高端智能裝備提升煤炭安全保供能力+ 查看更多
高端智能裝備提升煤炭安全保供能力
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發(fā)布日期：2023-09-16 10:28
“受關(guān)注不僅僅是因為裝備登頂了全球采煤機裝機功率和開(kāi)采高度最高峰，更重要的是，它能夠推動(dòng)特厚煤層一次采全高綜采工藝的普及，有效解決傳統放頂煤工藝對煤炭資源回收率偏低的問(wèn)題，滿(mǎn)足年產(chǎn)2000萬(wàn)噸工作面安全高效開(kāi)采需求。”
煤炭高效開(kāi)采迫在眉睫
采煤效率不斷提升，對保障國家能源安全至關(guān)重要。煤炭是我國能源供應的壓艙石和穩定器，但按照2022年我國原煤產(chǎn)量45.6億噸、資源產(chǎn)出率40%估算，現有煤炭?jì)α績(jì)H能保障開(kāi)采20年左右，如何安全可靠兜底是一大考驗。
中國工程院院士康紅普表示，保障國家能源安全對煤炭提出的要求，總體可概括為“三千”——實(shí)現西部千萬(wàn)噸級采煤工作面及礦井建設、東部深部千米深井建設與生產(chǎn)、煤巷千米快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備水平提升。抓住以上難點(diǎn)，解決產(chǎn)出率問(wèn)題，煤炭資源才能實(shí)現高效開(kāi)發(fā)。
“當前，我國94%的千萬(wàn)噸級礦井分布在西部。要讓這些保供主力實(shí)現高產(chǎn)高效，要么把采煤工作面加高或加長(cháng)，要么采用更先進(jìn)的開(kāi)采工藝。另外，我國現有50多對礦井開(kāi)采深度超過(guò)1000米，開(kāi)采深度大、難度也加大，稍有不慎就可能造成重大事故。所以，開(kāi)發(fā)這部分資源勢在必行，而其關(guān)鍵技術(shù)和裝備必須攻克。”康紅普稱(chēng)。
張斌向記者舉例，對于8米以上的特厚煤層，過(guò)去由于大型綜采裝備缺失，只能采用分層開(kāi)采或放頂煤開(kāi)采方法。長(cháng)此以往，礦井普遍存在生產(chǎn)效率低、資源回收率低等諸多問(wèn)題。特厚煤層若能做到沿著(zhù)煤巖分界線(xiàn)一次性精準采出，可最大程度減少對煤炭資源的浪費，生產(chǎn)效率也會(huì )隨之提高。“換句話(huà)說(shuō)，特厚煤層傳統開(kāi)采工藝和裝備，已經(jīng)難以支撐我國煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，高產(chǎn)高效迫在眉睫。”
智能化助力資源挖潛
在煤炭行業(yè)，智能化被視為提升資源儲量和保障能力的主要抓手。
以3430系列采煤機為例，其針對7-10米厚與特厚煤層開(kāi)發(fā)，集智能感知、智能控制、智能診斷與智能通信于一體，使超大采高工作面安全、高效、智能開(kāi)采成為可能。“這是我國煤炭安全高效開(kāi)采進(jìn)程邁出的實(shí)質(zhì)性一步。”張斌說(shuō)起更多細節，“真正的高效不止于采煤環(huán)節，檢修和維護等其他環(huán)節也應實(shí)現智能化。比如像3430這樣的大型采煤機，檢修時(shí)需注入潤滑脂，一臺設備15個(gè)潤滑點(diǎn)，傳統靠人工維護，一名工人8小時(shí)都做不完。對此，我們研制了采煤機專(zhuān)用智能注脂系統，通過(guò)采煤機主控系統實(shí)現自動(dòng)注脂，完全替代人工。”
3430系列采煤機正是我國煤礦智能化進(jìn)程的一個(gè)縮影，也是技術(shù)裝備升級帶動(dòng)生產(chǎn)效率逐步提升的典型案例。近日召開(kāi)的煤炭綠色、智能開(kāi)采產(chǎn)學(xué)研合作論壇公布的最新數據顯示，截至今年7月底，56座國家首批智能化示范煤礦通過(guò)驗收，累計建成智能化采煤工作面363個(gè)、掘進(jìn)工作面239個(gè)，采煤工作面單面平均生產(chǎn)能力達到500萬(wàn)噸/年，平均剩余服務(wù)年限達到約58年。此外，全國已建成智能化采煤工作面1043個(gè)，掘進(jìn)工作面1277個(gè)。
“通過(guò)人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)對傳統煤炭產(chǎn)業(yè)開(kāi)展智能化改造，對于煤礦減人增安提效、助力煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、保障國家能源安全具有重要意義。”日前，國家能源局在答復十四屆全國人大一次會(huì )議第3396號建議中再次強調，國家高度重視煤礦智能化建設，到2025年大型煤礦和災害嚴重煤礦基本實(shí)現智能化，到2035年各類(lèi)煤礦基本實(shí)現智能化。
智能化建設面臨新考驗
“隨著(zhù)技術(shù)裝備不斷升級，智能化建設整體面臨著(zhù)全新考驗。”中煤科工開(kāi)采研究院智能開(kāi)采裝備分院副院長(cháng)侯剛感慨。
他舉例稱(chēng)，采煤、掘進(jìn)等硬件設備不斷升級，數據中臺、經(jīng)營(yíng)管理系統等軟件雖從外行業(yè)引入不少先進(jìn)理念和技術(shù)，但應用在煤礦井下的效果卻不理想。再如，不少礦井出現人員不足問(wèn)題，既要完成生產(chǎn)任務(wù)，又要學(xué)習應用智能化，精力時(shí)間受限。加上智能化在調試階段難免影響產(chǎn)量，煤炭企業(yè)如何平衡生產(chǎn)效益和智能化未成熟階段的矛盾，同樣亟待思考。
中國工程院院士王國法坦言，一些關(guān)鍵技術(shù)裝備瓶頸尚未突破，導致智能化本應帶來(lái)的效率和效益未全面顯現。“在不同區域，煤層賦存條件差異較大，不同煤炭企業(yè)的智能化建設基礎、理念、技術(shù)路徑均不相同，導致我國煤礦智能化發(fā)展不平衡問(wèn)題較突出。例如在西南云貴川礦區，礦井產(chǎn)量依然偏低，智能化開(kāi)采技術(shù)與裝備適應型比較差。截至目前，在復雜多變煤層條件下，采掘系統還無(wú)法形成連續穩定的智能化作業(yè)，需要較多人工干預，整體智能化能力得不到有效發(fā)揮。”
對此，王國法表示，采掘裝備是核心，關(guān)鍵元部件和整機可靠性差、對復雜條件煤礦適應性差等問(wèn)題，需要開(kāi)展集中攻關(guān)。
在侯剛看來(lái)，破題關(guān)鍵在于讓每個(gè)礦打造合理定位的智能化礦井。“從礦井全場(chǎng)景進(jìn)行分析研究，建設從設計、實(shí)施、交付、使用到維護保障的全流程機制，站在高產(chǎn)高效實(shí)際需求角度，開(kāi)展針對性科研攻關(guān)。除科研單位，煤礦工作人員一開(kāi)始就要介入，真正做到系統設計、建設、使用全過(guò)程融入。”