苗继军，男，太原理工大学矿业工程硕士学位，教授级高级工程师，现任国家能源集团乌海能源公司副总工程师；自参加工作以来先后任职乌海能源公司老石旦煤矿矿长，公司机电动力部经理、生产指挥中心主任，长期负责公司科技创新、机电技术管理、人才培养等工作。担任内蒙古自治区草原英才创新团队学科带头人，获评为内蒙古自治区突出贡献专家、煤炭行业技能大师、煤炭行业中青年工程师。

本书以乌海矿区为代表，以“掘、支、锚、运、探一体式智能化掘进工作面关键技术及成套装备研发”为核心，系统、深入地介绍了基于复杂地质条件(巷道狭窄、底板起伏)的掘进工作面智能化的原理与方法，详细阐述了智能掘进成套装备系统与关键技术。本书共7章，包括概述，乌海矿区地质条件，掘支锚运探一体式智能快掘成套装备，系统设计与动力单元分析，机身姿态及自主截割控制系统研发，掘进工作面粉尘、瓦斯智能监测与治理系统，应用及价值。

2020年12月21日，国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书，指出煤炭仍是我国保障能源供应的基础资源，明确提出推进煤炭安全智能绿色开发利用，努力建设集约、安全、高效、清洁的煤炭工业体系。近年来，我国煤矿智能化技术研发取得了一系列创新成果，初步形成具有我国煤炭资源赋存条件特色的智能化开采格局。煤炭工业智能化是在国家持续颁布政策和推进改革的时代背景下不断发展的——国家发展改革委、国家能源局、应急管理部等联合印发了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，吹响了我国煤矿智能化建设的号角；“十三五”时期，煤炭工业全面落实能源安全新战略，煤炭工业的智能化步伐持续加快，《能源技术创新“十三五”规划》集中攻关类项目包括“掘支运一体化快速掘进系统”；“十四五”时期，煤炭依然是我国能源的基石，煤炭工业仍需要坚定不移地开展智能化煤矿建设。习近平总书记多次指出，我们的国情还是以煤为主，在相当长一段时间内，甚至从长远来讲，还是以煤为主的格局，还要做好煤炭这篇文章。

目录
第1章概述1
1.1乌海能源有限责任公司基本情况1
1.2掘进装备研制发展概况4
1.2.1掘进装备发展概述4
1.2.2悬臂式掘进机发展现状5
1.2.3连续采煤机发展现状6
1.2.4掘锚机发展现状7
1.3掘进工艺发展及方法概况10
1.3.1巷道掘进工艺发展方向10
1.3.2掘进施工工艺技术现状13
1.3.3掘进工艺的综合评价15
1.4智能快掘系统关键技术概况17
1.4.1掘进机智能化技术17
1.4.2快速掘进成套装备的多机智能化联控技术18
1.5乌海能源煤矿智能化建设21
1.5.1建设背景21
1.5.2具体做法22
1.5.3建设规划23
1.5.4建设管理30
1.5.5运维管理31
1.5.6建设成效32
第2章乌海矿区地质条件33
2.1乌海矿产资源现状33
2.1.1自然地理与社会经济概况33
2.1.2矿产资源概况及特点33
2.1.3矿产资源勘查与开发利用现状35
2.2乌海矿区矿产资源总体规划与实施36
2.3乌海矿区发展形势与生态要求37
2.4矿区高质量发展指导原则与规划目标38
2.4.1指导思想38
2.4.2基本原则39
2.4.3规划目标40
2.5矿产资源勘查与开发利用41
2.5.1勘查开发总体布局41
2.5.2资源勘查与开发利用42
2.6绿色矿山建设与地质环境治理46
2.6.1绿色矿山建设46
2.6.2矿山地质环境保护与治理47
起伏底板的窄机身掘锚一体机关键技术研发及应用第3章掘支锚运探一体式智能快掘成套装备51
3.1智能快掘装备简介及工法特点51
3.1.1智能快掘装备简介51
3.1.2智能快掘工法特点52
3.1.3智能快掘成套装备工作模式54
3.2掘支锚运探一体化作业平台研究与应用57
3.2.1掘支锚运探一体化作业平台组成57
3.2.2智能快掘成套装备核心技术62
3.2.3智能快掘成套装备系统构成67
3.2.4智能快掘成套装备性能与结构72
3.3掘支锚运探一体式智能快掘成套装备相关参数73
3.3.1掘支锚运探一体机技术参数73
3.3.2动力单元参数77
3.4底板起伏工作面窄机身型掘锚机的智能化掘进保障关键技术80
3.4.1窄机身型掘支锚运探一体式成套装备技术80
3.4.2底板起伏工作面掘支锚运探一体式成套装备技术82
第4章系统设计与动力单元分析85
4.1乌海能源掘进工作面钻锚系统设计85
4.1.1煤巷锚杆支护设计理论85
4.1.2煤巷锚杆支护材料91
4.1.3锚杆与注浆联合加固98
4.1.4快速自主定位的掘进工作面锚钻系统102
4.2掘进工作面破碎顶板条件下全断面临时支护系统设计107
4.2.1帮网与顶网107
4.2.2乌海能源全断面临时支护装置研制总体方案107
4.2.3临时支护装置方案108
4.2.4临时支护装置运动分析108
4.2.5临时支护装置的液压系统111
4.3截割微震智能超前物探系统114
4.3.1探测原理114
4.3.2微震超前物探系统117
4.3.3物探系统现场分析118
第5章机身姿态及自主截割控制系统研发123
5.1组合导航系统机身位姿监控123
5.1.1掘进机定位定姿技术研究123
5.1.2掘进机空间运动分析125
5.1.3定位系统分析126
5.1.4定位系统硬件分析128
5.1.5航位推算方法130
5.1.6试验结果分析132
5.2多功能装备自主行走纠偏闭环控制系统137
5.2.1巷道环境建模研究137
5.2.2基于长短期记忆(LSTM)网络的纠偏调向参数预训练模型137
5.2.3基于迁移学习的纠偏调向参数预测模型141
5.2.4调向姿态分析142
5.3深度学习智能预测自主截割与调高*优化控制143
5.3.1多截割特征信号的测试与提取方法143
5.3.2自主截割硬件设备163
5.3.3自适应截割控制及试验控制响应164
第6章掘进工作面粉尘、瓦斯智能监测与治理系统166
6.1掘进工作面粉尘、瓦斯来源166
6.1.1粉尘来源166
6.1.2瓦斯来源168
6.2煤矿粉尘、瓦斯基本参数与测定 169
6.2.1粉尘基本特性169
6.2.2粉尘物性测定172
6.2.3瓦斯基本特性175
6.2.4瓦斯评价参数176
6.2.5突出煤层的合理采掘部署178
6.3掘进工作面矿尘影响因素与浮尘运动179
6.3.1影响产尘的主要因素179
6.3.2浮游粉尘的运动状况180
6.4掘进工作面防治粉尘、瓦斯相关技术181
6.4.1局部通风方式的确定181
6.4.2泡沫除尘工艺的确定183
6.5掘进工作面通风系统的粉尘与瓦斯扩散研究185
6.5.1数值计算中瓦斯、粉尘的力学特性185
6.5.2基于CFD的掘进工作面粉尘与瓦斯耦合扩散研究188
6.5.3数值计算过程的参数设置192
6.5.4结果讨论与分析195
6.6掘进工作面智能通风系统研究199
6.6.1掘进巷道局部通风概况199
6.6.2掘进巷道通风控制方法200
6.6.3掘进工作面智能模糊通风控制系统构成202
第7章应用及价值207
7.1创新点207
7.2智能化施工工艺实现208
7.3技术效益和社会效益209
参考文献210