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2021:煤矿科技创新如何跑出“加速度”

发布时间:2021-02-23 16:47:39 已有: 人阅读

  转龙湾煤矿是原兖矿集团在内蒙古自治区自主建设的第一对现代化特大型矿井。自2018年8月正式投产以来,我们始终坚持以科技创新驱动发展,2020年先后建成了智能化采、掘

  转龙湾煤矿智能化综采工作面项目充分依托国内首家集智能开采关键技术与装备研发、测试、试验、培养于一体的煤矿智能开采试验中心,围绕“重装备、高可靠性、自动化、少人化”,以常态化应用为目标,先后投资3.82亿元,在23203工作面创建成功。兖州煤业先后组织专业技术人员到小松矿业、浙大中控、中矿华洋等企业考察调研,充分借鉴美国白橡树、坎伯兰和利尔煤矿等智能化先进经验,与中国煤炭科工集团、天津华宁、卡特彼勒等企业合作,开展液压支架快速供液、高端刮板运输系统高链速、刮板输送机链条自动张紧等关键技术研究。结合矿井地质条件和智能化装备性能,我们调整优化了智能化系统参数,实现了全工作面自动跟机移架和煤机中部记忆割煤、两端头程序化割煤常态化运行,使得工作面平均跟机移架时间控制在10秒以内,平均割煤速度每分钟达到12米以上,也使得井下的生产作业人员由原来的9人减少到5人,生产能力由原来每天割煤12刀提高到20刀,现已常态化运行8个月,实现了减人、降本、提效、增质四大目标。

  目前,转龙湾煤矿已被列入2021年国家首批智能化示范建设煤矿。今年,我们将围绕信息化、采煤、掘进、机电、辅助运输、通防和安全管理7个专业、33个具体智能化建设项目持续发力,为促进煤炭开采智能化变革和能源领域新基建做出贡献。

  近两年来,晋能控股煤业集团塔山煤矿的科研重点都围绕着中厚煤层沿空留巷开采技术。在剥离上覆山4号煤层、2号煤层过程中,我们的工作面布置采用传统的两巷工艺,即一个工作面掘进两条巷道,皮带顺槽和回风顺槽,工作面间留8米煤柱,用于隔离采空区,支撑相邻工作面巷道,但煤柱的留设不仅会造成资源浪费,而且会在回采3号煤层至5号煤层工作面时造成顶板应力集中,工作面矿压显现强,制约工作面的安全开采。

  2020年,我们积极调研并比对了国内先进的采煤工艺,与国内科研院校合作,探索采用中厚煤层沿空留巷开采技术,配合液体承压爆破切顶技术,实现了无煤柱工作面安全回采。该技术已经在我们煤矿2个工作面回采中实现成功应用,收到了显著效果。

  中厚煤层沿空留巷开采技术无论对提高资源回采率,还是保证工作面安全高效开采,都有重要意义。按走向长度1000米计算,我们每回采1个无煤柱工作面,可多回收原煤10万吨,增加利润900万元,还能少掘进一条巷道,节约掘进费用500万元。

  今年,我们正在回采2号煤层无煤柱8305工作面。在切顶留巷方面,我们采用液体承压爆破切顶技术对留巷侧顶板提前预处理,加快采空区顶板的垮落,配合新型水泥毯、工字钢梁挡矸支护,提高了切顶留巷效果。在超前支护方面,我们引进了门式支架加强超前段顶板支护强度,保障超前支护段顶板安全。目前,该工作面已安全回采650米,切顶留巷成效显著,矿压显现平稳,达到了预期效果。下一步,我们将继续对中厚煤层沿空留巷开采技术进行优化,掌握沿空留巷条件下的围岩应力分布规律,优化顺槽留巷设计,为集团公司中厚煤层安全高效开采提供借鉴样本。

  近年来,江苏徐矿集团张双楼煤矿始终坚持科技兴矿强安不动摇,努力将创新驱动与智能化建设深度融合。2020年,张双楼煤矿投入6000多万元用于科技创新研发,先后开展了断层破碎带及深部软岩巷道围岩加固技术研究与应用、千米深井破碎小煤柱漏风封堵及工作面防灭火技术研究等20余项内容。特别是在矿井冲击地压灾害治理方面,我们积极探索新技术、新工艺,全面提升安全管理和预防预控能力。经过探索实践,矿井冲击地压治理效果显著,为安全生产等各项工作稳步发展提供了保障。

  我们根据历年来积累的技术经验,逐步构建了一套防冲治理保障体系,提出了贴合矿井实际的“21字”防冲攻略,即强监测、强卸压、强支护、强防护、强管理、强培训、强投入,实现了冲击地压零发生。

  与此同时,我们还建设了冲击地压多参量综合预警云平台,通过大数据综合分析,为冲击地压防治工作提供更加科学、准确的数据依据;应用全液压自动钻机,使得钻机走动、打钻,监控钻机倾角、角度定位等环节实现远程精准操控;创建了江苏省煤矿冲击地压防治工程技术研究中心。此外,我们还与科研机构联合开展冲击危险区域智能限员装置研究,创新实施了巷道掘进超前三维应力场优化卸压等8项国内首创的防治冲击地压技术。目前,矿井消除了冲击地压动力现象,大大降低了冲击地压危险程度,已连续实现安全生产5周年。

  2021年,我们将充分发挥科技创新对企业发展的支撑作用,重点对智能化煤矿顶层设计、复合灾害协同防控关键技术、徐州矿区深井开采冲击地压机理与防控成套技术等30余项课题进行集中攻关,在成功创建江苏省煤矿冲击地压防治工程技术研究中心的基础上,积极申报应急管理部重点实验室,力争取得一批具有行业影响力的科研成果,打造全国冲击地压防治示范矿井。

  控股集团煤业公司张集煤矿坚持统筹发展和安全,大力推进矿井机械化、自动化、信息化、智能化建设,积极引进和采用先进技术,提高装备水平,以发展促安全、以安全保发展。

  我们坚定不移推进生产方式转变,坚持“四化融合、七措并举”,系统推进智能化矿井建设。目前,我们矿井的采煤、掘进机械化率达到100%,岩巷开拓机械化率超过60%,修护机械化率显著提升。2020年,我们引进了世界首台直径2.5米微型全断面掘进机(盾构机),创造了圆班进尺31.9米的好成绩,增加了岩巷掘进单进进尺量,生产效率提高了5倍以上,改变了传统的岩巷打眼、放炮、耙矸、钉道的低效工艺,再次取得了硬岩掘进技术和装备的历史性突破。先进的盾构机为我们向深部开采、瓦斯治理赢得了时间和空间,使得岩巷掘进施工防灾治灾能力显著提升。特别是我们投用的微型盾构机,集切割、行走、支护、装运、喷雾灭尘多功能于一体,适用于煤矿瓦斯高抽巷岩石巷道的快速掘进,具有安装拆除方便快捷、安全系数高、出矸量小、系统稳定性好等优势。微型盾构机作业线的成功应用,标志着我们在推进岩巷生产方式转变方面取得了重要突破。

  通过智能化建设推动矿井转型升级,既是难得的机遇,又是一个挑战。2021年,我们将在保持微型盾构机连续施工的基础上,再建设两条盾构机作业线,积极跟进机械化、自动化、信息化、智能化建设步伐,大力实施科技兴矿战略,提高技术装备水平,加快生产效率提档升级,为矿井实现跨越式发展提供动力和智力支持。

  安徽集团袁店一矿坚持以高科技应用推进矿井高质量发展,以提高智能化服务水平联通井上井下,先后建成了人员定位、瓦斯监控、车皮定位、物资管理等智能化系统,并成功应用煤矿井下无线网络覆盖技术,打造矿井安全生产新高地。

  2020年,我们基于现有的网络传输载体,创新应用高频微波无线网络,投用了煤矿井下无线网络覆盖技术。该技术能够解决智能化系统融合、数据共享深度不够,综合自动化平台搭建不合理,传统布线信号不稳定、易损毁等问题,最终形成了复杂网络数据传输和多种数据应用一体化的智能化网络管理技术。通过应用该技术,并配合井下专用的智能矿灯、智能手机,我们搭建了井上井下通信、视频传输、信息共享一体化的管理平台,解决了井下施工现场汇报基本靠“说”,技术难题解决基本靠“等”的问题。

  在实际应用中,无线网络覆盖技术打破了传统网络连接设备仅能存放于生产条件较好、环境较干净的地点,无法覆盖至矿井各生产工作面的局限,可在无线网络覆盖区域灵活部署数据采集点,矿各级管理人员在井下通过手机终端即可实时查阅井上、井下各重点区域、重点设备、重点环节的生产情况,如煤仓煤位,供电电压、电流,提升机、主局扇、胶带机、采煤机运行的状态和参数,增强矿井安全生产精准指导性和服务性,为矿井高质量发展提供有力的技术支撑。

  2021年,我们将围绕集团的工作部署,不断加大科技创新力度,进一步优化支护工艺,深化井下无线网络应用,安装智能监控系统、扩大监控范围,深入开展治灾技术创新,推广应用干式除尘技术,围绕定向顺层长钻孔消突、低温注氮防火、大孔径地面井瓦斯抽采等技术进行攻关,不断提升治灾水平。

  近年来,中能集团华亭煤业公司砚北煤矿始终坚持管理、装备、素质、系统并重原则,聚焦管理创新、技术创新,紧盯前沿技术和成果,先后完成了压风、供电、排水、主扇、充电房等固定场所的远程控制、无人值守和煤流运输远程集中控制自动化升级改造,逐步实现了矿井各系统智能化综合控制。

  2016年2月,我们煤矿130101自动化综采工作面成功应用,成为甘肃省内首个自动化采煤工作面。在此基础上,我们深入实施科技强安战略,加大资金投入,派出技术骨干人员外出学习,系统掌握自动化采掘技术。2020年,我们先后安装完成了250208自动化综放工作面、150403自动化综放工作面,并已实现井下集控室和地面调度室对这两个工作面设备的一键远程操控,实现了采煤机记忆截割、液压支架自动跟机移架、顺槽可视化远程遥控等,使得采煤工序变得简单易行,单班人员由原来的25人降至14人,降低了职工的劳动强度,节约了生产成本,提升了安全保障能力。如今,我们已经实现了采煤、掘进、煤流运输等的100%自动化、快速化、智能化。2019年,我们煤矿被华能集团确定为推进智慧煤矿试点示范建设单位,2020年又被国家能源局等单位推选为国家首批智能化示范建设煤矿。

  目前,我们正在进一步完善煤流智能化控制系统,全面实施斜井提升自动化项目建设,有序推进巡检机器人研发、辅助运输摘挂钩与推车项目研究、智能化矿山管控平台及5G+基础网络建设。今年,我们将继续加大智能化矿山建设力度,对采掘、运输、辅助等系统和地面配套设施进行全面优化、融合和改造升级,加快推进井下4G+5G网络建设,实现高质量发展。

  (以上稿件由本报记者石宝川,通讯员宋宏雷、吴玲、宋志凤、郭军、王盟、梁蒙、王世勤、肖彦太整理)

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