CN109779686B - 一种无氧矿山开采系统 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种无氧矿山开采系统

技术领域

本发明涉及矿山生产技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明采用如下技术方案：

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量智能调控运输能力，节省电能；同时监控各节点处设备温度，防止温度过高缩短设备使用寿命。所述运送物料系统设备为无人驾驶车辆，根据绝对定位和相对定位技术，自动在辅助运输巷15中驾驶至目的地。

所述智能化机电系统设备包括高低压电机和电气设备、照明灯具、通信以及自动控制的仪表仪器。

所述智能化瓦斯抽采系统设备用于井下煤层和巷道空气中的瓦斯抽采，包括钻机、钻杆、抽放泵以及抽放管路。该套设备根据煤层瓦斯赋存状态，将钻机运送至瓦斯抽放点进行打钻，释放瓦斯压力的同时抽采瓦斯。由于无氧矿山不再全矿井通风，落煤、煤壁、采空区等涌出的瓦斯将会充盈在巷道中无法排出，进而使得巷道成为一个天然的瓦斯蓄积空间。在井下巷道铺设瓦斯抽放管路，根据监测的瓦斯浓度，实时控制不同地点的瓦斯抽采。

所述智能化地热采集系统设备用于采集井下热源，为巷道降温的同时，将地热能进一步利用。

所述智能化监测监控系统设备包括各类传感器、无人机以及巡检机器人，用于采集井下地应力、瓦斯压力、瓦斯浓度、氧气浓度、空气温度、设备温度、微震信号以及人员设备定位。此外，所述无人机和所述巡检机器人还用于传感器、仪表仪器的定期标定和机电设备的维护。

可选地，所述移动工作站为运送采矿员的电动无人驾驶车辆，能够根据井下巷道的网络特征，自动计算到达目的地的最佳路径，是矿山井下移动信息控制指挥中心，内部配备监测控制井下各类机电设备的软硬件平台，能够搭载采矿员在工作面近距离工作、通过屏幕实时可视化监控工作场所生产信息以及随时调度控制各生产设备。

可选地，所述移动工作站与外部环境密闭隔离，其内部的温湿度由空调调节，采矿员呼吸产生的二氧化碳通过氢氧化钾吸收，氧气浓度实时监控，氧气由高压气瓶供应，并通过泄压阀智能控制氧气的供给流量。所述移动工作站内存放有采矿服及其相关配件，采矿员在无氧矿山实际生产过程中，可根据实际需求驾驶所述移动工作站在工作场所或穿戴上专门设计的所述采矿服直接进入工作场所工作。

可选地，所述采矿服包括内衣层、温控系统、外保护层、呼吸系统、外骨骼系统、数字头盔、供电系统、手套以及靴子，用于为工作人员提供一个智能、舒适的作业环境。所述采矿服的内衣层采用质地柔软的材料制作，用以隔离坚硬材质物品，保护采矿员的皮肤，吸收采矿员的汗液，防止皮肤与其他材料摩擦过程中产生静电；所述温控系统包括温控服和微型空调，所述温控系统利用所述微型空调通过控制所述温控服中的流体流动来与采矿员换热，保证采矿员的舒适的体感温度；所述外保护层主要用于隔离人体与外部环境，且与所述手套以及所述靴子密闭连接，使得整套所述采矿服的成为一个局部的、安全舒适的密闭空间，避免采矿员受普通重物打击；所述呼吸系统能够向所述采矿服内持续不断地输入新鲜气流；所述外骨骼系统用于辅助采矿员在井下高效地执行重体力劳动，协助采矿员在不同路况下，如上坡、积水路段等，均能快速移动；所述数字头盔为采矿员提供工作对象所需要的全面的信息，支持采矿员与所述井下工作站16、所述移动工作站或地面控制中心的通讯，同时也是与所述呼吸系统连接的终端；所述供电系统是整套所述采矿服的动力源；所述手套具有很好的吸汗效果、灵活的操作功能；所述靴子在保护采矿员脚底的同时，能够和所述外骨骼系统协调匹配。整套所述采矿服分为了不同的结构组成，能够长期循环利用，适用于不同体型的员工。整套所述采矿服为采矿员提供了一个舒适的工作环境，为采矿员提供舒适的体感温度、供应新鲜的空气以及隔绝外界粉尘，同时还能够避免采矿员受普通重物打击、辅助采矿员高效完成重体力作业以及实时提供智慧矿山的传感网数据。

可选地，所述数据网络传输平台将矿山基础数据和生产实时动态数据传输给数据库平台，实现矿山的信息传输模式的统一。

可选地，所述数据仓库平台指的是对矿井生产的各类异构数据采用统一描述形式和处理格式的数据仓库，用于存储所有的矿山基础数据、生产实时动态数据、矿井生产相关法律法规以及矿井生产知识库。

可选地，所述GIS平台是指在将矿山各系统的信息集成在一个GIS平台上，形成三维或四维可视化透明矿山，对矿山数据进行统一的数据管理，实现在线监测控制各类设施设备、预测预警、最佳路径生成、辅助决策、生产以及调度的功能。

本发明提供了一种系统、安全、更加适应未来科技发展的矿山开采系统，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，通过建设大量用于联通各主要巷道的联络巷，提高了井下巷道的联通性，更好地实现了采矿工作的智能化，提高了采矿效率。

附图说明

图1为智能化巷道网络系统示意图；

图2为本发明系统结构示意图。

图中：1-隔离门；2-主井；3-水泵房；4-水仓；5-变电所；6-车场；7-副井；8-辅助运输大巷；9-运输大巷；10-掘进工作面；11-回采工作面；12-大巷联络巷；13-工作面联络巷；14-运输巷；15-辅助运输巷；16-井下工作站；17-井下工作站输送孔。

具体实施方式

下文描述了本发明的具体实施方式，该实施方式为示意性的，旨在揭示本发明的具体工作过程，不能理解为对权利要求的保护范围的进一步限定。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面工作。

所述无氧矿山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，通过智能化设备完成井下各类作业，提高巷道网络的连通性，以此更好地实现全矿井各工序的智能化和交通调度的便捷化。在无氧矿山中，只有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面中工作，避免了高温侵袭、中毒窒息和粉尘对人身的伤害。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。

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，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，从氧浓度的角度限制了火灾事故和爆炸事故的发生。

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或穿戴所述采矿服进入工作场所处理事务。

所述无氧矿山包括智能化设备设施和智能化监测监控平台，所述智能化设备设施包括智能化巷道网络系统和智能化设备，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；所述开采系统还包括采矿员，所述采矿员指的是智慧矿山的作业人员。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，能够使采矿员和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的运输主体；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，所述隔离门1用于隔离所述巷道和所述硐室、所述巷道与所述水仓、地表与所述主井2的井口以及地表与所述副井7的井口，防止空气流通和阻止热交换；参照图1，给出了无氧矿山巷道网络示意图，图中还具体涉及了水泵房3、水仓4、变电所5、辅助运输大巷8、运输大巷9、掘进工作面10、回采工作面11、大巷联络巷12、工作面联络巷13、运输巷14以及辅助运输巷15等概念均为所属技术领域的技术人员非常熟知的概念，故在此不作赘述。

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，可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。井下工作站16与外部环境由隔离门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，井下工作站16还存放移动工作站、采矿服、氧气瓶、生活物资、工具耗材等，其中氧气和生活物资由与地面直通的井下工作站输送孔17供应，氧气瓶和工具耗材由车辆从巷道网络运输供应。

参照图2，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、智能化监测监控系统设备、移动工作站以及采矿服。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量智能调控运输能力，节省电能；同时监控各节点处设备温度，防止温度过高缩短设备使用寿命。所述运送物料系统设备为无人驾驶车辆，根据绝对定位和相对定位技术，自动在辅助运输巷中驾驶至目的地。

所述智能化机电系统设备包括高低压电机和电气设备、照明灯具、通信以及自动控制的仪表仪器。

所述智能化瓦斯抽采系统设备用于井下煤层和巷道空气中的瓦斯抽采，包括钻机、钻杆、抽放泵以及抽放管路。该套设备根据煤层瓦斯赋存状态，将钻机运送至瓦斯抽放点进行打钻，释放瓦斯压力的同时抽采瓦斯。由于无氧矿山不再全矿井通风，落煤、煤壁、采空区等涌出的瓦斯将会充盈在巷道中无法排出，进而使得巷道成为一个天然的瓦斯蓄积空间。在井下巷道铺设瓦斯抽放管路，根据监测的瓦斯浓度，实时控制不同地点的瓦斯抽采。

所述智能化地热采集系统设备用于采集井下热源，为巷道降温的同时，将地热能进一步利用。

所述智能化监测监控系统设备包括各类传感器、无人机以及巡检机器人，用于采集井下地应力、瓦斯压力、瓦斯浓度、氧气浓度、空气温度、设备温度、微震信号以及人员设备定位。此外，所述无人机和所述巡检机器人还用于传感器、仪表仪器的定期标定。

所述移动工作站为运送采矿员的电动无人驾驶车辆，，能够根据井下巷道的网络特征，自动计算到达目的地的最佳路径，是矿山井下移动信息控制指挥中心，内部配备监测控制井下各类机械设备的软件平台，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。所述移动工作站与外部环境密闭隔离，其内部的工作环温湿度由空调调节，人员呼吸产生的二氧化碳通过氢氧化钾吸收，氧气浓度实时监控，氧气由高压气瓶供应，并通过泄压阀智能控制氧气的供给流量。采矿员在移动工作站工作时，通过控制所述移动工作站内的监测控制井下各类机械设备的软件平台，在井下直接近距离监测、控制工作面的各类作业，只有在特殊情况下才进入工作场所处理事务。采矿员在无氧矿山实际生产过程中，如果需要人员进入工作面进行维修等作业，穿戴上专门设计的所述采矿服即可。

所述采矿服包括内衣层、温控系统、外保护层、呼吸系统、外骨骼系统、数字头盔、供电系统、手套以及靴子，能够为工作人员提供一个智能、舒适的作业环境。所述采矿服的内衣层采用质地柔软的材料制作，用以隔离坚硬材质物品，保护采矿员的皮肤，吸收采矿员的汗液，防止皮肤与其他材料摩擦过程中产生静电；所述温控系统包括温控服和微型空调，所述温控系统利用所述微型空调，通过控制所述温控服中的流体流动来与采矿员换热，保证舒适的体感温度；所述外保护层主要用于隔离人体与外部环境，且与手套和靴子密闭连接，使得整套采矿服的成为一个局部的、安全舒适的密闭空间，避免采矿员受普通重物打击；所述呼吸系统能够向所述采矿服内持续不断地输入新鲜气流；所述外骨骼系统用于辅助采矿员在井下高效执行重体力劳动，协助采矿员在不同路况下如上坡、积水等，均能快速移动；所述数字头盔为采矿员提供工作对象所需要的全面的信息，支持采矿员与所述井下井下工作站16、移动工作站或地面控制中心的通讯，同时也是所述呼吸系统连接的终端；所述供电系统是整套所述采矿服的动力源；所述手套具有很好的吸汗效果、灵活的操作功能；所述靴子保护采矿员脚底的同时，能够和所述外骨骼系统协调匹配。整套所述采矿服分为了不同的结构组成，能够长期循环利用，适用于不同体型的员工。整套所述采矿服为采矿员提供了一个舒适的工作环境，维持采矿员舒适的体感温度、供应新鲜的空气、隔绝外界粉尘，能够避免采矿员受普通重物打击，辅助采矿员高效完成重体力作业，实时提供智慧矿山的传感网数据。

所述数据网络传输平台将矿山基础数据和生产实时动态数据传输给所述数据仓库平台，实现矿山的信息传输模式的统一。所述数据仓库平台指的是对矿井生产的各类异构数据采用统一描述形式和处理格式的数据仓库，用于存储所有的矿山基础数据、生产实时动态数据、矿井生产相关法律法规以及矿井生产知识库。所述GIS平台是指在将矿山的基础信息集成在一个GIS平台上，形成三维或四维可视化透明矿山，对矿山数据进行统一的数据管理，实现在线监测控制各类设施设备、预测预警、最佳路径生成、辅助决策、生产调度等功能。

无氧矿山的所述智能化巷道网络包含大量的未隔离的联络巷，网络连通度高，车辆、无人机以及巡检机器人在巷道网络里智能调度。巷道网络与地面的接口处有所述隔离门1封闭，隔离氧气。采矿员通过所述移动工作站在无氧矿山的巷道网络内移动，当需要进入工作面介入作业时，穿戴所述采矿服即可。

本发明提供了一种系统、安全、更加适应未来科技发展的矿山开采系统，在矿井建设和生产过程中不需要全矿井通风，通过建设大量用于联通各主要巷道的联络巷，提高了井下巷道的联通性，更好地实现了采矿工作的智能化，提高了采矿效率。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

Claims (12)

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。

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生产设备；

所述井下工作站(16)与外部环境由隔离门(1)进行隔离，以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且通过氢氧化钾及时吸收所述采矿员呼吸产生的二氧化碳，以保证所述采矿员舒适的氧浓度和温湿度。

7.根据权利要求6所述的开采系统，其特征在于，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。

8.根据权利要求4所述的开采系统，其特征在于，所述智能化设备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，以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。

9.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述智能化设备还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。

10.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述移动工作站为运送采矿员的电动车辆，能够根据井下巷道的网络特征，自动计算到达目的地的最佳路径；

所述移动工作站是矿山井下移动指挥调度控制中心，内部配备监测控制井下各类机电设备的软硬件平台；所述移动工作站用于搭载所述采矿员到工作场所工作、通过屏幕实时可视化监控工作场所生产信息以及随时调度控制各生产设备。

11.根据权利要求10所述的开采系统，其特征在于，所述移动工作站与外部环境密闭隔离，其内部工作环境由空调智能监测并调控；

所述移动工作站实时监控内部的氧气浓度，通过高压气瓶为所述采矿员提供氧气，同时通过氢氧化钾吸收所述采矿员呼吸产生的二氧化碳。

12.根据权利要求1所述的开采系统，其特征在于，所述采矿服包括内衣层、温控系统、外保护层、呼吸系统、外骨骼系统、数字头盔、供电系统、手套以及靴子，用于为采矿员提供一个舒适的工作环境、维持采矿员舒适的体感温度、供应新鲜的空气、隔绝外界粉尘、避免采矿员受普通重物打击、辅助采矿员高效完成重体力作业以及实时提供智慧矿山的传感网数据。

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