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“實現煤(mei)炭(tan)(tan)資源(yuan)安全高效智能(neng)開(kai)發(fa)，推(tui)動(dong)煤(mei)炭(tan)(tan)資源(yuan)綠色開(kai)發(fa)與生態礦山建設。”這是 《能(neng)源(yuan)技術革命(ming)創新行(xing)動(dong)計劃 （2016～2030年）》中有(you)關“煤(mei)炭(tan)(tan)無(wu)害(hai)化開(kai)采(cai)技術創新”戰略方向的(de)簡要表(biao)述。在上(shang)述計劃明確的(de)15項重點任務中，煤(mei)炭(tan)(tan)無(wu)害(hai)化開(kai)采(cai)位(wei)列之(zhi)首，其(qi)地位(wei)之(zhi)重要、意義之(zhi)深遠(yuan)可見一斑(ban)。

要實(shi)現上述(shu)目(mu)標，還(huan)需深厚的技(ji)術積(ji)淀作支撐。回望(wang)過去(qu)5年，我國建井技(ji)術、高效開采方法(fa)已達到國際領先水平，煤(mei)炭開采技(ji)術取得了長足進步。這(zhe)其中最(zui)具發言權和(he)代表性(xing)的，當(dang)屬享有“煤(mei)炭工業的長子”之美譽的同煤(mei)集團。

“十(shi)二五(wu)”期間，同煤(mei)集(ji)團成功(gong)入選第五(wu)批(pi)“國(guo)(guo)家級創(chuang)新型試(shi)點企業(ye)”，獲得國(guo)(guo)家級科技(ji)進步(bu)(bu)獎3項，獲得省部級科技(ji)進步(bu)(bu)獎、專(zhuan)利等(deng)(deng)近700余項。去年(nian)，該集(ji)團“特厚煤(mei)層沿(yan)空掘巷千萬噸綜放面安(an)全保障關鍵技(ji)術研究與(yu)應用”等(deng)(deng)3個項目，更是(shi)首次在同一年(nian)度(du)同時榮獲2016年(nian)中國(guo)(guo)煤(mei)炭工業(ye)協會科技(ji)進步(bu)(bu)一等(deng)(deng)獎，創(chuang)整個煤(mei)炭行(xing)業(ye)歷史最好水(shui)平。

不難看(kan)出(chu)，在同煤人(ren)的(de)辛勤耕耘下，這(zhe)方煤炭開采技術(shu)和裝(zhuang)備行(xing)業的(de)“試驗田”、“研(yan)發(fa)地(di)”之上，正醞釀新一(yi)輪(lun)的(de)采礦(kuang)業技術(shu)革命。

直面世(shi)界性難題 一(yi)次開采14米以上厚煤層(ceng)

資(zi)料顯示，我(wo)國厚煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)層可采(cai)儲(chu)量(liang)(liang)占(zhan)全(quan)國煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)炭(tan)總可采(cai)儲(chu)量(liang)(liang)的(de)(de)43%左(zuo)右，每年厚煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)層的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)炭(tan)產量(liang)(liang)約占(zhan)全(quan)國煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)炭(tan)產量(liang)(liang)的(de)(de)40%~50%。因此，在厚煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)層條件下實現(xian)安全(quan)、高效、高回收(shou)率(lv)開采(cai)對(dui)我(wo)國煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)炭(tan)工(gong)業(ye)的(de)(de)發展及能源安全(quan)具有(you)重要意義。

在2014年(nian)度國(guo)家科(ke)學(xue)技(ji)術獎勵大會上(shang)，同煤集團“特厚煤層大采高綜(zong)放(fang)開采成套技(ji)術與裝備(bei)研發”項(xiang)目獲(huo)得國(guo)家科(ke)學(xue)技(ji)術進步(bu)獎一等(deng)獎，這是該集團時隔21年(nian)再次獲(huo)此殊(shu)榮。

值得一提的是，14~20米特厚煤(mei)層大采高綜放開采國內外(wai)沒有(you)先例(li)，這也是該項目的創(chuang)新(xin)性之(zhi)所在。

具(ju)體來說，該項目開發了(le)(le)特厚(hou)煤層大采高(gao)(gao)綜(zong)(zong)采放頂煤開采工藝(yi)及安(an)全保(bao)障技術，掌握了(le)(le)大采高(gao)(gao)綜(zong)(zong)放工作(zuo)面礦(kuang)壓顯現(xian)規(gui)律和控制技術；發明(ming)了(le)(le)液壓支架(jia)圍巖耦合三維動態優化(hua)(hua)設計方(fang)法，研制出(chu)5.2米大采高(gao)(gao)放頂煤液壓支架(jia)；研制出(chu)世界首套(tao)且全部國產化(hua)(hua)的(de)年產千萬噸特厚(hou)煤層大采高(gao)(gao)綜(zong)(zong)放工作(zuo)面成套(tao)裝(zhuang)備，提(ti)高(gao)(gao)了(le)(le)成套(tao)裝(zhuang)備的(de)配(pei)套(tao)性、適應性及可靠性。

該項目相關負(fu)責(ze)人表示，這是繼我(wo)國成(cheng)功研制年(nian)產600萬(wan)噸(dun)綜(zong)采成(cheng)套技(ji)術裝備(bei)之后，煤炭(tan)科技(ji)和裝備(bei)制造的又一大進步，標志(zhi)著我(wo)國千(qian)萬(wan)噸(dun)礦井和千(qian)萬(wan)噸(dun)工(gong)作面(mian)成(cheng)套技(ji)術裝備(bei)研發進入了(le)工(gong)程示范和全面(mian)推廣應(ying)用階(jie)段(duan)。

據悉(xi)，該(gai)項技(ji)術(shu)已(yi)被(bei)推(tui)廣到大同煤(mei)礦(kuang)(kuang)(kuang)集團(tuan)其他千萬噸礦(kuang)(kuang)(kuang)井及平朔、神東等10多(duo)個礦(kuang)(kuang)(kuang)區的(de)30多(duo)個煤(mei)礦(kuang)(kuang)(kuang)。與分層(ceng)開(kai)采比較(jiao)，該(gai)項技(ji)術(shu)大幅提高了煤(mei)炭產量、開(kai)采效率與安(an)全系(xi)數。

此外，該項技術(shu)已在澳大利亞、俄羅(luo)斯等地(di)推廣，對解決世(shi)界(jie)特厚煤層(ceng)的開采難題也(ye)起(qi)到(dao)了引領作用。

小煤(mei)柱留設技(ji)術威力(li)大(da) 煤(mei)柱寬度從38米縮(suo)至6米

在(zai)特厚煤層開(kai)采(cai)中，隨著(zhu)(zhu)開(kai)采(cai)不斷(duan)延伸，采(cai)空區懸頂面積不斷(duan)增大(da)，支(zhi)承應力向礦井深部轉移，傳統煤柱留設的位置恰好(hao)處在(zai)高(gao)應力區域，導致巷道變形嚴(yan)重，影響安全生產(chan)。這意味著(zhu)(zhu)煤礦不得不放(fang)棄在(zai)回采(cai)初期留設的大(da)煤柱，進而(er)損失大(da)量煤炭資源。

如何破(po)題？同煤集團“十二五”收官(guan)之(zhi)年的(de)重(zhong)點科研項目———小煤柱留設技術攻(gong)克(ke)了此頑疾。

“行業內將3~8米(mi)(mi)的煤柱(zhu)統稱(cheng)為小(xiao)煤柱(zhu)。小(xiao)煤柱(zhu)留設技術就是把工作面(mian)的回風順槽布置在采(cai)(cai)(cai)空(kong)區的邊緣，通過數值模擬及試驗分析，布置小(xiao)煤柱(zhu)。這(zhe)樣不(bu)僅維護巷(xiang)道簡單了，還能有效降低支護成本，保證(zheng)安全(quan)回采(cai)(cai)(cai)。”據塔山煤礦總(zong)工程(cheng)師匡鐵軍介紹，該技術將工作面(mian)原來的38米(mi)(mi)寬的大煤柱(zhu)縮到6米(mi)(mi)，剩下30多米(mi)(mi)的煤柱(zhu)全(quan)部可(ke)以采(cai)(cai)(cai)出。

2015年(nian)6月(yue)，同煤(mei)(mei)集團在(zai)塔山(shan)煤(mei)(mei)礦試驗性地運用小(xiao)煤(mei)(mei)柱留(liu)設技術(shu)，并于同年(nian)11月(yue)成功(gong)(gong)完成了8204工(gong)作(zuo)面的回采工(gong)作(zuo)，共計多(duo)回收(shou)煤(mei)(mei)炭(tan)資源(yuan)68萬噸。2016年(nian)11月(yue)，該(gai)集團開始(shi)在(zai)總結前期(qi)小(xiao)煤(mei)(mei)柱回采成功(gong)(gong)經(jing)驗的基(ji)礎上(shang)，繼(ji)續在(zai)塔山(shan)煤(mei)(mei)礦深入研究小(xiao)煤(mei)(mei)柱留(liu)設技術(shu)。

“應用小(xiao)煤(mei)柱留設(she)技術(shu)后(hou)，巷道成型好、回采期間二(er)次維護量小(xiao)，而且支(zhi)護環境、安全條件要比(bi)原(yuan)來留設(she)大煤(mei)柱的還要好，資金(jin)投入少了，資源回收率(lv)大幅度提升。”匡鐵軍(jun)說。

據統計，相(xiang)比大煤柱工作面，在相(xiang)同走向長(chang)度內，每回采(cai)一個小(xiao)煤柱工作面產生經濟效益上億元。

智(zhi)能(neng)化高(gao)效綜采裝備成(cheng)同(tong)忻(xin)煤礦“頂級(ji)配置”

當前，煤(mei)礦工人的(de)職業健(jian)康逐漸成為社會關注的(de)焦點。在此背景(jing)下(xia)，國(guo)家(jia)正大力(li)推進“機械化(hua)換人、自動化(hua)減人”工程。同(tong)忻(xin)煤(mei)礦也在實踐過(guo)程中，不斷向這一(yi)目標靠攏。

隨著操作人(ren)員摁(en)下總(zong)控臺啟(qi)動(dong)(dong)按鈕(niu)，50米開(kai)外工作面(mian)緩(huan)緩(huan)啟(qi)動(dong)(dong)的機器轟鳴聲打破了地層(ceng)深處(chu)的沉(chen)寂，遠(yuan)端的采(cai)煤機穩步前行，自(zi)如流(liu)暢地割(ge)煤、推溜、移架，傳(chuan)輸皮帶上，滾(gun)滾(gun)的“烏(wu)金”流(liu)水般奔(ben)向地面(mian)。

恰在此時(shi)，于同忻煤(mei)礦地面調度(du)指(zhi)揮(hui)中心的(de)智能化總控臺前，調度(du)指(zhi)揮(hui)人員也可以通過視(shi)頻(pin)操控機組(zu)設(she)備，隨時(shi)掌(zhang)握著井下生產狀況。

這是(shi)同忻煤(mei)礦智能(neng)化綜(zong)采隊(dui)在8202工作(zuo)(zuo)面遠程控制自動化開采的作(zuo)(zuo)業(ye)場景(jing)。

據介紹，此項技術系統是由工(gong)作面集(ji)中控(kong)(kong)制(zhi)系統、視頻監控(kong)(kong)系統、設備(bei)姿態監測系統、通訊網(wang)絡(luo)平(ping)臺與多(duo)項關(guan)鍵(jian)技術組成的(de)三位(wei)一體的(de)大型控(kong)(kong)制(zhi)系統，是煤(mei)炭綜采(cai)成套裝(zhuang)備(bei)的(de)核(he)心(xin)。作為操作人員的(de)人機接口，該系統以(yi)采(cai)煤(mei)機記憶截割、液壓支架自(zi)動跟機及可視化遠程(cheng)監控(kong)(kong)為基礎，以(yi)生產(chan)系統智能(neng)化控(kong)(kong)制(zhi)軟件為核(he)心(xin)，實現了在(zai)地(di)面及順槽綜合監控(kong)(kong)中心(xin)對綜采(cai)設備(bei)的(de)智能(neng)監測與集(ji)中控(kong)(kong)制(zhi)，確保工(gong)作面智能(neng)化運(yun)行，達(da)到工(gong)作面連續、安全、高效開采(cai)。

2013年(nian)8月，由(you)同煤集團承擔的國家(jia)發(fa)展改革(ge)委 “同忻煤礦千萬噸級高(gao)效(xiao)綜采關(guan)鍵技(ji)術創新及產業化示范工(gong)程”項目立項。2016年(nian)7月，8202綜采面被選(xuan)定為試點(dian)。

據了解，該(gai)項目的(de)實施使設備(bei)替代工(gong)(gong)人(ren)進行井下開(kai)采，實現地(di)面(mian)及(ji)井下控制中心對(dui)設備(bei)的(de)智能監(jian)測和集(ji)中控制，大(da)大(da)降(jiang)低了工(gong)(gong)人(ren)的(de)勞(lao)動(dong)強度，將工(gong)(gong)人(ren)從危(wei)險的(de)工(gong)(gong)作面(mian)采場解放(fang)到相對(dui)安全的(de)順槽監(jian)控中心。

數(shu)據顯示，采用該技(ji)術使得工作面回采率(lv)達85%以上，生產(chan)能(neng)耗(hao)下降5%以上，操(cao)作人員減半，進一(yi)步提升了企(qi)業(ye)安全生產(chan)的保(bao)障能(neng)力。