2021：煤礦科技創(chuàng)新如何跑出“加速度”
來源: 中國煤炭報 發(fā)布時間: 2021-02-20
在33個智能化建設項目上持續(xù)發(fā)力
劉萬倉 兗州煤業(yè)轉龍灣煤礦總經理
兗州煤業(yè)轉龍灣煤礦是原兗礦集團在內蒙古自治區(qū)自主建設的第一對現(xiàn)代化特大型礦井。自2018年8月正式投產以來，我們始終堅持以科技創(chuàng)新驅動發(fā)展，2020年先后建成了智能化采、掘工作面。其中，安全高效智能化綜采工作面的常態(tài)化應用，為礦井插上了智慧翅膀。
轉龍灣煤礦智能化綜采工作面項目充分依托兗州煤業(yè)國內首家集智能開采關鍵技術與裝備研發(fā)、測試、試驗、培養(yǎng)于一體的煤礦智能開采試驗中心，圍繞“重裝備、高可靠性、自動化、少人化”，以常態(tài)化應用為目標，先后投資3.82億元，在23203工作面創(chuàng)建成功。兗州煤業(yè)先后組織專業(yè)技術人員到小松礦業(yè)、浙大中控、中礦華洋等企業(yè)考察調研，充分借鑒美國白橡樹、坎伯蘭和利爾煤礦等智能化先進經驗，與中國煤炭科工集團、天津華寧、卡特彼勒等企業(yè)合作，開展液壓支架快速供液、高端刮板運輸系統(tǒng)高鏈速、刮板輸送機鏈條自動張緊等關鍵技術研究。結合礦井地質條件和智能化裝備性能，我們調整優(yōu)化了智能化系統(tǒng)參數(shù)，實現(xiàn)了全工作面自動跟機移架和煤機中部記憶割煤、兩端頭程序化割煤常態(tài)化運行，使得工作面平均跟機移架時間控制在10秒以內，平均割煤速度每分鐘達到12米以上，也使得井下的生產作業(yè)人員由原來的9人減少到5人，生產能力由原來每天割煤12刀提高到20刀，現(xiàn)已常態(tài)化運行8個月，實現(xiàn)了減人、降本、提效、增質四大目標。
目前，轉龍灣煤礦已被列入2021年國家首批智能化示范建設煤礦。今年，我們將圍繞信息化、采煤、掘進、機電、輔助運輸、通防和安全管理7個專業(yè)、33個具體智能化建設項目持續(xù)發(fā)力，為促進煤炭開采智能化變革和能源領域新基建做出貢獻。
破解中厚煤層沿空留巷開采難題
張學峰 晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦總工程師
近兩年來，晉能控股煤業(yè)集團塔山煤礦的科研重點都圍繞著中厚煤層沿空留巷開采技術。在剝離上覆山4號煤層、2號煤層過程中，我們的工作面布置采用傳統(tǒng)的兩巷工藝，即一個工作面掘進兩條巷道，皮帶順槽和回風順槽，工作面間留8米煤柱，用于隔離采空區(qū)，支撐相鄰工作面巷道，但煤柱的留設不僅會造成資源浪費，而且會在回采3號煤層至5號煤層工作面時造成頂板應力集中，工作面礦壓顯現(xiàn)強，制約工作面的安全開采。
2020年，我們積極調研并比對了國內先進的采煤工藝，與國內科研院校合作，探索采用中厚煤層沿空留巷開采技術，配合液體承壓爆破切頂技術，實現(xiàn)了無煤柱工作面安全回采。該技術已經在我們煤礦2個工作面回采中實現(xiàn)成功應用，收到了顯著效果。
中厚煤層沿空留巷開采技術無論對提高資源回采率，還是保證工作面安全高效開采，都有重要意義。按走向長度1000米計算，我們每回采1個無煤柱工作面，可多回收原煤10萬噸，增加利潤900萬元，還能少掘進一條巷道，節(jié)約掘進費用500萬元。
今年，我們正在回采2號煤層無煤柱8305工作面。在切頂留巷方面，我們采用液體承壓爆破切頂技術對留巷側頂板提前預處理，加快采空區(qū)頂板的垮落，配合新型水泥毯、工字鋼梁擋矸支護，提高了切頂留巷效果。在超前支護方面，我們引進了門式支架加強超前段頂板支護強度，保障超前支護段頂板安全。目前，該工作面已安全回采650米，切頂留巷成效顯著，礦壓顯現(xiàn)平穩(wěn)，達到了預期效果。下一步，我們將繼續(xù)對中厚煤層沿空留巷開采技術進行優(yōu)化，掌握沿空留巷條件下的圍巖應力分布規(guī)律，優(yōu)化順槽留巷設計，為集團公司中厚煤層安全高效開采提供借鑒樣本。
構建完善防沖治理保障體系
張雷 江蘇徐礦集團張雙樓煤礦礦長
近年來，江蘇徐礦集團張雙樓煤礦始終堅持科技興礦強安不動搖，努力將創(chuàng)新驅動與智能化建設深度融合。2020年，張雙樓煤礦投入6000多萬元用于科技創(chuàng)新研發(fā)，先后開展了斷層破碎帶及深部軟巖巷道圍巖加固技術研究與應用、千米深井破碎小煤柱漏風封堵及工作面防滅火技術研究等20余項內容。特別是在礦井沖擊地壓災害治理方面，我們積極探索新技術、新工藝，全面提升安全管理和預防預控能力。經過探索實踐，礦井沖擊地壓治理效果顯著，為安全生產等各項工作穩(wěn)步發(fā)展提供了保障。
我們根據(jù)歷年來積累的技術經驗，逐步構建了一套防沖治理保障體系，提出了貼合礦井實際的“21字”防沖攻略，即強監(jiān)測、強卸壓、強支護、強防護、強管理、強培訓、強投入，實現(xiàn)了沖擊地壓零發(fā)生。
與此同時，我們還建設了沖擊地壓多參量綜合預警云平臺，通過大數(shù)據(jù)綜合分析，為沖擊地壓防治工作提供更加科學、準確的數(shù)據(jù)依據(jù)；應用全液壓自動鉆機，使得鉆機走動、打鉆，監(jiān)控鉆機傾角、角度定位等環(huán)節(jié)實現(xiàn)遠程精準操控；創(chuàng)建了江蘇省煤礦沖擊地壓防治工程技術研究中心。此外，我們還與科研機構聯(lián)合開展沖擊危險區(qū)域智能限員裝置研究，創(chuàng)新實施了巷道掘進超前三維應力場優(yōu)化卸壓等8項國內首創(chuàng)的防治沖擊地壓技術。目前，礦井消除了沖擊地壓動力現(xiàn)象，大大降低了沖擊地壓危險程度，已連續(xù)實現(xiàn)安全生產5周年。
2021年，我們將充分發(fā)揮科技創(chuàng)新對企業(yè)發(fā)展的支撐作用，重點對智能化煤礦頂層設計、復合災害協(xié)同防控關鍵技術、徐州礦區(qū)深井開采沖擊地壓機理與防控成套技術等30余項課題進行集中攻關，在成功創(chuàng)建江蘇省煤礦沖擊地壓防治工程技術研究中心的基礎上，積極申報應急管理部重點實驗室，力爭取得一批具有行業(yè)影響力的科研成果，打造全國沖擊地壓防治示范礦井。
以智能化加快生產效率提檔升級
蔡躍章 淮河能源控股集團煤業(yè)公司張集煤礦礦長
淮河能源控股集團煤業(yè)公司張集煤礦堅持統(tǒng)籌發(fā)展和安全，大力推進礦井機械化、自動化、信息化、智能化建設，積極引進和采用先進技術，提高裝備水平，以發(fā)展促安全、以安全保發(fā)展。
我們堅定不移推進生產方式轉變，堅持“四化融合、七措并舉”，系統(tǒng)推進智能化礦井建設。目前，我們礦井的采煤、掘進機械化率達到100%，巖巷開拓機械化率超過60%，修護機械化率顯著提升。2020年，我們引進了世界首臺直徑2.5米微型全斷面掘進機（盾構機），創(chuàng)造了圓班進尺31.9米的好成績，增加了巖巷掘進單進進尺量，生產效率提高了5倍以上，改變了傳統(tǒng)的巖巷打眼、放炮、耙矸、釘?shù)赖牡托Чに?，再次取得了硬巖掘進技術和裝備的歷史性突破。先進的盾構機為我們向深部開采、瓦斯治理贏得了時間和空間，使得巖巷掘進施工防災治災能力顯著提升。特別是我們投用的微型盾構機，集切割、行走、支護、裝運、噴霧滅塵多功能于一體，適用于煤礦瓦斯高抽巷巖石巷道的快速掘進，具有安裝拆除方便快捷、安全系數(shù)高、出矸量小、系統(tǒng)穩(wěn)定性好等優(yōu)勢。微型盾構機作業(yè)線的成功應用，標志著我們在推進巖巷生產方式轉變方面取得了重要突破。
通過智能化建設推動礦井轉型升級，既是難得的機遇，又是一個挑戰(zhàn)。2021年，我們將在保持微型盾構機連續(xù)施工的基礎上，再建設兩條盾構機作業(yè)線，積極跟進機械化、自動化、信息化、智能化建設步伐，大力實施科技興礦戰(zhàn)略，提高技術裝備水平，加快生產效率提檔升級，為礦井實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供動力和智力支持。
無線網絡覆蓋技術聯(lián)通井上下
錢四發(fā) 安徽淮北礦業(yè)集團袁店一礦礦長
安徽淮北礦業(yè)集團袁店一礦堅持以高科技應用推進礦井高質量發(fā)展，以提高智能化服務水平聯(lián)通井上井下，先后建成了人員定位、瓦斯監(jiān)控、車皮定位、物資管理等智能化系統(tǒng)，并成功應用煤礦井下無線網絡覆蓋技術，打造礦井安全生產新高地。
2020年，我們基于現(xiàn)有的網絡傳輸載體，創(chuàng)新應用高頻微波無線網絡，投用了煤礦井下無線網絡覆蓋技術。該技術能夠解決智能化系統(tǒng)融合、數(shù)據(jù)共享深度不夠，綜合自動化平臺搭建不合理，傳統(tǒng)布線信號不穩(wěn)定、易損毀等問題，最終形成了復雜網絡數(shù)據(jù)傳輸和多種數(shù)據(jù)應用一體化的智能化網絡管理技術。通過應用該技術，并配合井下專用的智能礦燈、智能手機，我們搭建了井上井下通信、視頻傳輸、信息共享一體化的管理平臺，解決了井下施工現(xiàn)場匯報基本靠“說”，技術難題解決基本靠“等”的問題。
在實際應用中，無線網絡覆蓋技術打破了傳統(tǒng)網絡連接設備僅能存放于生產條件較好、環(huán)境較干凈的地點，無法覆蓋至礦井各生產工作面的局限，可在無線網絡覆蓋區(qū)域靈活部署數(shù)據(jù)采集點，礦各級管理人員在井下通過手機終端即可實時查閱井上、井下各重點區(qū)域、重點設備、重點環(huán)節(jié)的生產情況，如煤倉煤位，供電電壓、電流，提升機、主局扇、膠帶機、采煤機運行的狀態(tài)和參數(shù)，增強礦井安全生產精準指導性和服務性，為礦井高質量發(fā)展提供有力的技術支撐。
2021年，我們將圍繞淮北礦業(yè)集團的工作部署，不斷加大科技創(chuàng)新力度，進一步優(yōu)化支護工藝，深化井下無線網絡應用，安裝智能監(jiān)控系統(tǒng)、擴大監(jiān)控范圍，深入開展治災技術創(chuàng)新，推廣應用干式除塵技術，圍繞定向順層長鉆孔消突、低溫注氮防火、大孔徑地面井瓦斯抽采等技術進行攻關，不斷提升治災水平。
實現(xiàn)礦井系統(tǒng)全面優(yōu)化融合升級
曹富榮 中國華能集團華亭煤業(yè)公司硯北煤礦礦長
近年來，中國華能集團華亭煤業(yè)公司硯北煤礦始終堅持管理、裝備、素質、系統(tǒng)并重原則，聚焦管理創(chuàng)新、技術創(chuàng)新，緊盯前沿技術和成果，先后完成了壓風、供電、排水、主扇、充電房等固定場所的遠程控制、無人值守和煤流運輸遠程集中控制自動化升級改造，逐步實現(xiàn)了礦井各系統(tǒng)智能化綜合控制。
2016年2月，我們煤礦130101自動化綜采工作面成功應用，成為甘肅省內首個自動化采煤工作面。在此基礎上，我們深入實施科技強安戰(zhàn)略，加大資金投入，派出技術骨干人員外出學習，系統(tǒng)掌握自動化采掘技術。2020年，我們先后安裝完成了250208自動化綜放工作面、150403自動化綜放工作面，并已實現(xiàn)井下集控室和地面調度室對這兩個工作面設備的一鍵遠程操控，實現(xiàn)了采煤機記憶截割、液壓支架自動跟機移架、順槽可視化遠程遙控等，使得采煤工序變得簡單易行，單班人員由原來的25人降至14人，降低了職工的勞動強度，節(jié)約了生產成本，提升了安全保障能力。如今，我們已經實現(xiàn)了采煤、掘進、煤流運輸?shù)鹊?00%自動化、快速化、智能化。2019年，我們煤礦被華能集團確定為推進智慧煤礦試點示范建設單位，2020年又被國家能源局等單位推選為國家首批智能化示范建設煤礦。
目前，我們正在進一步完善煤流智能化控制系統(tǒng)，全面實施斜井提升自動化項目建設，有序推進巡檢機器人研發(fā)、輔助運輸摘掛鉤與推車機器人項目研究、智能化礦山管控平臺及5G+基礎網絡建設。今年，我們將繼續(xù)加大智能化礦山建設力度，對采掘、運輸、輔助等系統(tǒng)和地面配套設施進行全面優(yōu)化、融合和改造升級，加快推進井下4G+5G網絡建設，實現(xiàn)高質量發(fā)展。
