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陕煤集团精心打造煤矿“智能芯”

日期:2020-10-27    来源:陕煤集团  作者:梅方义 汪琳

国际煤炭网

2020
10/27
10:45
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关键词: 陕煤集团 煤炭行业 黄陵矿业

10月21日,位于陕煤集团黄陵矿业一号煤矿调度指挥中心,综采一队机电技术员赵朋在精准控制平台上,用手轻触精准控制平台触摸屏,启动自主规划截割模式,该项控制指令将延伸到千米井下的810工作面实现综采设备运转,伴随着采煤机、刮板机、转载机的依次启动和规划截割模式的自主执行,滚滚乌金涌向地面。

领跑智能采煤

这项无人化升级版3.0——“基于动态地质模型大数据融合迭代规划控制策略的智能开采技术”项目于9月15日通过中国煤炭工业协会科技成果鉴定,达到国际领先水平。

该矿在原来智能化综采工作面的基础上,通过工作面雷达探测、槽波、巷道写实,在调度指挥中心掌握千米井下地理信息,建立煤层数字化三维动态地质模型。利用“CT”切片技术和数字孪生系统的精准控制方法,将井下实际割煤状态映射至赛博空间。实现井下工作面无人开采。

负责该项目的一号煤矿机电副矿长符大利把这形象的称为:割数据就是割煤炭。

从2014年5月,黄陵矿业一号煤矿在行业内率先实现了国产装备较薄煤层无人化开采,开启“无人跟机作业,有人安全巡视”模式,到2015年10月在中厚煤层智能化工作面实现地面远程操控采煤的常态化作业,工作面首次实现了超前支架地面远程控制及地面“一键自移”控制,达到国际领先水平,再到现在“三维空间感知、智能规划、自主截割”3.0的跨越;通过精准控制系统将大数据智能决策平台构建的“规划截割模型”的各项控制指令延伸到千米井下,同时实现根据井下各机设备执行工况,自主反向修正模型参数,使采煤工作实现了整个工作区域无人的跨越。

随着5G、物联网和大数据等现代信息技术的推广应用,煤炭生产智能化步伐将持续加快。智能化发展已成为深化煤炭供给侧结构性改革、推动煤炭工业技术革命、实现高质量发展的必由之路。陕煤集团煤炭产业以“智能矿山、智慧矿区”建设为突破,紧抓新一轮科技革命和产业变革机遇,切实让数字化、智能化成为新时代“改变陕煤形象、奠定陕煤地位、保持陕煤领先”的有力支撑。

与此同时,“十三五”以来,渭北、彬黄基地煤炭开采条件日趋复杂,水、火、瓦斯、顶板、冲击地压等自然灾害威胁不同程度存在,随着煤炭开采逐步转入深部,开采条件更加复杂,各种灾害威胁进一步加剧,威胁矿井安全生产。以陕煤蒲白矿业公司来说,其所属的建庄建新两矿地处彬黄矿区,煤炭资源埋深超过700m,冲击地压、防治水、防灭火及瓦斯防治等灾害治理难度大。

陕煤集团坚持调整存量与做优增量并举,将淘汰落后产能与发挥陕北优势产能建设相结合,瞄准世界流技术前沿,将“四化”建设作为煤矿减人提效、优化产业布局的重要途径,按照集约化、标准化、智能化的管理思路,着力锻造煤矿“智能芯”,推进煤炭开采智能化、现场作业自动化、固定设施无人化、运营管理信息化,推动煤炭产业转型升级高质量发展。

在老矿区加快矿井智能化步伐,为型升级提供战略性支撑。10月12日,蒲白首套智能化综放设备落户建新煤化公司。该公司综采队长白小伟激动不已,直言感受,“这些年,尽管公司采取CO?相变致裂技术和工作面顶煤深孔预裂技术,让顶煤回收率保持在85%以上,但人工放煤仍面临安全和效率两大难题。”

“智能综放工作面投产后,不但能减人提效,安全还更有保障了。”白小伟对新工作面充满信心。

围绕“智能矿井、智慧矿区、一流企业”目标,在保持行业领先示范的指引下,“智能采煤”提档升级,目前,陕煤集团智能化采煤工作面已建成23个,到年底将建成36个,70%以上的采煤工作面实现智能化开采,黄陵、陕北、榆北和彬长等新矿区全部实现智能开采,届时智能化产能将达到1.55亿吨,占总产能的83%。到2021年底,36处生产矿井的52个采煤工作面全部实现智能开采。

突破“智能掘进”瓶颈

掘进施工进度直接制约着矿井采掘接续工作。“十三五”期间,陕煤集团开展快掘技术装备研究与应用攻关,积极在陕北、彬黄、关中矿区推行高效快掘研究与实践,在煤矿掘进装备大型化、智能化方面迈进了一大步。“智能掘进”突破瓶颈,成功研发了首套智能快速掘进机器人系统,为行业安全高效掘进开辟了先河。

在榆北煤业小保当一号煤矿112204胶运顺槽工作面,由陕煤集团所属西安重装集团西安煤矿机械有限公司自主研发的国内首套智能掘进机器人系统于9月15日开始了工业性试验,操作人员在地面调度分控中心按下一键启动键,护盾式智能掘进机器人六大核心系统开始协同作业。

据掘进二队党支部书记陈兵介绍,这款掘进机器人系统是针对小保当公司煤层夹矸多、易片帮等地质情况复杂量身定制,具备远程一键启动、自动截割、自动前进、自动运网和惯导自动纠偏等功能。

经过较长时间发展,综采智能化已经取得一定成果,设备逐步趋于成熟并基本实现了智能化操控,但是回顾煤炭行业掘进装备及技术的发展,一直是煤炭行业智能化发展的“瓶颈”。

“十三五”以来,煤炭行业“四化”建设步伐加快,陕煤集团陕北地区开采强度大,机械化、自动化、智能化综采工作面发展速度加快,采煤智能化已近基本实现,受综采工作面开采强度大、开采速度加快的影响,导致部分矿井近年来经常出现采掘接续紧张,甚至出现采掘失调、接续困难等突出问题。这也为快速掘进技术的出现埋下了伏笔。

陕煤集团瞄准快掘技术不断探索,2019年4月,榆北煤业公司会同中国铁建重工集团、西安重装集团等6家单位签订了“煤矿智能化快速掘锚成套装备”项目联合开发合作协议。一个多月后,该项目首个工业性试验装备——国内首台煤矿大断面快速掘锚成套装备在榆北煤业曹家滩煤矿下井“服役”,单月最高进尺达1561m。4个多月后,被称为“快掘2.0”的第二套快掘设备在曹家滩公司上岗。自投用以来以来,该设备累计掘进进尺超过15000m,最高日进尺达90.1m,最高月进尺更是突破2020m,该公司实现采掘接替协调发展,走出了制约煤炭行业采掘失调的困境。

基于榆北煤业在曹家滩矿业公司关于快速掘进的探索和技术经验,小保当公司于2020年4月在112203胶、辅运掘进工作面采用了快速掘进装备双机双巷布置的方式,分别安装了山特维克掘锚一体机快速掘进成套装备和中国铁建掘锚一体机快速掘进成套装备,在短短的4个多月时间里,面对复杂地质条件,完成了掘进任务12000米,其中单月双机双巷进尺突破3030米。

与此同时,小保当煤矿护盾式智能掘进机器人和曹家滩煤矿“快掘3.0”装备相继投入使用。掘进工作单班作业人数将从15人降到8人,基本实现了安全、少人、高效、智能的作业。掘进技术迈入“智能时代”标志着陕煤集团在该领域实现全国领先。

对于2013年西安科技大学采矿工程毕业的陈兵而言,刚分到彬长胡家河矿井掘进一队当技术员时,当时采用悬臂式综掘机施工巷道,日进尺最高才达到8米左右,他参加工作的第二个月,掘进一队当月掘进进尺达到200米,就已经突破了彬长矿业月度掘进记录。在胡家河矿干过掘进、采煤、通风等专业的陈兵,印象最深的就是,干支护工时,耳朵塞着耳塞,施工锚杆、锚索时单体锚杆机喷出的淋水浇湿了整个衣服和身体。

“智慧矿山只有突破了采煤、掘进等一线的智能化建设,才能真正实现在煤矿核心领域的智能化。” 榆北煤业公司党委委员、小保当公司党委书记、董事长、总经理杨征说。

在榆北煤业试验成功的基础上,今年陕煤集团计划新建21套快掘系统。

“十三五”期间,陕煤集团煤矿装备可靠性得到大幅提升,现场安全作业环境显著改善,职工劳动作业强度明显降低,煤矿安全保障能力持续增强,“四化”建设成效显著,黄陵一号煤矿率先成为全国煤矿智能化无人开采技术的试点示范单位。全面推行高效快速掘进系统,榆北煤业曹家滩、小保当煤矿装备快速掘进系统投用。煤炭板块的矿井97%以上生产辅助系统已实现远程智能集中控制,井下固定场所基本实现“无人值守、有人巡检”。“智能监控”全面覆盖,“智慧矿区”建设开局良好。同时,陕煤集团所属西安重装集团加快研制高端装备制造,紧跟煤机产品智能化、自动化的迅速发展,加大专业煤机装备“智”造力度,提升“智能”“云端”配套技术服务保障能力,打造采掘装备“国之重器”。其中,“高性能8.8米超大采高采煤机”,填补了国内煤机制造行业的技术空白,达到国际先进水平,解决了超大采高采煤机整机稳定性及机身联接刚性问题。

数据显示,“十三五”以来,陕煤集团煤炭板块生产经营管理水平不断提高,原煤产量等指标屡创新高。2019年煤炭产量1.78亿吨,比2015年增加0.51亿吨,年均增长率达到了8.8%;2019年煤炭板块实现营业总收入、毛利分别比2015年增加331.36亿元、279.38亿元,收入年均增幅15.43%,毛利年均增加69.85亿元,煤炭板块核心基础地位愈发凸显,为陕煤集团的发展壮大起到了稳定基石作用。


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