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盤活“老礦”,薄煤層智能開采進行時

2024-07-05 10:05:16 中國工業報

薄煤層煤礦“活”了!

穿上黑色膠靴,換上藍色工作服,頭戴安全帽,礦燈和自救器別在腰間,全副武裝后,被包裹得嚴嚴實實的記者,先后換乘平巷人車、“猴車”(礦山架空乘人裝置),穿梭在錯綜復雜的巷道中,向井下垂直深度242米處的楊村煤礦4703薄煤層智能綜采工作面挺進。

楊村煤礦屬山東能源集團兗礦能源,是中國薄煤層智能化采煤工作面的代表煤礦之一。

“攜手華為、天瑪智控等先進企業,山東能源集團先行先試開展薄煤層智能無人開采探索實踐,推廣應用‘數智無人控制’技術裝備,楊村、濱湖薄煤層工作面均實現正常生產條件下面內常態化無人作業。”山東能源集團黨委常委、副總經理劉健介紹。

“呆滯”煤礦煥發新機

“可以看到,當前第364刀顯示,它的最大偏差已經觸發了系統的指令,隨即通過第365刀,開始調整工作面的直線度。當第365刀割完后,通過第366刀驗證我們的找直效果。如果366刀偏差值依然超過我們設定的誤差范圍,慣導系統就會重復下達找直指令。”來自山東能源云鼎科技的現場工作人員介紹。

因產能小、煤質差、用人多、效率低,擁有近40年歷史的楊村煤礦一度經營困難,2015年曾被列入擬關閉礦井行列。然而,伴隨智能化技術裝備的成功應用,依托數字孿生輔助控制系統、盤古礦山大模型AI服務平臺、煤礦GIS公共服務平臺、綜采工作面國產慣導應用、班組協同交互通訊系統、規劃截割等先進技術,楊村煤礦實現了正常條件下工作面內無人作業,達到年產100萬噸水平。

從人工開采、機械化換人、自動化減人、信息化少人,再到如今的智能化無人,楊村煤礦薄煤層開采歷經五代發展,完成了三次飛躍,楊村煤礦“活”了。

長期以來,薄煤層開采受限于作業空間小、勞動強度大、勞動用工多、產能釋放受限等原因,導致礦井經濟效益差,普遍作為“呆滯”資源被封存甚至遺棄。不過,伴隨開采年限的增加,采面由“厚”轉“薄”逐漸成為井工煤礦的必經之路。

記者從全國煤礦薄煤層智能開采經驗交流現場會上獲悉,當前,山東能源云鼎科技薄煤層無人化開采取得突破,“工藝裝備智能協同”助力開采管控模式發生轉變。煤炭生產企業聯合科研院所、高等學校開展技術攻關,從“裝備形式”到“配套方式”再到“工藝模式”逐步升級,全國范圍內建成了一批薄與較薄煤層智能綜采工作面。

來自地層深處的變革

在我國,1.3米以下的薄煤層約占保有儲量的20%左右,尤其是四川、重慶、湖南、湖北等地區,薄煤層占保有儲量50%以上。2米以下煤層受地質條件和空間的制約,開采難度大,生產效率低。

一場來自地層深處的變革,有望改變這一“囧狀”。

在山東濟寧,距離楊村煤礦60公里外的棗礦集團濱湖煤礦,31606工作面同樣實現了無人化。記者獲悉,31606工作面面長175米-260米,走向長度1470米,煤厚1.3米,可采儲量57萬噸。

面對薄煤層采煤工作面存在活動空間小、跟機作業難、勞動強度大、生產效率低等短板,濱湖煤礦先后克服了空間設計、地面遠控、實時感知等多項技術難題,變革了傳統的采煤機記憶截割+自動跟機移架技術,應用全新的規劃截割技術,實現了采煤機支架的靈活調度控制。

據介紹,楊村煤礦、濱湖煤礦薄煤層智能化工作面建成運行以來,僅需2人遠程操控,自動跟機移架率99%,遠程截割率100%,有效提高了煤炭資源回收率,而這僅僅是個縮影。

在其所屬的山東能源集團,共有75處生產煤礦,擁有2米以下薄煤層的煤礦32處,占比42.6%。32處煤礦薄煤層剩余有效可采儲量2.6億噸,占比29%。

“山東能源集團通過攻關薄煤層智能開采,讓勞動強度大、產能效率低、經濟效益差、瀕臨關閉退出的煤礦成功‘提效增產、提質增盈’,并讓礦工‘輕松采煤、體面勞動’,實現了勞動收入與經濟效益同步增長。”中國煤炭工業協會副會長、中國煤炭學會理事長劉峰評價。

薄煤層無人化進行時

在神東煤炭集團錦界煤礦31302工作面,一名煤機司機干預頂滾筒升降,底滾筒全程自動割煤。通過連續3個月數據對比,日均產量與單刀割煤時長基本持平,開機率提升7.7%,超負荷明顯下降,煤機速度最大可達到14m/min,可常態化運行。

據國家能源神東煤炭集團黨委委員、副總經理賀海濤介紹,從2008年開始,神東煤炭針對設備控制權限不開放的問題,從單機自動化水平提升,逐步轉變思路,探索出單機智能化提升、上位機集中控制的智能化模式,走出了一條較薄煤層無人化路徑。

到2025年,神東煤炭集團29處綜采工作面平均綜合自動化率將提升至90%,7處高級智能化綜采工作面將建成,人工就地平均干預率將降低至15%。”賀海濤說。

在中國煤炭科工集團各礦區探明的資源中,84.2%的礦區有薄煤層分布。這些薄煤層多采用機械化或自動化開采,但產能和經濟效益較低。

據中國煤炭科工集團首席科學家、天瑪智控副總經理李明忠介紹,中國煤科為解決巷道大斷面與煤層厚度較薄的矛盾,研制了低矮機型的轉載機,降低巷道掘進斷面。

中國中煤能源集團也全方位推進薄煤層智能化開采。在內蒙古納林河礦區納林河二號礦3-1上煤層,建成1.9米煤厚智能化工作面,自動化率達96%,生產班由12人減為3人。截至目前,中煤集團已建成薄及較薄煤層智能化工作面13個,智能化采煤工作面占比87%。

馬世志透露,到2024年底,中煤集團薄及較薄煤層工作面將全部實現智能化開采。2026年底前,薄及較薄煤層工作面無人化開采將實現全覆蓋。

淮河能源控股集團現有11對生產礦井,核定產能7790萬噸,其中淮南礦區面臨薄煤層開采難題。

據淮河能源控股集團黨委委員、副總經理李志紅介紹,在薄煤層煤機國產化替代上,淮河能源研發了矮機身、高過煤量、高可靠搖臂的國產采煤機。

繪機器人采煤藍圖

李志紅認為,薄煤層開采是保護層開采,是礦井擴增存量、延緩向深部開采速度、延長礦井服務年限、提高資源回收率、實現安全綠色發展的關鍵。

薄煤層無人化高效智能開采意義深遠,其目標與實現路徑是什么?

中國工程院院士、中國煤科首席科學家王國法認為,薄煤層無人化高效智能開采,主要包括0.8-0.95米采高無人化工作面年產100萬噸,0.95-1.1米采高無人化工作面年產100萬噸-150萬噸,1.1-1.3米采高無人化工作面年產150萬噸-200萬噸,1.3-1.6米采高(陜北鄂爾多斯礦區)無人化工作面年產400萬噸四大開采目標。

“薄煤層無人化高效智能開采,將由‘可視遠程干預模式’向‘智能自適應模式’邁進。”王國法說。

中國工程院院士葛世榮認為,煤礦將走向生產系統常態智能化,機器人化采礦未來可期。其中,薄煤層機器人化開采系統結構,將由礦山工業物聯網+機器人化系統+數字孿生平臺構成。

“到2026年,全國煤礦智能化產能占比不低于60%,智能化工作面常態化運行率不低于80%。”葛世榮說。

科技時代,讓采礦這一職業在煤礦“智能升級”中實現“順勢轉型”,成為這場煤炭工業領域重大變革的全新命題。

李志紅認為,薄煤層工作面智能化建設有利于改善作業環境,將“操作工”變為“巡檢工”,將“貼身戰術”變成“遠程干預”,提高安全系數和職工的幸福系數。

劉峰則坦言:“智能化建設不是讓礦工‘大規模失業’,而是要讓礦工和企業在擁抱科技中一起變得更強。”

“應通過數字技術賦能、智能技術變革,實現煤炭生產各類災害的精準定量防控,轉變社會公眾對煤礦開采屬于‘高危行業’的固有印象。要聚焦降低勞動強度,加快智能單兵、外骨骼輔助等智能裝備研發應用,釋放先進生產力效能。”劉峰建議。

最新數據顯示,截至5月底,全國現有1549個智能化采掘工作面(采煤工作面866個,掘進工作面683個),有智能化工作面的煤礦823處,415臺無人駕駛車輛在35處露天煤礦推廣應用,1.3萬個固定崗位實現了無人值守。

通過大力推動煤礦智能化建設,2016年以來,全國煤礦井下作業人員減少37萬人,智能化礦井杜絕了較大以上安全生產事故,百萬噸死亡率大幅低于全國平均水平。




責任編輯: 張磊

標簽:薄煤層,智能開采

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