日前，黃陵礦業(yè)公司《煤油氣共生大采高智能化綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》科技項目通過中國煤炭工業(yè)協(xié)會鑒定，達到國際領(lǐng)先水平。自此，黃陵礦業(yè)公司形成了從較薄煤層、中厚煤層到厚煤層全覆蓋的智能化開采技術(shù)研究體系。

　　采高每增長一米，就是對資源的最大尊重。自2014年開始，該公司開始致力于研究智能化開采技術(shù)，在全國首次實現(xiàn)煤礦智能化開采，先后完成了薄煤層、中厚煤層和厚煤層的智能化開采技術(shù)研究。如今，黃陵礦業(yè)再次實現(xiàn)大采高工作面的智能化開采，再一次占領(lǐng)了煤炭開采技術(shù)的新高地，對帶動國內(nèi)智能化成套裝備的研發(fā)生產(chǎn)，進一步提高資源回收率都具有重要意義，也為我國煤礦智能化開采技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗。

　　技術(shù)積累為大采高智能化提供了經(jīng)驗

　　黃陵礦業(yè)公司地處黃隴煤炭基地，煤田總面積549平方公里，地質(zhì)儲量13.4億噸，可采儲量9.6億噸，礦區(qū)以中厚煤層為主，煤層厚度變化很大。主要出產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煤化工原料和動力煤，煤質(zhì)優(yōu)良，“黃靈煤”品牌早已家喻戶曉。

　　黃陵礦業(yè)公司以“開放合作、協(xié)同創(chuàng)新、科學(xué)采煤、服務(wù)社會”為發(fā)展路線，以現(xiàn)代項目管理為手段，以“煤礦智能化開采”為主題，立足企業(yè)實際，聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)高校、科研機構(gòu)和煤炭裝備制造企業(yè)，避開了“煤巖識別”等世界性難題，另辟蹊徑，率先確立了基于可視化的遠程干預(yù)型智能化無人綜采技術(shù)路線，有效解決煤礦綜采工作面生產(chǎn)過程復(fù)雜、開采裝備系統(tǒng)龐大、作業(yè)環(huán)境惡劣等問題。

　　黃陵礦業(yè)公司從2008年開始探索實施智能化無人開采技術(shù)，2013年首個智能化綜采工作面調(diào)試運行。2014年、2016年陸續(xù)實現(xiàn)了較薄煤層和中厚煤層智能化無人開采地面遠程操控采煤作業(yè)常態(tài)化，開創(chuàng)了國產(chǎn)成套裝備智能化采煤的先河。

　　為了將智能化無人開采技術(shù)進一步推廣應(yīng)用，2016年5月，全國首個煤礦智能化開采技術(shù)創(chuàng)新中心在黃陵礦業(yè)公司掛牌成立，該中心依托黃陵礦業(yè)公司，以智能化開采技術(shù)為核心，形成從技術(shù)研發(fā)、裝備制造、實驗研究、技術(shù)培訓(xùn)到成果推廣應(yīng)用的完整技術(shù)創(chuàng)新體系，成為煤炭行業(yè)重要的安全科技支撐平臺。其中，智能化無人開采技術(shù)位列2016年國家能源局推廣的《煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用先進技術(shù)與裝備推薦目錄》首批首位。

　　在黃陵礦區(qū)，水、火、瓦斯、煤塵、頂板、油型氣、油氣井“七害”俱全，下屬的黃陵二號煤礦屬于煤油氣共生礦井，平均煤層厚度達到6米，實施大采高智能化任務(wù)艱巨。

　　2016年底，黃陵礦業(yè)公司開始著手制定《煤油氣共生大采高智能化綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》技術(shù)方案，聯(lián)合8個設(shè)備生產(chǎn)廠家和科研院所制定了設(shè)備技術(shù)標準，隨后進行設(shè)備研制、人員培訓(xùn)。經(jīng)過多次調(diào)試，2017年12月，黃陵二號煤礦416工作面完成了為期3個月的工業(yè)性試驗，大采高工作面首次實現(xiàn)了常態(tài)化智能開采，使黃陵礦業(yè)公司乃至全國煤炭企業(yè)多年追逐的夢想得以實現(xiàn)。

　　“目前，5.1-7米煤層智能化綜采成套裝備單班生產(chǎn)能力最大達4刀半，工作面最高月產(chǎn)量達到了50.5萬噸，回采工效達247.97噸/工，生產(chǎn)效率在原采煤方式基礎(chǔ)上提升30%以上。”黃陵礦業(yè)公司二號煤礦總經(jīng)理劉建偉說道。

　　克服重重困難，大采高智能化開采圓夢

　　黃陵礦業(yè)公司二號煤礦屬于煤油氣共生礦區(qū)，礦區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)有油氣鉆孔近150個，隨著礦井開采活動的進行，礦井瓦斯涌出量逐年增大，底板瓦斯異常涌出尤為嚴重，且具有突發(fā)性、涌出量大、無明顯征兆等特點，伴隨出現(xiàn)了油型氣異常涌出與石油滲流現(xiàn)象，硫化氫涌出量也顯著增加，加之工作面采高大，頂板破碎、片幫嚴重、底板松軟等諸多致災(zāi)因素，給智能化開采項目的實施造成嚴重阻礙。

　　黃陵礦業(yè)公司的技術(shù)團隊多次到北京、鄭州、天津、沈陽等地進行實地考察，最終選定了可以滿足使用要求，配套性好、可靠性高的采煤機、液壓支架、超前支架、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機等設(shè)備和智能控制系統(tǒng)。地面調(diào)度室和井下設(shè)備列車分別設(shè)置集控中心，集控中心采用的自動化綜合智能控制平臺，集成了液壓支架、采煤機跟機自動化及遠程控制、工作面視頻監(jiān)控、遠程集中控制等多項技術(shù)，對各設(shè)備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測、分析和專家式診斷，實現(xiàn)智能控制。

　　“設(shè)備配套難度不大，安裝調(diào)試著實費了不少事。”黃陵二號煤礦機電部長易瑞強說，“設(shè)備入井前，我們精心實施地面聯(lián)合調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題就及時與廠家聯(lián)系進行解決，直到最優(yōu)為止。”

　　黃陵二號煤礦416大采高工作面實施智能化無人開采技術(shù)，首先面臨的就是煤壁片幫，底板松軟和煤塵大等問題。為了確保項目的順利實施，智能化技術(shù)攻關(guān)小組根據(jù)實際，采用液壓支架護幫精準控制聯(lián)動技術(shù)，液壓支架模擬人工作業(yè)自適應(yīng)技術(shù)，加裝采煤機外噴霧高壓除塵裝置，有效解決了相關(guān)難題，自主研發(fā)了采煤機采高傳感器保護裝置和云臺攝像儀多角度調(diào)節(jié)裝置，有效延長傳感器使用壽命，確保工作面監(jiān)控?zé)o死角。

　　針對大采高工作面煤油氣共生問題，技術(shù)小組研發(fā)了基于瓦斯?jié)舛鹊牟擅簷C聯(lián)動控制技術(shù)。通過瓦斯監(jiān)測建立瓦斯?jié)舛扰c采煤機牽引速度之間的耦合關(guān)系，當(dāng)瓦斯?jié)舛炔▌赢惓r可提前對未來危險進行預(yù)測，提前報警，并通過危險的等級，自動調(diào)整采煤機牽引速度，確保工作面能夠安全高效生產(chǎn);利用惰性氣體發(fā)泡裝置對滲油區(qū)域及工作面上下隅角噴灑泡沫，全方位覆蓋隱患點，徹底杜絕了油氣火災(zāi)事故的發(fā)生。

　　2017年9月，設(shè)備在井下安裝調(diào)試完畢，終于可以正式采煤了。操控人員按下一鍵啟停按鈕后，發(fā)現(xiàn)膠帶輸送機還未啟動至正常狀態(tài)，工作面的“三機”已經(jīng)啟動了，造成膠帶機尾堆煤。經(jīng)過研究分析后，技術(shù)團隊重新設(shè)置了一鍵啟停的程序，解決了這一問題。隨后，又優(yōu)化了三角煤高效協(xié)同工藝，減少了進刀距離，彎曲段加裝了慢速邏輯推移閥，通過控制供液流量，使推移油缸慢速推移，達到平順斜切進刀的目的。對供液系統(tǒng)進行了改造，采用“三進三回”的方式，提高了供液系統(tǒng)運行效率，保障了液壓支架的正常跟機等等。

　　經(jīng)過一系列自主攻關(guān)，大采高智能化開采技術(shù)在416工作面終于成功應(yīng)用了。

　　復(fù)雜條件下采煤更安全更高效

　　目前416智能化工作面已累計生產(chǎn)5個月，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)煤炭252萬噸。

　　不但效益上去了，整個采煤過程的操作也變得簡單、安全、高效了。”黃陵二號煤礦副總經(jīng)理張強介紹說，“黃陵二號煤礦應(yīng)用大采高智能化開采技術(shù)以后，操控人員在監(jiān)控中心可以對集成供液系統(tǒng)和運輸系統(tǒng)進行遠程智能控制;通過高清攝像儀，可以實時跟蹤采煤機推進情況;采用液壓支架自動跟機技術(shù)，實現(xiàn)了全工作面液壓支架自動跟隨采煤機拉架、推溜等功能。”

　　“原來生產(chǎn)期間，我們一個班需要25個人，大采高智能化實施以后，井下只需要7人工作，地面2人干預(yù)就可以了。特別是以前工作強度最大的兩順槽支護，現(xiàn)在采用超前邁步式支架之后，現(xiàn)場作業(yè)人員由原來的10人人工搬運單體支柱支護作業(yè)減至2人手持遙控操作，職工的勞動強度大大減輕，作業(yè)環(huán)境得到了極大改善。”該礦綜采二隊隊長姚一龍說。

　　據(jù)了解，應(yīng)用大采高智能化以后，工作面設(shè)備開機率提升至100%，單班最大生產(chǎn)能力達到4刀半，工效可達247.97噸/工，月生產(chǎn)能力突破50萬噸，每年節(jié)約人工成本700多萬元。

　　《煤油氣共生大采高智能化綜采關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》的成功實施，開創(chuàng)了國產(chǎn)成套大采高裝備智能化開采的先河，對我國煤礦智能化綜采工作面開采有著重要的現(xiàn)實意義。與同類型的智能化綜采工作面相比，國產(chǎn)裝備購置價格約為進口裝備的65%，一個大采高智能化工作面成套設(shè)備購置可節(jié)約5000萬元左右。形成了覆蓋各個煤層厚度的完備的智能化開采示范工程體系，首次采用了人機智能融合控制的生產(chǎn)模式，大幅提升了綜采成套裝備的智能化水平，帶動了我國在煤機裝備自動化、智能化方面的整體技術(shù)進步，為建設(shè)大型現(xiàn)代化礦井提供了參考，有力地推動了我國煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

　　“預(yù)計在今年底，我們公司依托創(chuàng)新中心這個平臺，將對所屬4對礦井全部實現(xiàn)智能化無人開采。這是一項艱巨的任務(wù)，我們公司將全力以赴助力創(chuàng)新中心，實現(xiàn)這項世界領(lǐng)先技術(shù)的常態(tài)化運行。”談到未來的發(fā)展，黃陵礦業(yè)公司董事長、黨委書記雷貴生表示。

　　智能化無人開采技術(shù)，必將有力推動我國煤礦開采技術(shù)的升級換擋，大大提升我國煤炭裝備制造業(yè)國際競爭力，對推進全國煤礦安全生產(chǎn)形勢穩(wěn)定好轉(zhuǎn)和煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義和示范引領(lǐng)作用。

　　(史灝李金玲)

　　《各界導(dǎo)報》 2018年08月16日 第4016期 第四版