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人民网 黄陵矿业公司:奔走在智能化开采的潮头浪尖

作者:李金玲 史灏     时间: 2018-07-27     点击:1966次    分享到:

日前,黄陵矿业公司《煤油气共生大采高智能化综采关键技术研究与应用》科技项目通过中国煤炭工业协会鉴定,达到国际领先水平。自此,黄陵矿业公司形成了从较薄煤层、中厚煤层到厚煤层全覆盖的智能化开采技术研究体系。

采高每增长一米,就是对资源的最大尊重。自2014年开始,该公司开始致力于研究智能化开采技术,在全国首次实现煤矿智能化开采,先后完成了薄煤层、中厚煤层和厚煤层的智能化开采技术研究。如今,黄陵矿业再次实现大采高工作面的智能化开采,再一次占领了煤炭开采技术的新高地,对带动国内智能化成套装备的研发生产,进一步提高资源回收率都具有重要意义,也为我国煤矿智能化开采技术的发展提供了宝贵经验。

技术积累为大采高智能化提供了经验

黄陵矿业公司地处黄陇煤炭基地,煤田总面积549平方公里,地质储量13.4亿吨,可采储量9.6亿吨,矿区以中厚煤层为主,煤层厚度变化很大。主要出产优质的煤化工原料和动力煤,煤质优良,“黄灵煤”的品牌早已家喻户晓。

黄陵矿业公司以“开放合作、协同创新、科学采煤、服务社会”为发展路线,以现代项目管理为手段,以“煤矿智能化开采”为主题,立足企业实际,联合国内相关高校、科研机构和煤炭装备制造企业,避开了“煤岩识别”等世界性难题,另辟蹊径,率先确立了基于可视化的远程干预型智能化无人综采技术路线,有效解决煤矿综采工作面生产过程复杂、开采装备系统庞大、作业环境恶劣等问题。

黄陵矿业公司从2008年开始探索实施智能化无人开采技术,2013年首个智能化综采工作面调试运行。2014、2016年陆续实现了较薄煤层和中厚煤层智能化无人开采地面远程操控采煤作业常态化,开创了国产成套装备智能化采煤的先河。

为了将智能化无人开采技术进一步推广应用,2016年5月,全国首个煤矿智能化开采技术创新中心在黄陵矿业公司挂牌成立,该中心依托黄陵矿业公司,以智能化开采技术为核心,形成从技术研发、装备制造、实验研究、技术培训到成果推广应用的完整技术创新体系,成为煤炭行业重要的安全科技支撑平台。其中,智能化无人开采技术位列2016年国家能源局推广的《煤炭安全绿色开发和清洁高效利用先进技术与装备推荐目录》首批首位。

在黄陵矿区,水、火、瓦斯、煤尘、顶板、油型气、油气井“七害”俱全,下属的黄陵二号煤矿属于煤油气共生矿井,平均煤层厚度达到6米,实施大采高智能化任务艰巨。

2016年底,黄陵矿业公司开始着手制订《煤油气共生大采高智能化综采关键技术研究与应用》技术方案,联合8个设备生产厂家和科研院所制定了设备技术标准,随后进行设备研制、人员培训。经过多次的调试,2017年12月,黄陵二号煤矿416工作面完成了为期三个月的工业性试验,大采高工作面首次实现了常态化智能开采,使黄陵矿业公司乃至全国煤炭企业多年追逐的梦想得以实现。

“目前,5.1~7米煤层智能化综采成套装备单班生产能力最大达4刀半,工作面最高月产量达到了50.5万吨,回采工效达247.97吨/工,生产效率在原采煤方式基础上提升30%以上。”黄陵矿业公司二号煤矿总经理刘建伟说到。

克服重重困难,大采高智能化开采圆梦

黄陵矿业公司二号煤矿属于煤油气共生矿区,矿区范围内现有油气钻孔近150个,随着矿井开采活动的进行,矿井瓦斯涌出量逐年增大,底板瓦斯异常涌出尤为严重,且具有突发性、涌出量大、无明显征兆等特点,伴随出现了油型气异常涌出与石油渗流现象,硫化氢涌出量也显著增加,加之工作面采高大,顶板破碎,片帮严重、底板松软等诸多致灾因素,给智能化开采项目的实施造成严重阻碍。

黄陵矿业公司的技术团队多次到北京、郑州、天津、沈阳等地进行实地考察,最终选定了可以满足使用要求,配套性好、可靠性高的采煤机、液压支架、超前支架、刮板输送机、转载机、破碎机等设备和智能控制系统。地面调度室和井下设备列车分别设置集控中心,集控中心采用的自动化综合智能控制平台,集成了液压支架、采煤机跟机自动化及远程控制、工作面视频监控、远程集中控制等多项技术,对各设备运行状态数据进行实时监测、分析和专家式诊断,实现智能控制。

“设备配套难度不大,安装调试着实费了不少事。”黄陵二号煤矿机电部长易瑞强说,“设备入井前,我们精心实施地面联合调试,发现问题就及时与厂家联系进行解决,直到最优为止。”

黄陵二号煤矿416大采高工作面实施智能化无人开采技术,首先面临的就是煤壁片帮,底板松软和煤尘大等问题。为了确保项目的顺利实施,智能化技术攻关小组根据实际,采用液压支架护帮精准控制联动技术,液压支架模拟人工作业自适应技术,加装采煤机外喷雾高压除尘装置,有效解决了相关难题,自主研发了采煤机采高传感器保护装置和云台摄像仪多角度调节装置,有效延长传感器使用寿命,确保工作面监控无死角。

针对大采高工作面煤油气共生问题,技术小组研发了基于瓦斯浓度的采煤机联动控制技术。通过瓦斯监测建立瓦斯浓度与采煤机牵引速度之间的耦合关系,当瓦斯浓度波动异常时可提前对未来危险进行预测,提前报警,并通过危险的等级,自动调整采煤机牵引速度,确保工作面能够安全高效生产;利用惰性气体发泡装置对渗油区域及工作面上下隅角喷洒泡沫,全方位覆盖隐患点,彻底杜绝了油气火灾事故的发生。

2017年9月,设备在井下安装调试完毕,终于可以正式采煤了。操控人员按下一键启停按钮后,发现胶带输送机还未启动至正常状态,工作面的“三机”已经启动了,造成胶带机尾堆煤。经过研究分析后,技术团队重新设置了一键启停的程序,解决了这一问题。随后,又优化了三角煤高效协同工艺,减少了进刀距离,弯曲段加装了慢速逻辑推移阀,通过控制供液流量,使推移油缸慢速推移,达到平顺斜切进刀的目的。对供液系统进行了改造,采用“三进三回”的方式,提高了供液系统运行效率,保障了液压支架的正常跟机等等。

经过一系列自主攻关,大采高智能化开采技术在416工作面终于成功应用了。

复杂条件下采煤更安全,更高效

目前416智能化工作面已累计生产5个月,系统运行稳定可靠,生产煤炭252万吨。

“不但效益上去了,整个采煤过程的操作也变得简单、安全、高效了”,黄陵二号煤矿副总经理张强介绍说,“黄陵二号煤矿应用大采高智能化开采技术以后,操控人员在监控中心可以对集成供液系统和运输系统进行远程智能控制;通过高清摄像仪,可以实时跟踪采煤机推进情况;采用液压支架自动跟机技术,实现了全工作面液压支架自动跟随采煤机拉架、推溜等功能”。

“原来生产期间,我们一个班需要25个人,大采高智能化实施以后,井下只需要7人工作,地面2人干预就可以了。特别是以前工作强度最大的两顺槽支护,现在采用超前迈步式支架之后,现场作业人员由原来的10人人工搬运单体支柱支护作业减至2人手持遥控操作,职工的劳动强度大大减轻,作业环境得到了极大改善。”该矿综采二队队长姚一龙说。

据了解,应用大采高智能化以后,工作面设备开机率提升至100%,单班最大生产能力达到了4刀半,工效可达247.97吨/工,月生产能力突破50万吨,每年节约人工成本700多万元。

《煤油气共生大采高智能化综采关键技术研究与应用》的成功实施,开创了国产成套大采高装备智能化开采的先河,对我国煤矿智能化综采工作面开采有着重要的现实意义。与同类型的智能化综采工作面相比,国产装备购置价格约为进口产品的65%,一个大采高智能化工作面成套设备购置可节约5000万元左右。形成了覆盖各个煤层厚度的完备的智能化开采的示范工程体系,首次采用了人机智能融合控制的生产模式,大幅提升了综采成套装备的智能化水平,带动了我国在煤机装备自动化、智能化方面的整体技术进步,为建设大型现代化矿井提供了参考,有力地推动了我国煤炭工业的转型升级。

“预计在今年底,我们公司依托创新中心这个平台,将对所属四对矿井全部实现智能化无人开采。这是一项艰巨的任务,我们公司将全力以赴助力创新中心,实现这项世界领先技术的常态化运行。” 谈到未来的发展,黄陵矿业公司董事长、党委书记雷贵生表示。

智能化无人开采技术,必将有力推动我国煤矿开采技术的升级换档,大大提升我国煤炭装备制造业国际竞争力,对推进全国煤矿安全生产形势稳定好转和煤炭工业可持续发展具有重要指导意义和示范引领作用。(当地供稿 李金玲 史灏)

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