創新點

（1）基于三級模塊化架構與多級壓力補償機制，建立遠距離氣力輸送系統動力學模型，揭示氣固兩相流在變徑管道內的動態穩定輸送規律。

（2）研究干混料粒徑分布與氣流速度對管道沿程壓力損失的影響機制，分析稀相輸送條件下顆粒運動狀態與系統能耗的關聯特性。

（3）從系統架構與控制策略角度闡明模塊化中轉站與智能協同平臺在提升輸送效率與降低人工依賴方面的協同作用，揭示全封閉輸送對作業環境與綜合成本的優化機制。

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井地遠距離物料綠色智能氣力輸送系統設計與應用

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任公司; 2. 中國礦業大學 安全工程學院; 3. 太原理工大學 安全與應急管理工程學院

引用格式：

王峰，徐慧剛，胡勝勇，等. 井地遠距離物料綠色智能氣力輸送系統設計與應用[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

煤礦井下傳統噴漿與充填材料運輸工藝普遍存在工藝不連續、轉運環節冗余、人工依賴度高、長距離輸送穩定性差及維護成本高昂等問題，這些問題導致“前掘后修、反復失穩”的惡性循環，并加劇采掘銜接緊張。基于此，通過分析目前井下智能化運輸需求，首次基于國產化技術研發出一種井地遠距離綠色智能氣力輸送系統，采用“地面站?中轉站?工作站”三級模塊化架構，結合多級壓力動態補償機制與稀相氣固兩相流優化技術，實現了超遠距離干混料的高效密閉輸送；通過預混料精準計量與末端噴涂工藝，優化了物料級配與混合均勻性，顯著降低了噴漿回彈率；依托工業以太網與5G雙模通信技術，構建了集實時監測、路徑動態規劃、設備智能診斷于一體的遠程協同控制平臺，形成了“地面儲料?井下增壓?移動終端”三級調控輸送體系。潞安新元煤業工程應用結果表明：相較于傳統膠輪車運輸方式，該系統年噴漿量提升106%，綜合成本降低41.2%，單工作面用工數量減少80%，并兼具全封閉、低能耗、少人化技術優勢。該系統首次實現100%國產化設備集成，為煤礦長距離開采的智能化支護與綠色安全高效生產提供了創新解決方案。

部分圖片

圖1 氣力輸送系統技術功能

圖2 系統構成示意

圖3 技術路線

圖4 地面站設計示意

圖5 壓風系統設計示意

圖6 中轉系統示意

圖7 噴漿系統示意

圖8 管道示意

圖9 控制系統示意

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 三級分級控制示意

第一作者

王峰，男，山西沁縣人，高級工程師，主要從事煤礦安全生產管理工作。

通訊作者

胡勝勇，教授、博士生導師，長期從事礦山災害防治、職業健康與資源化利用等方面的理論、材料及裝備研究與應用。三晉英才計劃科技創新領域領軍人才、山西省高層次人才省部級領軍人才、山西省高等學校優秀青年學術帶頭人、山西省“三晉英才”支持計劃青年優秀人才等，兼任炭行業“煤資源科學開發”工程研究中心常務副主任、中國煤炭學會第六屆青年工作委員會委員、煤與煤層氣共采全國重點實驗室高級專家等職務。

研究方向

煤礦智能綠色高效開采

主要成果

解析了多源煤基固廢成分與礦物相結構，明確了多種活化手段協同激發活化機制，研發了以煤基固廢為主的裂隙堵漏風自愈合、巷道圍巖低碳膠凝噴漿、柔性流體長效封孔、速凝強滲固結注漿材料，形成“原料配伍-性能調控-工藝優化-效能評估”適配性技術，實現井下綠色協同綜合循環多場景利用。

策劃丨常明然

責編丨常明然

編輯丨李莎

審核丨常明然

煤炭科學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、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業最重要的科技窗口與學術交流陣地，也是行業最大最權威的期刊集群。

期刊簡介

為深入貫徹習近平生態文明思想，踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，搭建綠色礦山建設領域高端學術交流平臺，2023年5月，經國家新聞出版署批準，由中國煤炭科工集團主管、煤炭科學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）應運而生。《綠色礦山》為季刊，國內統一連續出版物號為：CN10-1912/TD，ISSN號：2097-3357，由《綠色礦山》編輯部負責策劃、出版、發行。

刊登范圍

綠色勘查、綠色開采、礦山地下空間利用、綠色選冶、礦山環境保護、低碳技術及節能減排、數字礦業、綠色低碳經濟政策與評價等。

期刊主頁

http://www.lsks.org.cn

投稿網址

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

聯系：常明然

電話： 010-87986452

郵箱：journalofgreenmine@163.com

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