一种无氧矿山开采系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无氧矿山开采系统，在矿井的建设和生产过程中隔离井口与地表的空气交换，无需矿井通风，根据氧气浓度传感器实时监测并智能调控巷道网络氧气浓度，通过智能化设备完成井下各类作业，少量的采矿员在井下工作站(16)、移动工作站或采矿服中工作。该系统包括采矿员、智能化设备设施和智能化监测控制系统三部分。其中，智能化设备设施包括无氧矿山巷道网络系统和智能化设备，智能化监测控制平台包括数据网络传输平台、数据仓库平台和GIS平台。该系统从氧浓度的角度限制了火灾爆炸灾害的发生；同时，采矿员在井下工作站(16)、移动工作站或采矿服中作业，避免了高温侵袭、中毒窒息以及粉尘对人身的伤害。

AN OXYGEN-FREE MINING SYSTEM

The invention discloses an anaerobic mine mining system, which isolates the air exchange between the wellhead and the surface during the construction and production of the mine, does not need mine ventilation, monitors and intelligently regulates the oxygen concentration of the roadway network in real time according to the oxygen concentration sensor, completes various underground operations through intelligent equipment, and a small number of miners are in underground workstations (16), mobile workstations or mining suits. Work. The system includes three parts: miners, intelligent equipment and facilities, and intelligent monitoring and control system. Among them, intelligent equipment and facilities include anaerobic mine roadway network system and intelligent equipment. Intelligent monitoring and control platform includes data network transmission platform, data warehouse platform and GIS platform. The system limits the occurrence of fire and explosion disasters from the point of view of oxygen concentration. At the same time, miners work in underground workstations (16), mobile workstations or mining suits, avoiding high temperature invasion, poisoning and asphyxiation, and dust damage to human body.

【技术实现步骤摘要】
一种无氧矿山开采系统
本专利技术涉及矿山生产
，尤其涉及井工开采智慧矿山领域的一种无氧矿山开采系统。
技术介绍
人类社会的发展始终与矿产资源的开采利用密切相关，矿山生产经历了炮采、普采、综采等生产，出现了绿色开采、数字矿山、智慧矿山、少人工作面、无人工作面等一系列先进的概念想法。随着矿产资源的开发，越来越多的煤矿进入大采深，煤层逐渐进入瓦斯带，矿井地质条件趋于复杂、地热问题突出、地应力和瓦斯压力增加。同时，科技的进步促使着矿山技术的革新，高科技矿山得到越来越多学者们的认可，并开始在煤矿行业试点实施。为保证矿井风流稳定和空气供应充足，矿井需要耗费大量电力通风，并建设众多的通风构筑物，使得巷道网络联通性差，井下车辆或人员的行走路线单一，往往只有一条路线能够到达目的地。当前矿井下的机器设备趋于智能化，车辆数量逐年增加，井下作业人员逐渐减少，因此，交通调度对于巷道网络的连通性要求增加，井下人员对用风的需求降低。科技的进步促使着人们把目光投向了太空，提出太空采矿的愿景，美国的科罗拉多矿业学院已经于2018年开设了太空采矿专业。太空中蕴藏着丰富的资源，近年来众多大国、强国已经对太空中丰富的金属、气体和水资源等表现出浓厚的兴趣。然而，在太空中采矿存在着无氧、真空、失重、通讯不便、人工干预困难的特点。在太空采矿初步实现后，太空中的一些资源需要井工开采的技术支撑，且部分采矿设备故障难以通过机器人智能排除，需要人工手动解决。无论是智慧矿山，还是太空采矿，智能化机器设备是其实现基础。在此前提下，少人或无人干预是必然的趋势，为充分发挥智能化机器设备的优势，避免环境的破坏，减少人员伤亡，降低生产成本，提高采煤的效率，并为太空采矿提供技术实现的试点，需要一种适应于高科技矿山的智能化开采系统。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术的局限性，提供了一种系统、安全、更加适应未来科技发展的矿山开采系统，更好地实现了采矿工作的智能化。为了实现以上目的，安全、高效地开采矿产资源，本专利技术采用如下技术方案：一种无氧矿山开采系统，所述开采系统包括：智能化设备设施和智能化监测监控平台，所述智能化监测监控平台用于监测和控制所述智能化设备设施；所述智能化设备设施包括智能化巷道网络系统和大量智能化设备，所述智能化巷道网络系统用于对所述智能化设备实施交通调度；所述智能化巷道网络系统包括大量联络巷和井下工作站16，所述智能化设备包括移动工作站和采矿服；所述开采系统在矿井建设和生产过程中无需矿井通风，在井口设置隔离门1隔绝地面空气进入巷道网络，根据氧气浓度传感器实时监测并智能调控巷道网络内的氧气浓度，同时将矿井内的瓦斯气体和地热采集利用；所述联络巷用于实现各主要巷道的高度连通，并为井下工作人员和设备的智能化移动及调度提供基础交通网络支撑，以实现全矿井各工序的智能化；少量的采矿员在所述井下工作站16、所述移动工作站中工作或穿戴所述采矿服进入工作场所工作。所述无氧矿山在矿井的建设和生产过程中无需矿井通风，实现了全矿井各工序的智能化，交通调度的便捷化。在无氧矿山中，通过智能化设备完成井下各类作业，只有少量的采矿员在所述移动工作站中工作或穿戴所述采矿服进入工作场所工作，避免了高温侵袭、中毒窒息和粉尘对人体的伤害。所述开采系统在采掘工作面根据需要智能控制补充氮气或二氧化碳以稀释氧气和粉尘，同时将矿井内的瓦斯气体和地热采集利用。可选地，无氧矿山开采过程中不涉及矿井通风，所述开采系统将矿井内氧气浓度限制在可燃物爆炸范围内，从氧气浓度的角度限制了瓦斯煤尘爆炸、煤自燃等灾害的发生。可选地，所述开采系统还包括少量的采矿员，所述采矿员在正常情况下均在所述井下工作站16中工作，通过控制所述移动工作站内的监测控制井下各类机电设备的软硬件平台，在井下直接监测、控制工作面的各类作业，只有在特殊情况下才驾驶所述移动工作站在工作场所或穿戴所述采矿服进入工作场所处理事务。可选地，所述智能化监测监控平台包括数据网络传输平台、数据仓库平台以及GIS平台，所述数据网络传输平台用于将采矿工作的生产数据传输到所述数据仓库平台，所述数据仓库平台用于存储无氧矿山的各类生产数据，所述GIS平台用于对所述数据仓库平台的数据进行可视化管理。可选地，所述智能化巷道网络系统还包括主井2、副井7、巷道、车场6、硐室以及煤仓，能够使采矿员、车辆以及设备在矿井各地点通行。无氧矿山的智能化巷道网络系统不需承担通风任务，在巷道稳定的前提下可以提高各巷道之间的联通性，使得所述移动工作站能够迅速将采矿员运送至目的地。所述主井2用于运输煤岩；所述副井7用于运输材料；所述巷道为无氧矿山运输主体；所述车场6用于车辆中转调度；所述硐室按照不同用途放置机电设备、物资材料以及储存矿井水；所述煤仓用于临时储存井下煤岩。可选地，所述智能化巷道网络系统还包括隔离门1，所述隔离门1用于隔离地表与所述主井2的井口、地表与所述副井7的井口、所述巷道与所述井下工作站16、所述巷道与所述硐室以及所述巷道与所述水仓，防止空气进入所述巷道网络、阻止所述硐室与所述巷道网络之间的热交换。可选地，所述井下工作站16为矿山井下指挥调度控制中心，其内部配备监测控制井下各类机电设备的软硬件平台，实时采集工作面生产信息，通过屏幕进行可视化监控，并随时调度控制各生产设备。所述井下工作站16与外部环境由所述隔离门1进行隔离，阻止气体和热量交换，其内部工作环境由空调智能监测并调控，保证采矿员舒适的氧浓度和温湿度，及时吸收采矿员呼吸的二氧化碳。此外，所述井下移动工作站还存放由所述移动工作站、所述采矿服、氧气瓶、生活物资、工具耗材等，其中所述氧气瓶和所述生活物资由与地面直通的井下工作站16输送孔供应，所述氧气瓶和所述工具耗材由车辆从所述巷道网络运输供应。采矿员在正常情况下均在所述井下工作站16中工作，通过控制所述井下工作站16内的软硬件平台，在井下直接监测、控制工作场所的各类作业，只有在特殊情况下驾驶所述移动工作站或穿戴所述采矿服进入工作场所处理事务。可选地，所述智能化设备包括智能化开采系统设备、智能化掘进系统设备、智能化运输系统设备、智能化机电系统设备、智能化瓦斯抽采系统设备、智能化地热采集系统设备以及智能化监测监控系统设备。可选地，所述智能化设备能够实时记录各自的工作状态，然后将表征所述工作状态的信息传送和存储于所述数据仓库平台中，实现矿井数据的实时共享与智能化调度，供井下所述井下工作站16、所述移动工作站、矿山调度室以及集团总控室多层共享和可视化管理。所述智能化开采系统设备为回采工作面11的智能化采煤配套设备，包括采煤机、刮板输送机以及液压支架，该套设备能够实现姿态自动调整，并被实时定位。其中，所述采煤机能够智能感知煤层赋存状态并调控切割高度；所述液压支架能够实时采集顶板压力，自动调节支撑压力与姿态对齐调直；所述刮板输送机根据落煤量智能调节运转速度，单体支架在支护工作面端口的同时，实施监测顶板压力。所述智能化掘进系统设备为掘进工作面10的智能化作业配套设备，能够智能探测工作面前方煤岩体地质条件，监测巷道顶底板地应力，将破碎的煤岩体运送至大巷。所述智能化运输系统设备包括运煤系统设备和运送物料系统设备。所述运煤系统设备包括转载机、破碎机以及运输机，该套系统设备根据工作面产煤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无氧矿山开采系统，其特征在于，所述开采系统包括智能化设备设施和智能化监测监控平台，所述智能化监测监控平台用于监测和控制所述智能化设备设施；所述智能化设备设施包括智能化巷道网络系统和大量的智能化设备，所述智能化巷道网络系统用于对所述智能化设备实施交通调度；所述智能化巷道网络系统包括大量的联络巷和井下工作站(16)，所述智能化设备包括移动工作站和采矿服；所述开采系统在矿井建设和生产过程中隔离井口与地表的空气交换，无需矿井通风，根据氧气浓度传感器实时监测并智能调控巷道网络内的氧气浓度，同时将矿井内的瓦斯气体和地热采集利用；所述联络巷用于实现各主要巷道的高度连通，并为井下工作人员和设备的智能化移动及调度提供基础交通网络支撑以实现全矿井各工序的智能化。

【技术特征摘要】
1.一种无氧矿山开采系统，其特征在于，所述开采系统包括智能化设备设施和智能化监测监控平台，所述智能化监测监控平台用于监测和控制所述智能化设备设施；所述智能化设备设施包括智能化巷道网络系统和大量的智能化设备，所述智能化巷道网络系统用于对所述智能化设备实施交通调度；所述智能化巷道网络系统包括大量的联络巷和井下工作站(16)，所述智能化设备包括移动工作站和采矿服；所述开采系统在矿井建设和生产过程中隔离井口与地表的空气交换，无需矿井通风，根据氧气浓度传感器实时监测并智能调控巷道网络内的氧气浓度，同时将矿井内的瓦斯气体和地热采集利用；所述联络巷用于实现各主要巷道的高度连通，并为井下工作人员和设备的智能化移动及调度提供基础交通网络支撑以实现全矿井各工序的智能化。2.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述开采系统将矿井内氧气浓度限制在可燃物爆炸范围内，从氧浓度的角度限制了火灾事故和爆炸事故的发生。3.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述开采系统还包括少量的采矿员，所述采矿员在正常情况下均在所述井下工作站(16)中工作，通过控制所述井下工作站(16)中的监测控制井下各类机电设备的软硬件平台，在井下直接监测、控制工作面的各类作业，只有在特殊情况下驾驶所述移动工作站到工作场所或穿戴所述采矿服进入工作场所处理事务。4.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述智能化监测控制平台包括数据网络传输平台、数据仓库平台以及GIS平台，所述数据网络传输平台用于将采矿工作的生产数据传输到所述数据仓库平台，所述数据仓库平台用于存储无氧矿山的各类生产数据，所述GIS平台用于对所述数据仓库平台的数据进行可视化管理。5.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述智能化巷道网络系统还包括主井(2)、副井(7)、巷道、车场(6)、硐室、煤仓以及隔离门(1)，用于在不承担通风任务且巷道网络稳定的前提下提高各巷道之间的联通性，使得所述移动工作站能够迅速将所述采矿员运送至目的地。6.根据权利要求5所述的开采系统，其特征在于，所述井下工作站(16)为矿山井下指挥调度控制中心，其内部配备监测控制井下各类机电设备的软硬件平台，用于实时采集工作面生产信息、通过屏幕进行可视化监控以及实时调度控制各...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛善君，代顺强，吕平洋，李梅，
申请(专利权)人：北京大学，北京龙软科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11