料級(jí)配與混合均勻性，顯著降低了噴漿回彈率；依托工業(yè)以太網(wǎng)與5G雙模通信技術(shù)，構(gòu)建了集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、路徑動(dòng)態(tài)規(guī)劃、設(shè)備智能診斷于一體的遠(yuǎn)程協(xié)同控制平臺(tái)，形成了“地面儲(chǔ)料?井下增壓?移動(dòng)終端”三級(jí)調(diào)控輸送體系。潞安新元煤業(yè)工程應(yīng)用結(jié)果表明：相較于傳統(tǒng)膠輪車運(yùn)輸方式，該系統(tǒng)年噴漿量提升106%，綜合成本降低41.2%，單工作面用工數(shù)量減少80%，并兼具全封閉、低能耗、少人化技術(shù)優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化設(shè)備集成，為煤礦長(zhǎng)距離開(kāi)采的智能化支護(hù)與綠色安全高效生產(chǎn)提供了創(chuàng)新解決方案。

部分圖片

圖1 氣力輸送系統(tǒng)技術(shù)功能

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成示意

圖3 技術(shù)路線

圖4 地面站設(shè)計(jì)示意

圖5 壓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意

圖6 中轉(zhuǎn)系統(tǒng)示意

圖7 噴漿系統(tǒng)示意

圖8 管道示意

圖9 控制系統(tǒng)示意

圖10 控制界面示意

圖11 不同粒徑顆粒的壓力損失與速度關(guān)系

圖12 不同管徑條件下壓力隨輸送距離變化曲線

圖13 三級(jí)分級(jí)控制示意

第一作者

王峰，男，山西沁縣人，高級(jí)工程師，主要從事煤礦安全生產(chǎn)管理工作。

通訊作者

胡勝勇，教授、博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事礦山災(zāi)害防治、職業(yè)健康與資源化利用等方面的理論、材料及裝備研究與應(yīng)用。三晉英才計(jì)劃科技創(chuàng)新領(lǐng)域領(lǐng)軍人才、山西省高層次人才省部級(jí)領(lǐng)軍人才、山西省高等學(xué)校優(yōu)秀青年學(xué)術(shù)帶頭人、山西省“三晉英才”支持計(jì)劃青年優(yōu)秀人才等，兼任炭行業(yè)“煤資源科學(xué)開(kāi)發(fā)”工程研究中心常務(wù)副主任、中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)第六屆青年工作委員會(huì)委員、煤與煤層氣共采全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高級(jí)專家等職務(wù)。

研究方向

煤礦智能綠色高效開(kāi)采

主要成果

解析了多源煤基固廢成分與礦物相結(jié)構(gòu)，明確了多種活化手段協(xié)同激發(fā)活化機(jī)制，研發(fā)了以煤基固廢為主的裂隙堵漏風(fēng)自愈合、巷道圍巖低碳膠凝噴漿、柔性流體長(zhǎng)效封孔、速凝強(qiáng)滲固結(jié)注漿材料，形成“原料配伍-性能調(diào)控-工藝優(yōu)化-效能評(píng)估”適配性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)井下綠色協(xié)同綜合循環(huán)多場(chǎng)景利用。

策劃丨常明然

責(zé)編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡(jiǎn)介

為深入貫徹習(xí)近平生態(tài)文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設(shè)領(lǐng)域高端學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，2023年5月，經(jīng)國(guó)家新聞出版署批準(zhǔn)，由中國(guó)煤炭科工集團(tuán)主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的中文科技期刊——《綠色礦山》（Journal of Green Mine）應(yīng)運(yùn)而生。《綠色礦山》為季刊，國(guó)內(nèi)統(tǒng)一連續(xù)出版物號(hào)為：CN10-1912/TD，ISSN號(hào)：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負(fù)責(zé)策劃、出版、發(fā)行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開(kāi)采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環(huán)境保護(hù)、低碳技術(shù)及節(jié)能減排、數(shù)字礦業(yè)、綠色低碳經(jīng)濟(jì)政策與評(píng)價(jià)等。

期刊主頁(yè)

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投稿網(wǎng)址

https://lsks.cbpt.cnki.net/EditorAN/index.aspx?t=1

聯(lián)系：常明然

電話： 010-87986452

郵箱：journalofgreenmine@163.com

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