日前，黃陵礦業(yè)公司《煤油氣共生大采高智能化綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》科技項(xiàng)目通過(guò)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。自此，黃陵礦業(yè)公司形成了從較薄煤層、中厚煤層到厚煤層全覆蓋的智能化開(kāi)采技術(shù)研究體系。

　　采高每增長(zhǎng)一米，就是對(duì)資源的最大尊重。自2014年開(kāi)始，該公司開(kāi)始致力于研究智能化開(kāi)采技術(shù)，在全國(guó)首次實(shí)現(xiàn)煤礦智能化開(kāi)采，先后完成了薄煤層、中厚煤層和厚煤層的智能化開(kāi)采技術(shù)研究。如今，黃陵礦業(yè)再次實(shí)現(xiàn)大采高工作面的智能化開(kāi)采，再一次占領(lǐng)了煤炭開(kāi)采技術(shù)的新高地，對(duì)帶動(dòng)國(guó)內(nèi)智能化成套裝備的研發(fā)生產(chǎn)，進(jìn)一步提高資源回收率都具有重要意義，也為我國(guó)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

　　技術(shù)積累為大采高智能化提供了經(jīng)驗(yàn)

　　黃陵礦業(yè)公司地處黃隴煤炭基地，煤田總面積549平方公里，地質(zhì)儲(chǔ)量13.4億噸，可采儲(chǔ)量9.6億噸，礦區(qū)以中厚煤層為主，煤層厚度變化很大。主要出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煤化工原料和動(dòng)力煤，煤質(zhì)優(yōu)良，“黃靈煤”品牌早已家喻戶曉。

　　黃陵礦業(yè)公司以“開(kāi)放合作、協(xié)同創(chuàng)新、科學(xué)采煤、服務(wù)社會(huì)”為發(fā)展路線，以現(xiàn)代項(xiàng)目管理為手段，以“煤礦智能化開(kāi)采”為主題，立足企業(yè)實(shí)際，聯(lián)合國(guó)內(nèi)相關(guān)高校、科研機(jī)構(gòu)和煤炭裝備制造企業(yè)，避開(kāi)了“煤巖識(shí)別”等世界性難題，另辟蹊徑，率先確立了基于可視化的遠(yuǎn)程干預(yù)型智能化無(wú)人綜采技術(shù)路線，有效解決煤礦綜采工作面生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、開(kāi)采裝備系統(tǒng)龐大、作業(yè)環(huán)境惡劣等問(wèn)題。

　　黃陵礦業(yè)公司從2008年開(kāi)始探索實(shí)施智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)，2013年首個(gè)智能化綜采工作面調(diào)試運(yùn)行。2014年、2016年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)了較薄煤層和中厚煤層智能化無(wú)人開(kāi)采地面遠(yuǎn)程操控采煤作業(yè)常態(tài)化，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)產(chǎn)成套裝備智能化采煤的先河。

　　為了將智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用，2016年5月，全國(guó)首個(gè)煤礦智能化開(kāi)采技術(shù)創(chuàng)新中心在黃陵礦業(yè)公司掛牌成立，該中心依托黃陵礦業(yè)公司，以智能化開(kāi)采技術(shù)為核心，形成從技術(shù)研發(fā)、裝備制造、實(shí)驗(yàn)研究、技術(shù)培訓(xùn)到成果推廣應(yīng)用的完整技術(shù)創(chuàng)新體系，成為煤炭行業(yè)重要的安全科技支撐平臺(tái)。其中，智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)位列2016年國(guó)家能源局推廣的《煤炭安全綠色開(kāi)發(fā)和清潔高效利用先進(jìn)技術(shù)與裝備推薦目錄》首批首位。

　　在黃陵礦區(qū)，水、火、瓦斯、煤塵、頂板、油型氣、油氣井“七害”俱全，下屬的黃陵二號(hào)煤礦屬于煤油氣共生礦井，平均煤層厚度達(dá)到6米，實(shí)施大采高智能化任務(wù)艱巨。

　　2016年底，黃陵礦業(yè)公司開(kāi)始著手制定《煤油氣共生大采高智能化綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》技術(shù)方案，聯(lián)合8個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠家和科研院所制定了設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，隨后進(jìn)行設(shè)備研制、人員培訓(xùn)。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，2017年12月，黃陵二號(hào)煤礦416工作面完成了為期3個(gè)月的工業(yè)性試驗(yàn)，大采高工作面首次實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化智能開(kāi)采，使黃陵礦業(yè)公司乃至全國(guó)煤炭企業(yè)多年追逐的夢(mèng)想得以實(shí)現(xiàn)。

　　“目前，5.1-7米煤層智能化綜采成套裝備單班生產(chǎn)能力最大達(dá)4刀半，工作面最高月產(chǎn)量達(dá)到了50.5萬(wàn)噸，回采工效達(dá)247.97噸/工，生產(chǎn)效率在原采煤方式基礎(chǔ)上提升30%以上。”黃陵礦業(yè)公司二號(hào)煤礦總經(jīng)理劉建偉說(shuō)道。

　　克服重重困難，大采高智能化開(kāi)采圓夢(mèng)

　　黃陵礦業(yè)公司二號(hào)煤礦屬于煤油氣共生礦區(qū)，礦區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)有油氣鉆孔近150個(gè)，隨著礦井開(kāi)采活動(dòng)的進(jìn)行，礦井瓦斯涌出量逐年增大，底板瓦斯異常涌出尤為嚴(yán)重，且具有突發(fā)性、涌出量大、無(wú)明顯征兆等特點(diǎn)，伴隨出現(xiàn)了油型氣異常涌出與石油滲流現(xiàn)象，硫化氫涌出量也顯著增加，加之工作面采高大，頂板破碎、片幫嚴(yán)重、底板松軟等諸多致災(zāi)因素，給智能化開(kāi)采項(xiàng)目的實(shí)施造成嚴(yán)重阻礙。

　　黃陵礦業(yè)公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)多次到北京、鄭州、天津、沈陽(yáng)等地進(jìn)行實(shí)地考察，最終選定了可以滿足使用要求，配套性好、可靠性高的采煤機(jī)、液壓支架、超前支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備和智能控制系統(tǒng)。地面調(diào)度室和井下設(shè)備列車分別設(shè)置集控中心，集控中心采用的自動(dòng)化綜合智能控制平臺(tái)，集成了液壓支架、采煤機(jī)跟機(jī)自動(dòng)化及遠(yuǎn)程控制、工作面視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程集中控制等多項(xiàng)技術(shù)，對(duì)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析和專家式診斷，實(shí)現(xiàn)智能控制。

　　“設(shè)備配套難度不大，安裝調(diào)試著實(shí)費(fèi)了不少事。”黃陵二號(hào)煤礦機(jī)電部長(zhǎng)易瑞強(qiáng)說(shuō)，“設(shè)備入井前，我們精心實(shí)施地面聯(lián)合調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就及時(shí)與廠家聯(lián)系進(jìn)行解決，直到最優(yōu)為止。”

　　黃陵二號(hào)煤礦416大采高工作面實(shí)施智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)，首先面臨的就是煤壁片幫，底板松軟和煤塵大等問(wèn)題。為了確保項(xiàng)目的順利實(shí)施，智能化技術(shù)攻關(guān)小組根據(jù)實(shí)際，采用液壓支架護(hù)幫精準(zhǔn)控制聯(lián)動(dòng)技術(shù)，液壓支架模擬人工作業(yè)自適應(yīng)技術(shù)，加裝采煤機(jī)外噴霧高壓除塵裝置，有效解決了相關(guān)難題，自主研發(fā)了采煤機(jī)采高傳感器保護(hù)裝置和云臺(tái)攝像儀多角度調(diào)節(jié)裝置，有效延長(zhǎng)傳感器使用壽命，確保工作面監(jiān)控?zé)o死角。

　　針對(duì)大采高工作面煤油氣共生問(wèn)題，技術(shù)小組研發(fā)了基于瓦斯?jié)舛鹊牟擅簷C(jī)聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)。通過(guò)瓦斯監(jiān)測(cè)建立瓦斯?jié)舛扰c采煤機(jī)牽引速度之間的耦合關(guān)系，當(dāng)瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)異常時(shí)可提前對(duì)未來(lái)危險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前報(bào)警，并通過(guò)危險(xiǎn)的等級(jí)，自動(dòng)調(diào)整采煤機(jī)牽引速度，確保工作面能夠安全高效生產(chǎn);利用惰性氣體發(fā)泡裝置對(duì)滲油區(qū)域及工作面上下隅角噴灑泡沫，全方位覆蓋隱患點(diǎn)，徹底杜絕了油氣火災(zāi)事故的發(fā)生。

　　2017年9月，設(shè)備在井下安裝調(diào)試完畢，終于可以正式采煤了。操控人員按下一鍵啟停按鈕后，發(fā)現(xiàn)膠帶輸送機(jī)還未啟動(dòng)至正常狀態(tài)，工作面的“三機(jī)”已經(jīng)啟動(dòng)了，造成膠帶機(jī)尾堆煤。經(jīng)過(guò)研究分析后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)重新設(shè)置了一鍵啟停的程序，解決了這一問(wèn)題。隨后，又優(yōu)化了三角煤高效協(xié)同工藝，減少了進(jìn)刀距離，彎曲段加裝了慢速邏輯推移閥，通過(guò)控制供液流量，使推移油缸慢速推移，達(dá)到平順斜切進(jìn)刀的目的。對(duì)供液系統(tǒng)進(jìn)行了改造，采用“三進(jìn)三回”的方式，提高了供液系統(tǒng)運(yùn)行效率，保障了液壓支架的正常跟機(jī)等等。

　　經(jīng)過(guò)一系列自主攻關(guān)，大采高智能化開(kāi)采技術(shù)在416工作面終于成功應(yīng)用了。

　　復(fù)雜條件下采煤更安全更高效

　　目前416智能化工作面已累計(jì)生產(chǎn)5個(gè)月，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)煤炭252萬(wàn)噸。

　　不但效益上去了，整個(gè)采煤過(guò)程的操作也變得簡(jiǎn)單、安全、高效了。”黃陵二號(hào)煤礦副總經(jīng)理張強(qiáng)介紹說(shuō)，“黃陵二號(hào)煤礦應(yīng)用大采高智能化開(kāi)采技術(shù)以后，操控人員在監(jiān)控中心可以對(duì)集成供液系統(tǒng)和運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程智能控制;通過(guò)高清攝像儀，可以實(shí)時(shí)跟蹤采煤機(jī)推進(jìn)情況;采用液壓支架自動(dòng)跟機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全工作面液壓支架自動(dòng)跟隨采煤機(jī)拉架、推溜等功能。”

　　“原來(lái)生產(chǎn)期間，我們一個(gè)班需要25個(gè)人，大采高智能化實(shí)施以后，井下只需要7人工作，地面2人干預(yù)就可以了。特別是以前工作強(qiáng)度最大的兩順槽支護(hù)，現(xiàn)在采用超前邁步式支架之后，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員由原來(lái)的10人人工搬運(yùn)單體支柱支護(hù)作業(yè)減至2人手持遙控操作，職工的勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕，作業(yè)環(huán)境得到了極大改善。”該礦綜采二隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)姚一龍說(shuō)。

　　據(jù)了解，應(yīng)用大采高智能化以后，工作面設(shè)備開(kāi)機(jī)率提升至100%，單班最大生產(chǎn)能力達(dá)到4刀半，工效可達(dá)247.97噸/工，月生產(chǎn)能力突破50萬(wàn)噸，每年節(jié)約人工成本700多萬(wàn)元。

　　《煤油氣共生大采高智能化綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》的成功實(shí)施，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)產(chǎn)成套大采高裝備智能化開(kāi)采的先河，對(duì)我國(guó)煤礦智能化綜采工作面開(kāi)采有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。與同類型的智能化綜采工作面相比，國(guó)產(chǎn)裝備購(gòu)置價(jià)格約為進(jìn)口裝備的65%，一個(gè)大采高智能化工作面成套設(shè)備購(gòu)置可節(jié)約5000萬(wàn)元左右。形成了覆蓋各個(gè)煤層厚度的完備的智能化開(kāi)采示范工程體系，首次采用了人機(jī)智能融合控制的生產(chǎn)模式，大幅提升了綜采成套裝備的智能化水平，帶動(dòng)了我國(guó)在煤機(jī)裝備自動(dòng)化、智能化方面的整體技術(shù)進(jìn)步，為建設(shè)大型現(xiàn)代化礦井提供了參考，有力地推動(dòng)了我國(guó)煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

　　“預(yù)計(jì)在今年底，我們公司依托創(chuàng)新中心這個(gè)平臺(tái)，將對(duì)所屬4對(duì)礦井全部實(shí)現(xiàn)智能化無(wú)人開(kāi)采。這是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，我們公司將全力以赴助力創(chuàng)新中心，實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)世界領(lǐng)先技術(shù)的常態(tài)化運(yùn)行。”談到未來(lái)的發(fā)展，黃陵礦業(yè)公司董事長(zhǎng)、黨委書(shū)記雷貴生表示。

　　智能化無(wú)人開(kāi)采技術(shù)，必將有力推動(dòng)我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)的升級(jí)換擋，大大提升我國(guó)煤炭裝備制造業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)推進(jìn)全國(guó)煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)和煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義和示范引領(lǐng)作用。

　　(史灝李金玲)

　　《各界導(dǎo)報(bào)》 2018年08月16日 第4016期 第四版