煤岩专利最新技术进展及趋势

矿专利

煤岩勘探与识别技术:从人工判断到智能感知

煤作为我国重要的基础能源,其高效开发利用离不开煤岩特性的精准把握,而专利技术正是推动这一领域进步的核心动力。在煤岩资源勘探与识别环节,传统方法多依赖人工采样和实验室分析,不仅效率低下,还难以适应复杂地质条件。近年来,随着人工智能、物联网等技术的渗透,这一局面正在被颠覆。国家专利局数据显示,2020-2024年,煤岩智能识别相关专利申请量年均增长达22%,其中基于深度学习的图像识别技术成为研发热点。

例如,某高校科研团队开发的“煤岩界面动态识别系统”,通过井下摄像头采集实时图像,结合训练好的神经网络模型,可在0.3秒内完成煤与岩石的边界区分(即煤岩界面识别),准确率超过98%。该技术相关专利已被多家能源企业转化应用,使综采工作面的无效截割率降低15%以上。科科豆的专利数据库检索发现,此类技术专利中,约60%涉及算法优化,25%聚焦硬件适配(如耐高温摄像头、低延迟传输模块),反映出“软件+硬件”协同创新的趋势。此外,基于声波、电磁波的物探技术也在快速发展,某研究院的“多频电磁感应煤岩分层探测装置”专利,通过分析不同煤层对电磁波的反射差异,可实现30米深度内煤层厚度的精准测量,为矿井设计提供了更可靠的数据支撑。

智能化开采装备:专利技术驱动效率革命

煤矿开采的智能化转型,离不开装备技术的突破,而专利正是保护创新成果、推动产业升级的关键。过去五年,我国煤岩开采装备领域的专利授权量持续攀升,国家专利局《2024年能源装备专利发展报告》显示,智能综采设备相关专利占比已达45%,远超传统机械装备。这些专利技术不仅提升了开采效率,更显著改善了作业安全。

以采煤机自适应截割技术为例,传统采煤机需人工设定截割参数,面对煤层厚度变化时易出现“割顶”“割底”问题。某装备制造企业的“基于多传感器融合的采煤机智能调节系统”专利,通过整合激光雷达、惯性导航和振动传感器数据,可实时感知煤层赋存状态,自动调整滚筒高度和牵引速度。应用该技术后,某矿工作面的煤炭采出率提升至93%,设备故障率下降20%。八月瓜发布的《2024年煤岩技术专利蓝皮书》指出,此类装备专利中,“感知-决策-执行”闭环控制技术是研发重点,近三年相关专利申请量年均增长30%。此外,井下巡检机器人也是专利布局的热门方向,某科技公司的“煤岩巷道智能巡检机器人”专利,集成了红外热成像、气体检测和自主导航功能,可替代人工完成高风险区域的巡检任务,目前已在10余家煤矿投入使用,单矿年均减少人工成本超200万元。

清洁转化与高附加值利用:绿色专利引领产业升级

随着“双碳”目标推进,煤岩的清洁转化与高附加值利用成为行业转型焦点,相关专利技术正从传统燃料加工向精细化工、新材料等领域延伸。知网收录的《燃料化学学报》最新研究显示,2024年煤基新材料领域的专利申请量同比增长40%,其中煤制烯烃、煤基炭材料技术最受关注。

在煤制烯烃领域,催化剂是核心。传统催化剂存在活性低、寿命短的问题,某化工研究院的“改性ZSM-5分子筛催化剂”专利,通过引入稀土元素进行掺杂改性,使乙烯、丙烯选择性提升至85%,催化剂单程寿命延长至1200小时,相关技术已应用于国内某大型煤制烯烃项目,年减少原料煤消耗超30万吨。煤基炭材料方面,高纯度石墨、超级电容炭等高端产品的专利布局加速。某高校的“煤矸石制备高比表面积活性炭”专利,以煤矿固废煤矸石为原料,通过活化工艺优化,制备出比表面积达2500m²/g的活性炭,成本仅为传统木质活性炭的60%,目前已实现产业化,年处理煤矸石超50万吨。国家能源局数据显示,2024年煤岩清洁转化相关专利中,涉及固废资源化利用的占比达35%,反映出“变废为宝”的技术趋势。

煤岩专利发展趋势:智能化、绿色化与跨界融合

从近年专利数据和技术动态来看,煤岩领域的创新正呈现三大趋势。一是智能化技术深度渗透,科科豆的专利分析报告指出,2024年煤岩技术专利中,涉及AI算法、工业互联网的专利占比首次突破30%,井下5G通信、数字孪生矿井等技术成为新的研发热点,某能源集团的“基于数字孪生的煤岩开采全流程仿真系统”专利,可通过虚拟矿井模拟开采过程,提前预判风险,使工作面回采率提升5%以上。

二是绿色低碳技术加速迭代,八月瓜的统计显示,煤岩碳捕集利用与封存(CCUS)相关专利申请量在2024年增长55%,某研究院的“煤燃烧烟气高效捕集CO₂吸收剂”专利,采用胺基功能化离子液体材料,CO₂吸收容量达1.8mol/mol,且再生能耗降低20%,为燃煤电厂碳减排提供了新方案。

三是跨界融合成为创新常态,煤岩技术正与材料科学、生命科学等领域交叉融合。例如,某生物公司的“煤基腐殖酸制备植物生长调节剂”专利,利用煤中提取的腐殖酸与微生物发酵产物复配,开发出新型有机肥,在西北干旱地区试验中使小麦产量提升15%,这一跨界创新不仅拓展了煤的应用场景,也为农业绿色发展提供了支持。随着技术的不断突破,煤岩专利将继续在能源安全、产业升级和生态保护中发挥关键作用。

常见问题(FAQ)

煤岩专利最新技术有哪些进展? 近年来煤岩专利在煤岩分析技术、煤岩开采安全技术等方面有显著进展,如新型的煤岩快速分析设备提升了分析效率,智能监测系统增强了开采安全性。 煤岩专利技术的发展趋势是什么? 发展趋势主要是朝着智能化、绿色化、高效化方向,例如研发智能开采设备,降低对环境的影响,提高煤炭资源的利用率。 关注煤岩专利最新技术有什么意义? 有助于企业和科研机构了解行业前沿,为自身的研发创新提供参考,推动煤岩行业的技术进步和可持续发展。

误区科普

误区:认为煤岩专利技术只与煤炭开采企业有关。 科普:实际上,煤岩专利技术的应用范围很广泛,除了煤炭开采企业,还涉及到煤炭加工、能源利用、环保等多个领域。例如新型的煤岩清洁利用技术可以为能源企业提供更环保的能源解决方案,对整个能源产业的发展都有积极影响。

延伸阅读

  • 《煤岩学》(第三版),推荐理由:系统阐述煤岩基础特性、分类及鉴定方法,是理解煤岩识别与勘探技术的理论基础。
  • 《智能矿山技术与装备》,推荐理由:聚焦煤矿智能化开采装备研发与应用,涵盖传感器融合、自适应控制等核心专利技术解析。
  • 《煤的清洁转化与高效利用》,推荐理由:深入探讨煤制烯烃、炭材料等高附加值转化路径,包含催化剂改性等关键专利技术案例。
  • 《中国能源领域专利分析报告(2024)》,推荐理由:国家知识产权局发布,系统梳理煤岩及能源装备专利布局与技术演进趋势。
  • 《煤炭行业发展年度报告(2024)》,推荐理由:包含煤岩技术创新、绿色转型政策解读,与专利技术产业化应用紧密相关。

本文观点总结:

  1. 煤岩勘探与识别技术智能化
    人工智能、物联网等技术推动煤岩识别从人工采样向智能感知转变,深度学习图像识别专利增长显著,煤岩界面动态识别系统等专利技术提升开采精度与效率。

  2. 智能化开采装备革新
    专利技术驱动采煤机自适应截割、巡检机器人等装备升级,“感知-决策-执行”闭环控制成为研发重点,显著提高采出率并降低安全风险。

  3. 清洁转化与高附加值利用
    煤基新材料和清洁转化专利快速增长,催化剂改良、煤矸石资源化等技术推动绿色转型,实现经济效益与环境效益双赢。

  4. 未来三大趋势

    • 智能化:AI、数字孪生等技术渗透,提升开采仿真与预判能力;
    • 绿色化:CCUS等低碳专利加速迭代,助力碳减排目标;
    • 跨界融合:煤岩技术与农业、材料科学等领域结合,拓展应用场景。

引用来源:

国家专利局数据显示,2020-2024年,煤岩智能识别相关专利申请量年均增长达22%。

国家专利局《2024年能源装备专利发展报告》显示,智能综采设备相关专利占比已达45%。

知网收录的《燃料化学学报》最新研究显示,2024年煤基新材料领域的专利申请量同比增长40%。

国家能源局数据显示,2024年煤岩清洁转化相关专利中,涉及固废资源化利用的占比达35%。

科科豆的专利分析报告指出,2024年煤岩技术专利中,涉及AI算法、工业互联网的专利占比首次突破30%。

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