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(guān)重要。煤炭是我國能源供應(yīng)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(shè)、東部深部千米深井建設(shè)與生產(chǎn)、煤巷千米快速掘進技術(shù)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(dāng)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(guān)鍵技術(shù)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(zhǔn)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(xì)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(yīng)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(shè)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(shù)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(xué)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(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，掘進工作面1277個。
“通過人工智能等先進信息技術(shù)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(fù)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(shè)，到2025年大型煤礦和災(zāi)害嚴(yán)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(shè)面臨新考驗
“隨著技術(shù)裝備不斷升級，智能化建設(shè)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(shè)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(shù)，但應(yīng)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(wù)，又要學(xué)習(xí)應(yīng)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(guān)鍵技術(shù)裝備瓶頸尚未突破，導(dǎo)致智能化本應(yīng)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(shè)基礎(chǔ)、理念、技術(shù)路徑均不相同，導(dǎo)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(shù)與裝備適應(yīng)型比較差。截至目前，在復(fù)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(yù)，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(fù)雜條件煤礦適應(yīng)性差等問題，需要開展集中攻關(guān)。
在侯剛看來，破題關(guān)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(shè)從設(shè)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(guān)。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(shè)計、建設(shè)、使用全過程融入。”