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
“受關注不僅僅是因為裝備登頂了全球采煤機裝機功率和開采高度最高峰，更重要的是，它能夠推動特厚煤層一次采全高綜采工藝的普及，有效解決傳統(tǒng)放頂煤工藝對煤炭資源回收率偏低的問題，滿足年產(chǎn)2000萬噸工作面安全高效開采需求。”
煤炭高效開采迫在眉睫
采煤效率不斷提升，對保障國家能源安全至關重要。煤炭是我國能源供應的壓艙石和穩(wěn)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(xiàn)有煤炭儲量僅能保障開采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”——實現(xiàn)西部千萬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)、煤巷千米快速掘進技術與裝備水平提升。抓住以上難點，解決產(chǎn)出率問題，煤炭資源才能實現(xiàn)高效開發(fā)。
“當前，我國94%的千萬噸級礦井分布在西部。要讓這些保供主力實現(xiàn)高產(chǎn)高效，要么把采煤工作面加高或加長，要么采用更先進的開采工藝。另外，我國現(xiàn)有50多對礦井開采深度超過1000米，開采深度大、難度也加大，稍有不慎就可能造成重大事故。所以，開發(fā)這部分資源勢在必行，而其關鍵技術和裝備必須攻克。”康紅普稱。
張斌向記者舉例，對于8米以上的特厚煤層，過去由于大型綜采裝備缺失，只能采用分層開采或放頂煤開采方法。長此以往，礦井普遍存在生產(chǎn)效率低、資源回收率低等諸多問題。特厚煤層若能做到沿著煤巖分界線一次性精準采出，可最大程度減少對煤炭資源的浪費，生產(chǎn)效率也會隨之提高。“換句話說，特厚煤層傳統(tǒng)開采工藝和裝備，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、智能開采成為可能。“這是我國煤炭安全高效開采進程邁出的實質(zhì)性一步。”張斌說起更多細節(jié)，“真正的高效不止于采煤環(huán)節(jié)，檢修和維護等其他環(huán)節(jié)也應實現(xiàn)智能化。比如像3430這樣的大型采煤機，檢修時需注入潤滑脂，一臺設備15個潤滑點，傳統(tǒng)靠人工維護，一名工人8小時都做不完。對此，我們研制了采煤機專用智能注脂系統(tǒng)，通過采煤機主控系統(tǒng)實現(xiàn)自動注脂，完全替代人工。”
3430系列采煤機正是我國煤礦智能化進程的一個縮影，也是技術裝備升級帶動生產(chǎn)效率逐步提升的典型案例。近日召開的煤炭綠色、智能開采產(chǎn)學研合作論壇公布的最新數(shù)據(jù)顯示，截至今年7月底，56座國家首批智能化示范煤礦通過驗收，累計建成智能化采煤工作面363個、掘進工作面239個，采煤工作面單面平均生產(chǎn)能力達到500萬噸/年，平均剩余服務年限達到約58年。此外，全國已建成智能化采煤工作面1043個，掘進工作面1277個。
“通過人工智能等先進信息技術對傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)開展智能化改造，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議第3396號建議中再次強調(diào)，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現(xiàn)智能化，到2035年各類煤礦基本實現(xiàn)智能化。
智能化建設面臨新考驗
“隨著技術裝備不斷升級，智能化建設整體面臨著全新考驗。”中煤科工開采研究院智能開采裝備分院副院長侯剛感慨。
他舉例稱，采煤、掘進等硬件設備不斷升級，數(shù)據(jù)中臺、經(jīng)營管理系統(tǒng)等軟件雖從外行業(yè)引入不少先進理念和技術，但應用在煤礦井下的效果卻不理想。再如，不少礦井出現(xiàn)人員不足問題，既要完成生產(chǎn)任務，又要學習應用智能化，精力時間受限。加上智能化在調(diào)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，一些關鍵技術裝備瓶頸尚未突破，導致智能化本應帶來的效率和效益未全面顯現(xiàn)。“在不同區(qū)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、技術路徑均不相同，導致我國煤礦智能化發(fā)展不平衡問題較突出。例如在西南云貴川礦區(qū)，礦井產(chǎn)量依然偏低，智能化開采技術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(tǒng)還無法形成連續(xù)穩(wěn)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，關鍵元部件和整機可靠性差、對復雜條件煤礦適應性差等問題，需要開展集中攻關。
在侯剛看來，破題關鍵在于讓每個礦打造合理定位的智能化礦井。“從礦井全場景進行分析研究，建設從設計、實施、交付、使用到維護保障的全流程機制，站在高產(chǎn)高效實際需求角度，開展針對性科研攻關。除科研單位，煤礦工作人員一開始就要介入，真正做到系統(tǒng)設計、建設、使用全過程融入。”