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首页 >> 特别报道 >> 盘活“老矿”,薄煤层智能开采进行时
 
盘活“老矿”,薄煤层智能开采进行时
来源:中国工业报 时间:2024/7/5 
薄煤层煤矿“活”了!

穿上黑色胶靴,换上蓝色工作服,头戴安全帽,矿灯和自救器别在腰间,全副武装后,被包裹得严严实实的记者,先后换乘平巷人车、“猴车”(矿山架空乘人装置),穿梭在错综复杂的巷道中,向井下垂直深度242米处的杨村煤矿4703薄煤层智能综采工作面挺进。

杨村煤矿属山东能源集团兖矿能源,是中国薄煤层智能化采煤工作面的代表煤矿之一。

“携手华为、天玛智控等先进企业,山东能源集团先行先试开展薄煤层智能无人开采探索实践,推广应用‘数智无人控制’技术装备,杨村、滨湖薄煤层工作面均实现正常生产条件下面内常态化无人作业。”山东能源集团党委常委、副总经理刘健介绍。

“呆滞”煤矿焕发新机

“可以看到,当前第364刀显示,它的最大偏差已经触发了系统的指令,随即通过第365刀,开始调整工作面的直线度。当第365刀割完后,通过第366刀验证我们的找直效果。如果366刀偏差值依然超过我们设定的误差范围,惯导系统就会重复下达找直指令。”来自山东能源云鼎科技的现场工作人员介绍。

因产能小、煤质差、用人多、效率低,拥有近40年历史的杨村煤矿一度经营困难,2015年曾被列入拟关闭矿井行列。然而,伴随智能化技术装备的成功应用,依托数字孪生辅助控制系统、盘古矿山大模型AI服务平台、煤矿GIS公共服务平台、综采工作面国产惯导应用、班组协同交互通讯系统、规划截割等先进技术,杨村煤矿实现了正常条件下工作面内无人作业,达到年产100万吨水平。

从人工开采、机械化换人、自动化减人、信息化少人,再到如今的智能化无人,杨村煤矿薄煤层开采历经五代发展,完成了三次飞跃,杨村煤矿“活”了。

长期以来,薄煤层开采受限于作业空间小、劳动强度大、劳动用工多、产能释放受限等原因,导致矿井经济效益差,普遍作为“呆滞”资源被封存甚至遗弃。不过,伴随开采年限的增加,采面由“厚”转“薄”逐渐成为井工煤矿的必经之路。

记者从全国煤矿薄煤层智能开采经验交流现场会上获悉,当前,山东能源云鼎科技薄煤层无人化开采取得突破,“工艺装备智能协同”助力开采管控模式发生转变。煤炭生产企业联合科研院所、高等学校开展技术攻关,从“装备形式”到“配套方式”再到“工艺模式”逐步升级,全国范围内建成了一批薄与较薄煤层智能综采工作面。

来自地层深处的变革

在我国,1.3米以下的薄煤层约占保有储量的20%左右,尤其是四川、重庆、湖南、湖北等地区,薄煤层占保有储量50%以上。2米以下煤层受地质条件和空间的制约,开采难度大,生产效率低。

一场来自地层深处的变革,有望改变这一“囧状”。

在山东济宁,距离杨村煤矿60公里外的枣矿集团滨湖煤矿,31606工作面同样实现了无人化。记者获悉,31606工作面面长175米-260米,走向长度1470米,煤厚1.3米,可采储量57万吨。

面对薄煤层采煤工作面存在活动空间小、跟机作业难、劳动强度大、生产效率低等短板,滨湖煤矿先后克服了空间设计、地面远控、实时感知等多项技术难题,变革了传统的采煤机记忆截割+自动跟机移架技术,应用全新的规划截割技术,实现了采煤机支架的灵活调度控制。

据介绍,杨村煤矿、滨湖煤矿薄煤层智能化工作面建成运行以来,仅需2人远程操控,自动跟机移架率99%,远程截割率100%,有效提高了煤炭资源回收率,而这仅仅是个缩影。

在其所属的山东能源集团,共有75处生产煤矿,拥有2米以下薄煤层的煤矿32处,占比42.6%。32处煤矿薄煤层剩余有效可采储量2.6亿吨,占比29%。

“山东能源集团通过攻关薄煤层智能开采,让劳动强度大、产能效率低、经济效益差、濒临关闭退出的煤矿成功‘提效增产、提质增盈’,并让矿工‘轻松采煤、体面劳动’,实现了劳动收入与经济效益同步增长。”中国煤炭工业协会副会长、中国煤炭学会理事长刘峰评价。

薄煤层无人化进行时

在神东煤炭集团锦界煤矿31302工作面,一名煤机司机干预顶滚筒升降,底滚筒全程自动割煤。通过连续3个月数据对比,日均产量与单刀割煤时长基本持平,开机率提升7.7%,超负荷明显下降,煤机速度最大可达到14m/min,可常态化运行。

据国家能源神东煤炭集团党委委员、副总经理贺海涛介绍,从2008年开始,神东煤炭针对设备控制权限不开放的问题,从单机自动化水平提升,逐步转变思路,探索出单机智能化提升、上位机集中控制的智能化模式,走出了一条较薄煤层无人化路径。

到2025年,神东煤炭集团29处综采工作面平均综合自动化率将提升至90%,7处高级智能化综采工作面将建成,人工就地平均干预率将降低至15%。”贺海涛说。

在中国煤炭科工集团各矿区探明的资源中,84.2%的矿区有薄煤层分布。这些薄煤层多采用机械化或自动化开采,但产能和经济效益较低。

据中国煤炭科工集团首席科学家、天玛智控副总经理李明忠介绍,中国煤科为解决巷道大断面与煤层厚度较薄的矛盾,研制了低矮机型的转载机,降低巷道掘进断面。

中国中煤能源集团也全方位推进薄煤层智能化开采。在内蒙古纳林河矿区纳林河二号矿3-1上煤层,建成1.9米煤厚智能化工作面,自动化率达96%,生产班由12人减为3人。截至目前,中煤集团已建成薄及较薄煤层智能化工作面13个,智能化采煤工作面占比87%。

马世志透露,到2024年底,中煤集团薄及较薄煤层工作面将全部实现智能化开采。2026年底前,薄及较薄煤层工作面无人化开采将实现全覆盖。

淮河能源控股集团现有11对生产矿井,核定产能7790万吨,其中淮南矿区面临薄煤层开采难题。

据淮河能源控股集团党委委员、副总经理李志红介绍,在薄煤层煤机国产化替代上,淮河能源研发了矮机身、高过煤量、高可靠摇臂的国产采煤机。

绘机器人采煤蓝图

李志红认为,薄煤层开采是保护层开采,是矿井扩增存量、延缓向深部开采速度、延长矿井服务年限、提高资源回收率、实现安全绿色发展的关键。

薄煤层无人化高效智能开采意义深远,其目标与实现路径是什么?

中国工程院院士、中国煤科首席科学家王国法认为,薄煤层无人化高效智能开采,主要包括0.8-0.95米采高无人化工作面年产100万吨,0.95-1.1米采高无人化工作面年产100万吨-150万吨,1.1-1.3米采高无人化工作面年产150万吨-200万吨,1.3-1.6米采高(陕北鄂尔多斯矿区)无人化工作面年产400万吨四大开采目标。

“薄煤层无人化高效智能开采,将由‘可视远程干预模式’向‘智能自适应模式’迈进。”王国法说。

中国工程院院士葛世荣认为,煤矿将走向生产系统常态智能化,机器人化采矿未来可期。其中,薄煤层机器人化开采系统结构,将由矿山工业物联网+机器人化系统+数字孪生平台构成。

“到2026年,全国煤矿智能化产能占比不低于60%,智能化工作面常态化运行率不低于80%。”葛世荣说。

科技时代,让采矿这一职业在煤矿“智能升级”中实现“顺势转型”,成为这场煤炭工业领域重大变革的全新命题。

李志红认为,薄煤层工作面智能化建设有利于改善作业环境,将“操作工”变为“巡检工”,将“贴身战术”变成“远程干预”,提高安全系数和职工的幸福系数。

刘峰则坦言:“智能化建设不是让矿工‘大规模失业’,而是要让矿工和企业在拥抱科技中一起变得更强。”

“应通过数字技术赋能、智能技术变革,实现煤炭生产各类灾害的精准定量防控,转变社会公众对煤矿开采属于‘高危行业’的固有印象。要聚焦降低劳动强度,加快智能单兵、外骨骼辅助等智能装备研发应用,释放先进生产力效能。”刘峰建议。

最新数据显示,截至5月底,全国现有1549个智能化采掘工作面(采煤工作面866个,掘进工作面683个),有智能化工作面的煤矿823处,415台无人驾驶车辆在35处露天煤矿推广应用,1.3万个固定岗位实现了无人值守。

通过大力推动煤矿智能化建设,2016年以来,全国煤矿井下作业人员减少37万人,智能化矿井杜绝了较大以上安全生产事故,百万吨死亡率大幅低于全国平均水平。


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