文(wen)章來(lai)源：山西省國資委(wei) 發布時間：2018-08-16
“實(shi)現煤(mei)(mei)(mei)炭資源安(an)全高(gao)效(xiao)智能(neng)開發，推(tui)動(dong)煤(mei)(mei)(mei)炭資源綠色開發與生態礦山(shan)建(jian)設。”這是(shi) 《能(neng)源技(ji)術革命(ming)創(chuang)新(xin)行動(dong)計劃 （2016～2030年）》中有關“煤(mei)(mei)(mei)炭無害(hai)化開采技(ji)術創(chuang)新(xin)”戰略方(fang)向(xiang)的(de)簡要(yao)表述(shu)。在上述(shu)計劃明確的(de)15項重點(dian)任務(wu)中，煤(mei)(mei)(mei)炭無害(hai)化開采位列(lie)之(zhi)(zhi)首，其地位之(zhi)(zhi)重要(yao)、意義(yi)之(zhi)(zhi)深遠(yuan)可(ke)見(jian)一斑。
要實(shi)現(xian)上(shang)述目標，還(huan)需深厚的技術積淀作支撐(cheng)。回望過去5年(nian)，我國建井技術、高效開采(cai)方法已達(da)到國際領先水平，煤(mei)炭(tan)開采(cai)技術取得(de)了長足進步。這其中最具發(fa)言權和代表性的，當屬享有“煤(mei)炭(tan)工業的長子”之美譽的同煤(mei)集團。
“十二五”期間，同(tong)煤(mei)集團成(cheng)功入(ru)選第五批“國家級創(chuang)(chuang)新型試點企業(ye)”，獲得國家級科(ke)技(ji)(ji)進(jin)步獎(jiang)(jiang)3項(xiang)(xiang)，獲得省部(bu)級科(ke)技(ji)(ji)進(jin)步獎(jiang)(jiang)、專利等近700余項(xiang)(xiang)。去年(nian)(nian)，該集團“特(te)厚煤(mei)層沿(yan)空掘巷千(qian)萬噸綜放面安(an)全保(bao)障關鍵技(ji)(ji)術研究與應(ying)用”等3個(ge)項(xiang)(xiang)目，更是首(shou)次在同(tong)一(yi)年(nian)(nian)度(du)同(tong)時(shi)榮獲2016年(nian)(nian)中國煤(mei)炭(tan)工業(ye)協會科(ke)技(ji)(ji)進(jin)步一(yi)等獎(jiang)(jiang)，創(chuang)(chuang)整個(ge)煤(mei)炭(tan)行業(ye)歷史(shi)最好(hao)水平。
不(bu)難看出(chu)，在(zai)同煤人的辛勤耕耘(yun)下，這方(fang)煤炭開采技(ji)(ji)術(shu)和裝(zhuang)備行(xing)業(ye)的“試驗(yan)田”、“研發地”之上，正醞(yun)釀新一輪的采礦業(ye)技(ji)(ji)術(shu)革命。
直(zhi)面世界性(xing)難題 一次開采14米以上厚煤層
資料顯(xian)示，我國(guo)(guo)厚煤層(ceng)可(ke)采儲(chu)量占全(quan)(quan)國(guo)(guo)煤炭(tan)(tan)總可(ke)采儲(chu)量的(de)43%左(zuo)右，每年厚煤層(ceng)的(de)煤炭(tan)(tan)產(chan)量約(yue)占全(quan)(quan)國(guo)(guo)煤炭(tan)(tan)產(chan)量的(de)40%~50%。因此，在厚煤層(ceng)條件(jian)下實(shi)現安全(quan)(quan)、高效、高回收率開(kai)采對我國(guo)(guo)煤炭(tan)(tan)工業(ye)的(de)發展及能(neng)源安全(quan)(quan)具(ju)有(you)重要意義(yi)。
在2014年(nian)(nian)度國家(jia)科學(xue)技(ji)術(shu)獎(jiang)勵(li)大會上，同(tong)煤(mei)集團“特厚煤(mei)層大采高綜(zong)放開(kai)采成套技(ji)術(shu)與裝備研發”項目獲得國家(jia)科學(xue)技(ji)術(shu)進步獎(jiang)一等獎(jiang)，這是該集團時隔21年(nian)(nian)再次獲此殊榮(rong)。
值(zhi)得一提的(de)是，14~20米特厚(hou)煤(mei)層大采(cai)高綜(zong)放開(kai)采(cai)國內(nei)外沒有先例，這也是該(gai)項目的(de)創新性(xing)之所在(zai)。
具體來(lai)說，該項目開發了特厚煤(mei)層大(da)采(cai)高綜采(cai)放(fang)頂煤(mei)開采(cai)工(gong)藝及安(an)全保(bao)障技術(shu)，掌握了大(da)采(cai)高綜放(fang)工(gong)作(zuo)面礦壓顯現規律和(he)控制技術(shu)；發明了液壓支架圍巖耦合三維動態優化設計方法，研制出5.2米大(da)采(cai)高放(fang)頂煤(mei)液壓支架；研制出世界(jie)首套(tao)且全部國產化的年(nian)產千萬噸特厚煤(mei)層大(da)采(cai)高綜放(fang)工(gong)作(zuo)面成套(tao)裝備，提高了成套(tao)裝備的配套(tao)性(xing)、適應性(xing)及可靠性(xing)。
該項目相關負責人表示，這(zhe)是繼我國成功研(yan)制年產(chan)600萬(wan)噸(dun)綜采成套技(ji)術(shu)裝備(bei)(bei)之后，煤炭(tan)科技(ji)和裝備(bei)(bei)制造的又(you)一大進步，標志著我國千(qian)萬(wan)噸(dun)礦井和千(qian)萬(wan)噸(dun)工作(zuo)面成套技(ji)術(shu)裝備(bei)(bei)研(yan)發(fa)進入了工程示范和全面推廣(guang)應用階段。
據悉(xi)，該項技術已被推廣到大同煤礦集團其他(ta)千萬噸(dun)礦井及平朔、神東等(deng)10多個礦區的30多個煤礦。與分(fen)層開(kai)采比較，該項技術大幅提高了煤炭產量、開(kai)采效率與安全系數。
此外，該項技術已在澳大(da)利亞(ya)、俄羅斯等地推廣，對解決世(shi)界(jie)特厚煤層(ceng)的(de)開采難題(ti)也起到了引領作用。
小煤(mei)柱留設技術威力大(da) 煤(mei)柱寬度(du)從38米縮至6米
在(zai)特厚(hou)煤(mei)(mei)層開采中，隨著(zhu)開采不斷延伸，采空(kong)區懸頂面積不斷增大(da)(da)，支承應力(li)(li)向礦井深部轉移，傳統煤(mei)(mei)柱(zhu)留(liu)設(she)(she)的位置恰好處在(zai)高應力(li)(li)區域，導致巷(xiang)道變(bian)形嚴重，影(ying)響安全生產。這意味著(zhu)煤(mei)(mei)礦不得不放棄(qi)在(zai)回采初期留(liu)設(she)(she)的大(da)(da)煤(mei)(mei)柱(zhu)，進而損(sun)失大(da)(da)量煤(mei)(mei)炭資源(yuan)。
如(ru)何破(po)題？同煤集(ji)團“十(shi)二五”收官之年的重點科研項目———小煤柱留(liu)設技術攻(gong)克了此(ci)頑疾。
“行業內將3~8米的(de)煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)統稱為小煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)。小煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)留設技(ji)術就是把(ba)工作面的(de)回風順槽布置在(zai)采空(kong)區(qu)的(de)邊緣，通過(guo)數(shu)值模擬(ni)及試驗分析，布置小煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)。這樣不僅維護(hu)巷道簡單了，還能有效降低(di)支護(hu)成本(ben)，保證安全回采。”據塔(ta)山煤(mei)(mei)(mei)礦總工程師匡(kuang)鐵軍介紹，該技(ji)術將工作面原來的(de)38米寬的(de)大(da)煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)縮到6米，剩下30多米的(de)煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)全部可(ke)以采出。
2015年(nian)6月(yue)，同煤(mei)(mei)集(ji)團在塔山煤(mei)(mei)礦試驗性地運用小煤(mei)(mei)柱留設技(ji)術，并于同年(nian)11月(yue)成(cheng)功(gong)完(wan)成(cheng)了8204工(gong)作面(mian)的回(hui)采工(gong)作，共計(ji)多回(hui)收煤(mei)(mei)炭資(zi)源(yuan)68萬噸。2016年(nian)11月(yue)，該集(ji)團開始在總結前期小煤(mei)(mei)柱回(hui)采成(cheng)功(gong)經驗的基(ji)礎(chu)上，繼(ji)續在塔山煤(mei)(mei)礦深入研究小煤(mei)(mei)柱留設技(ji)術。
“應(ying)用小煤(mei)柱留(liu)設技術(shu)后，巷道成型好、回(hui)采期間(jian)二(er)次維護(hu)量小，而且支護(hu)環境、安全條件要比(bi)原來留(liu)設大煤(mei)柱的還要好，資(zi)金投入(ru)少了，資(zi)源回(hui)收(shou)率大幅度提升。”匡鐵軍說。
據統計，相比大(da)煤柱工作面(mian)，在相同走向長度內，每回采一個小煤柱工作面(mian)產生經濟效益(yi)上億元。
智能化(hua)高效綜采(cai)裝備成同忻煤礦“頂級(ji)配置”
當前，煤(mei)礦工(gong)人的(de)職業健康逐漸(jian)成為社會(hui)關注(zhu)的(de)焦點。在此(ci)背景(jing)下(xia)，國家正(zheng)大力推進“機械(xie)化換人、自動化減人”工(gong)程。同忻(xin)煤(mei)礦也在實踐過程中，不斷向這一目標靠(kao)攏。
隨著操作(zuo)人員摁下總控臺(tai)啟動(dong)(dong)按鈕，50米(mi)開外工作(zuo)面緩(huan)緩(huan)啟動(dong)(dong)的(de)機器轟(hong)鳴聲打破了地層深處的(de)沉(chen)寂，遠端的(de)采煤機穩步前行(xing)，自如(ru)流暢地割煤、推溜、移架(jia)，傳輸皮帶上，滾滾的(de)“烏金”流水(shui)般(ban)奔向地面。
恰在此時，于同忻煤礦地面調度指揮中心的智能化總(zong)控臺前，調度指揮人員也(ye)可以通過視頻(pin)操控機組設(she)備，隨(sui)時掌(zhang)握(wo)著井下生產狀況(kuang)。
這是同忻煤礦智能(neng)化綜采(cai)隊在(zai)8202工作面遠程控制自動(dong)化開采(cai)的作業(ye)場景。
據介紹，此項(xiang)(xiang)技(ji)術系(xi)(xi)統是由工作(zuo)(zuo)面(mian)集中控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統、視(shi)頻監(jian)控(kong)(kong)(kong)系(xi)(xi)統、設備姿態(tai)監(jian)測系(xi)(xi)統、通訊網絡平臺與多(duo)項(xiang)(xiang)關(guan)鍵技(ji)術組成的(de)三位一(yi)體的(de)大(da)型控(kong)(kong)(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統，是煤炭綜采(cai)成套裝備的(de)核心。作(zuo)(zuo)為操作(zuo)(zuo)人(ren)(ren)員的(de)人(ren)(ren)機(ji)接口，該系(xi)(xi)統以采(cai)煤機(ji)記憶截(jie)割、液壓支架自動跟機(ji)及可視(shi)化(hua)遠程(cheng)監(jian)控(kong)(kong)(kong)為基(ji)礎，以生產系(xi)(xi)統智(zhi)能(neng)化(hua)控(kong)(kong)(kong)制(zhi)軟件為核心，實現了(le)在地(di)面(mian)及順槽綜合監(jian)控(kong)(kong)(kong)中心對綜采(cai)設備的(de)智(zhi)能(neng)監(jian)測與集中控(kong)(kong)(kong)制(zhi)，確保工作(zuo)(zuo)面(mian)智(zhi)能(neng)化(hua)運(yun)行，達到工作(zuo)(zuo)面(mian)連續、安全、高(gao)效開采(cai)。
2013年8月，由同煤集團(tuan)承擔的國家(jia)發展改(gai)革委 “同忻(xin)煤礦(kuang)千(qian)萬噸(dun)級高效(xiao)綜(zong)采關(guan)鍵技術(shu)創新及產(chan)業(ye)化示范(fan)工程(cheng)”項目立(li)項。2016年7月，8202綜(zong)采面被選(xuan)定為試(shi)點。
據(ju)了解，該(gai)項(xiang)目的(de)(de)實(shi)施(shi)使(shi)設備替代工(gong)人(ren)進行井(jing)下開采，實(shi)現(xian)地面(mian)及井(jing)下控制中(zhong)心(xin)對設備的(de)(de)智能監測和集(ji)中(zhong)控制，大(da)大(da)降(jiang)低了工(gong)人(ren)的(de)(de)勞(lao)動強度(du)，將工(gong)人(ren)從(cong)危險(xian)的(de)(de)工(gong)作面(mian)采場解放到相對安全的(de)(de)順槽(cao)監控中(zhong)心(xin)。
數據顯示，采用該技術(shu)使得工作面回采率達85%以上，生產能(neng)耗下降5%以上，操作人員減半(ban)，進一步(bu)提升了(le)企(qi)業安(an)全(quan)生產的保障能(neng)力(li)。