2015年5月27日 中國煤炭報(bào)安全版頭條
提升煤礦“四化”水平 強(qiáng)化“零死亡”科技保障
——全國煤礦自動化開采技術(shù)現(xiàn)場會典型成果摘錄
填補(bǔ)綜采面智能化
無人開采空白
陜煤化黃陵礦業(yè)公司
2014年4月，陜西煤業(yè)化工集團(tuán)黃陵礦業(yè)公司在綜采、大采高綜采的基礎(chǔ)上，以一號煤礦為試點(diǎn)，成功完成國產(chǎn)綜采裝備智能化無人開采技術(shù)研究與應(yīng)用，在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了地面遠(yuǎn)程操控采煤，填補(bǔ)了我國煤礦綜采工作面智能化無人開采的空白。
黃陵礦業(yè)公司一號煤礦智能化無人綜采工作面運(yùn)行1年以來，累計(jì)生產(chǎn)原煤190萬噸，開機(jī)率達(dá)97.3%。與產(chǎn)能相近的綜采工作面相比，智能化工作面作業(yè)人員由9人減至1人，兩順槽作業(yè)人員由8人減至4人。工人從危險(xiǎn)性較高的采煤工作面轉(zhuǎn)移到安全環(huán)境較好的順槽監(jiān)控中心，甚至是地面調(diào)度中心，從根本上提高了作業(yè)安全系數(shù)。
一號煤礦智能化工作面全部采用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，一套綜采設(shè)備自動化系統(tǒng)可節(jié)約費(fèi)用近3000萬元。智能化無人工作面將工人從操作工變成巡檢工，大幅降低了工人的勞動強(qiáng)度，不僅讓煤礦工人的工作環(huán)境由過去的“臟、苦、險(xiǎn)、累”變成現(xiàn)在的輕松、體面、安全，也提高了煤礦工人的社會地位。
“兩化”融合
向生產(chǎn)一線延伸
開灤集團(tuán)
開灤集團(tuán)煤炭生產(chǎn)方式以立井井工開采為主。近年來，該集團(tuán)在推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)技術(shù)上，充分運(yùn)用先進(jìn)適用技術(shù)改造升級煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)，將信息化、自動化融合技術(shù)向生產(chǎn)一線延伸，已累計(jì)投入信息化、自動化改造建設(shè)資金7億元，精減煤炭生產(chǎn)用工7700人，約占煤炭生產(chǎn)從業(yè)人員的15.4%，年節(jié)省工資成本4.6億元，綜合節(jié)能創(chuàng)效2.25億元；2014年百萬噸死亡率0.066，連續(xù)5年百萬噸死亡率控制在0.1以下。
開灤集團(tuán)重點(diǎn)實(shí)施了三大工程：一是因地制宜，推進(jìn)系統(tǒng)升級改造，深入推進(jìn)安全降本增效，目前已有7個礦井建立了比較完善的礦井綜合信息化、自動化系統(tǒng)，主要礦井上下工業(yè)環(huán)網(wǎng)建設(shè)基本完成，提升、通風(fēng)、排水、供電、井下皮帶運(yùn)輸五大系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動監(jiān)測控制；二是生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化簡化，減人提效，降低了用工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)；三是安全管理信息化，充分依托“兩化”融合技術(shù)，針對安全管理，重點(diǎn)開展生產(chǎn)及安全系統(tǒng)的信息共享、提高安全管理時效性以及危險(xiǎn)源預(yù)測預(yù)警的研究與應(yīng)用。
薄煤層工作面
實(shí)現(xiàn)無人開采
冀中能源峰峰集團(tuán)大社礦
冀中能源峰峰集團(tuán)大社礦“五毒”俱全，“一通三防”管理難度較大。2010年，大社礦致力于4號薄煤層自動化開采的研究與實(shí)踐，有效地解放了2號厚煤層，實(shí)現(xiàn)了由高突出煤層開采向非突出煤層開采轉(zhuǎn)變，有力保障了礦井安全生產(chǎn)。
大社礦結(jié)合礦井地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯賦存情況，確定了長期開采保護(hù)層，解放全部有突出危險(xiǎn)煤層的總思路。他們利用薄煤層自動化開采等煤礦現(xiàn)代科技開采手段，最大限度回收薄煤層資源，釋放厚煤層瓦斯，最終實(shí)現(xiàn)了薄煤層工作面自動化無人開采。
大社礦在平均煤層厚度僅1.25米的94702工作面率先應(yīng)用國際先進(jìn)水平的薄煤層綜采遠(yuǎn)程控制自動化開采技術(shù)，通過采用先進(jìn)的數(shù)字化控制技術(shù)，建立了薄煤層綜采工作面遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)了工作面遠(yuǎn)程操控，自動完成割煤、推溜、移架、裝煤、拖纜和運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)流程。
大社礦至今已開采薄煤層工作面11個，保護(hù)層開采面積累計(jì)105萬平方米，解放2號煤層儲量800余萬噸。
技術(shù)突圍
成就智能化無人開采
中國煤科天地科技天瑪公司
中國煤炭科工天地科技有限公司下屬的北京天地瑪珂電液控制系統(tǒng)有限公司，一直致力于提高我國煤礦綜采自動化水平、改善煤礦回采生產(chǎn)安全條件、降低煤礦工人的勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，并以實(shí)現(xiàn)綜采工作面無人化開采為目標(biāo)，將煤礦工人從危險(xiǎn)、嘈雜的工作環(huán)境中解放出來，讓設(shè)備替代工人進(jìn)行煤炭開采，是減少人員傷亡、保障安全的重要手段，也是煤礦安全生產(chǎn)的迫切需要。
2008年，天瑪公司自主研制的SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)應(yīng)用于神華寧煤集團(tuán)石溝驛煤礦。近5年來，SAC型液壓支架電液控制系統(tǒng)打破了國外的長期壟斷。2012年，天瑪公司成立了“無人化”項(xiàng)目部，組建了核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在液壓支架跟機(jī)自動化、工作面視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程集中控制等關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破。
目前，智能化無人開采技術(shù)針對煤礦各種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境形成了多種解決方案，已在神華集團(tuán)、陜煤化集團(tuán)等15家煤炭企業(yè)推廣應(yīng)用。智能化無人開采技術(shù)可提高生產(chǎn)效率5%至30%。
主動防治
確保瓦斯“零超限”
陜煤化銅川礦業(yè)陳家山礦
陜西煤業(yè)化工集團(tuán)銅川礦業(yè)有限公司陳家山礦屬于高瓦斯礦井，水、火、煤塵、頂板等災(zāi)害共存。
近10年來，陳家山礦采用“應(yīng)抽盡抽，重在區(qū)域預(yù)抽”及“瓦斯治理，掘進(jìn)先行”的瓦斯治理戰(zhàn)略。按照瓦斯“零超限”的要求，采掘工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.8%，就按瓦斯超限處理，從被動治理轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃臃乐?，連續(xù)9年實(shí)現(xiàn)了防滅火“零隱患”。
陳家山礦優(yōu)先考慮安全資金，投入重點(diǎn)放在通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯抽采系統(tǒng)和安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)上；組建了瓦斯治理技術(shù)創(chuàng)新小組，鼓勵技術(shù)人員“小改小革”；不斷優(yōu)化采掘布局，通過預(yù)抽，大大降低了煤層瓦斯含量；強(qiáng)化系統(tǒng)防滅火管理工作，加強(qiáng)系統(tǒng)預(yù)防性灌漿工作。
目前，該礦瓦斯抽采富裕系數(shù)由2.1提高到2.7，礦井抽采率由60%提高到67%，采面瓦斯抽采率由65%提高到87%，礦井總回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.4%降到現(xiàn)在的0.2%左右，采煤工作面上隅角瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.6%降到現(xiàn)在的0.3%左右。
數(shù)字化礦井建設(shè)
初具規(guī)模
陽泉煤業(yè)集團(tuán)
陽煤集團(tuán)現(xiàn)有生產(chǎn)礦井30座，煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井是主體，地質(zhì)構(gòu)造和礦壓顯現(xiàn)巷道變形是制約礦井安全生產(chǎn)的主要因素。2012年，陽煤集團(tuán)調(diào)整發(fā)展模式，確立了“煤炭生產(chǎn)推廣智能化、自動化裝備，實(shí)現(xiàn)集中控制；煤礦管理實(shí)施精簡機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)扁平化；產(chǎn)業(yè)管控，推廣ERP（企業(yè)資源規(guī)劃）管理，修補(bǔ)管理漏洞”的發(fā)展思路，并開始全面組織實(shí)施。
2012年9月，陽煤集團(tuán)率先在新景和新元2座突出礦井的兩個中厚煤層工作面進(jìn)行試驗(yàn)。2013年開始，該集團(tuán)先后在厚煤層大采高面、放頂煤工作面等進(jìn)行了試驗(yàn)推廣。另外，陽煤集團(tuán)承擔(dān)了山西省薄煤層自動化開采裝備重點(diǎn)攻關(guān)，計(jì)劃2015年第三季度開始試驗(yàn)實(shí)施。
另外，陽煤集團(tuán)還對固定設(shè)施推行遠(yuǎn)程控制，在線監(jiān)測，逐步實(shí)現(xiàn)無人值守；依托數(shù)字化礦井建設(shè)強(qiáng)化自動化開采管理，目前依托萬兆帶寬主干，千兆帶寬到二級單位的高速企業(yè)專網(wǎng)。陽煤集團(tuán)在新元、新景、一礦等9座礦井進(jìn)行了數(shù)字化礦井建設(shè)，已初具規(guī)模，減少了安全隱患。
實(shí)現(xiàn)全斷面煤巷
掘進(jìn)自動化
神華集團(tuán)
綜采工作面已實(shí)現(xiàn)采煤、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)冗B續(xù)、自動化作業(yè)，而綜掘工作面還沒有實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)、錨護(hù)、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)環(huán)節(jié)的連續(xù)、自動化作業(yè)。為此，神華集團(tuán)通過對關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)，成功開發(fā)出世界首套全斷面煤巷快速自動化掘進(jìn)系統(tǒng)及關(guān)鍵裝備，包括全斷面煤巷快速自動化掘進(jìn)系統(tǒng)，全斷面煤巷快速掘進(jìn)機(jī)，十臂錨桿鉆車等自動化、智能化關(guān)鍵裝備。
應(yīng)用該系統(tǒng)后，綜掘工作面最高月進(jìn)尺超過4000米；巷道斷面一次成型、掘支運(yùn)同步、連續(xù)作業(yè)、遙控操作，巷道施工工藝及裝備性能參數(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該系統(tǒng)具有掘進(jìn)速度快、工效高、成本低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，掘進(jìn)速度是現(xiàn)有最高掘進(jìn)速度的2倍至3倍，井下掘進(jìn)隊(duì)伍可以減少1/3。
此外，神華集團(tuán)還將積極開展煤礦井下特種機(jī)器人的研制，2015年至2017年完成開發(fā)生產(chǎn)、服務(wù)、救援型煤礦特種機(jī)器人，最終實(shí)現(xiàn)減少井下作業(yè)人員、降低井下勞動強(qiáng)度、提高井下作業(yè)安全系數(shù)、控制井下作業(yè)成本、保障井下職業(yè)健康等目標(biāo)。
小礦機(jī)械化開采
帶來質(zhì)的飛躍
百礦集團(tuán)東懷礦
2005年，廣西百色百礦集團(tuán)有限公司東懷礦開始實(shí)施機(jī)械化改造，通過多年的不懈努力，將生產(chǎn)經(jīng)營極為困難的礦井改造成為“綜掘綜采一體化、綜掘錨噴一體化、煤礦安全管理信息化”的現(xiàn)代化礦井，生產(chǎn)能力提升到150萬噸/年。
東懷礦曾因礦井地質(zhì)條件復(fù)雜，構(gòu)造多，煤層賦存在軟巖地層中，頂板破碎易漏、底板松軟易鼓，生產(chǎn)效率低下，礦井生產(chǎn)經(jīng)營舉步維艱。
東懷礦實(shí)施綜掘綜采一體化，全面提高原煤生產(chǎn)效率；實(shí)施安全管理信息化，提升礦井安全管控能力，全力打造信息化、數(shù)字化和智能化的安全新礦山；實(shí)施綜合自動化技術(shù)改造，提升煤礦智能監(jiān)控水平。
實(shí)施機(jī)械化改造后，東懷礦發(fā)生了質(zhì)的變化：從復(fù)雜地質(zhì)條件下實(shí)施炮采的中小型煤礦向安全、環(huán)保、高效的現(xiàn)代化礦井轉(zhuǎn)變，管理方法從傳統(tǒng)保守方式向信息化管理轉(zhuǎn)變，員工結(jié)構(gòu)從低學(xué)歷、非專業(yè)向高學(xué)歷、高素質(zhì)、專業(yè)化轉(zhuǎn)變，煤礦由臟、亂、差向生態(tài)型、花園式轉(zhuǎn)變。
研發(fā)全自動化
刨煤技術(shù)
鐵法煤業(yè)集團(tuán)
鐵法煤業(yè)集團(tuán)煤層賦存穩(wěn)定，煤層傾角為5度至10度，1.5米以下薄煤層儲量占礦區(qū)總儲量的26%以上，適合綜合機(jī)械化開采。
一直以來，鐵煤集團(tuán)大力發(fā)展采煤機(jī)械化，培育和強(qiáng)化礦區(qū)煤炭資源均衡開采能力，創(chuàng)建出礦區(qū)薄、中厚、厚煤層的安全高效開采技術(shù)體系，其中0.8米至1.6米厚的薄煤層應(yīng)用全自動化刨煤開采技術(shù)，取得了較豐碩的成果。
1998年7月，鐵煤集團(tuán)組建薄煤層開采技術(shù)攻關(guān)小組，專題調(diào)研論證。方案確定后，鐵煤集團(tuán)邀請國內(nèi)外有關(guān)專家制定了抗風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，決定在小青礦進(jìn)行第一套刨煤機(jī)試驗(yàn)。2010年，該集團(tuán)在曉明礦組裝試驗(yàn)了國產(chǎn)刨煤機(jī)組，進(jìn)一步豐富了刨煤開采經(jīng)驗(yàn)。
鐵煤集團(tuán)薄煤層安全高效開采技術(shù)的探索起步早、效果好、產(chǎn)量高，但目前的刨煤機(jī)技術(shù)與適應(yīng)所有地質(zhì)條件的要求相比，仍然處于初級階段。為適應(yīng)富含矸石的薄煤層回采，刨煤機(jī)頭有待進(jìn)一步設(shè)計(jì)煤矸識別技術(shù)和刨刀智能張合技術(shù)，消化、吸收和再創(chuàng)新任重道遠(yuǎn)。
（5月19日，全國煤礦自動化開采技術(shù)現(xiàn)場會在陜西煤業(yè)化工集團(tuán)黃陵礦業(yè)公司召開。9家單位在會上做了經(jīng)驗(yàn)交流。本版稿件由本報(bào)記者根據(jù)資料摘編）
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