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每日熱門:我國煤炭智能掘進亟待換擋提速

山西省人民政府辦公廳日前印發《全面推進煤礦智能化和煤炭工業互聯網平臺建設實施方案》,明確提出加快煤礦智能化建設,構建煤炭工業智能化生態體系,到2027年,全省各類煤礦基本實現智能化。

以煤炭大省山西為代表,我國煤礦智能化建設近年來全面提速,但煤礦掘進呈現地質條件復雜多變、掘進技術發展極不均衡、機械化和自動化程度低、用人多、事故多、環境差等特點,巷道掘進與支護成為煤礦自動化、智能化建設的短板。業內專家一致認為,我國煤炭掘進工作面設備智能化水平雖逐步提升,但整體智能化水平要達到像綜采一樣少人無人,道阻且長。

掘進與采煤技術發展不同步


(資料圖片)

我國煤礦每年新掘巷道1.3萬公里,居世界第一,但條件復雜,巖層、煤層厚度和發育各不相同,斷層、陷落柱等不確定因素多。“相比采煤工作面,巷道掘進與支護已成為煤礦自動化、智能化建設的短板。”中國工程院院士,中煤科工開采研究院有限公司黨委書記、董事長康紅普近日在煤炭技術裝備院士論壇上指出。

據《中國能源報》記者了解,我國煤炭以井工開采為主,井工煤礦數量占比92%,產能占比82%,需要在井下開掘大量巷道,每年掘進巷道長度相當于地球直徑。同時,我國煤礦巷道還具有軟巖、強采動、大變形的特點,煤系沉積巖地層強度低、圍巖破碎、開采深度大。

“與綜采相比,掘進更是難點。掘進工序繁多,包含截割、支護、運輸、通風除塵、安全管控等工序,需要地質、安全、采礦、機電等多學科支撐?!眹夷茉醇瘓F神東煤炭公司智能技術中心黨委書記、主任崔亞仲指出,目前煤礦掘進面臨掘進不能平行作業、自動化程度低、裝備能力不足、缺乏協同控制、安全保障薄弱、作業環境惡劣等六大痛點。

“目前,我國煤礦采煤、掘進機械化程度分別為85%、65%,全國雖已建成1000多個智能化采掘工作面,但智能綜采發展迅速、快速迭代,事實上,掘進事實仍處于機械化階段,綜掘和綜采技術差距越來越大?!敝袊禾靠乒ぜ瘓F一級首席科學家王虹表示,綜掘平均月進尺僅180米,每個綜采面平均月消耗巷道超過600米,全國煤礦掘進隊與綜采隊平均配比3.1:1,仍滿足不了綜采需求,嚴重制約煤炭安全高效生產。

掘進智能化需求迫切

“煤礦智能化發展對掘進和支護提出更高要求?!敝袊こ淘涸菏俊⒅袊禾靠乒ぜ瘓F首席科學家王國法表示,智能快速掘進是煤礦智能化發展首先要突破的技術。

“我國煤礦井下掘進面約有1.6萬個,掘進人員近100萬人,工作面水、瓦斯、頂板、粉塵、沖擊地壓嚴重威脅人員安全?!蓖鹾鐝娬{,智能快速掘進技術亟待與綜采智能化并駕齊驅,同時提高智能化快速掘進的常態化率。

王虹進一步解釋,掘進智能化為智慧礦山建設提供不可或缺的支撐,裝備能力保障是智能化的前提和基礎,裝備須具備足夠的能力儲備,根據生產要求和智能系統決策提供相應匹配的執行能力,如此智能化才能高效平穩推進?!耙虼?,掘進裝備應用場景要求其必須具有高可靠性,研究需從強基、固本、健康管理、決策維護四方面突破,統籌裝備效能和可靠性指標,推動掘進裝備向高功率密度、高可靠性、智能化方向發展。同時,煤炭行業必須在掘進領域投入更大科研、制造、生產等力量,產學研用緊密結合。”

值得關注的是,當前我國智能掘進技術應用已取得部分成果。據崔亞仲介紹,神東煤炭集團已建成國內首套基于5G技術的連采機智能掘進系統,利用慣性導航、激光引導、光學測距等技術,實現采機自主行走、自動截割、遠程干預控制等,在52個掘進工作面建成5G網絡,實現全覆蓋。

分條件分步驟推進智能掘進

“面對巷道掘進與支護自動化、智能化發展短板,必須針對我國不同地質條件,開展有針對性的集中攻關研究,形成不同形式的快速掘進、支護技術與裝備,使掘進與支護作業由依靠人工到全面機械化,再到自動化、智能化,減人提效,保障安全?!笨导t普指出。

王國法認為,發展智能快速掘進,要推進掘進工作面掘支運工序全部機器人化,強化精細化自動噴涂臨時支護,全流程錨索自動支護,實現錨索支護自動連續鉆孔、自動噴藥,錨索推入、切斷和張拉等全工序自動化。

“我國煤礦巷道圍巖系件復雜多變,掘進技術裝備發展不均衡,巷道掘進與支護技術要實現支得住、支得快、支得省、少人化、環境好,應根據圍巖穩定性、可掘性、可鉆性、可錨性,分條件、分類別、分區城、分步驟發展掘進自動化、智能化?!笨导t普表示。

根據地質條件,康紅普提出智能化掘進技術可分類發展。例如,在陜北、神東等具備穩定條件的礦區,可基本實現機械化,部分實現自動化,向智能化邁進,掘進月進尺速度在1500米至2000米,下一步發展方向是錨桿、錨索自動化施工技術,然后再提升自動化、智能化水平。在山東、淮南、平頂山條件較差的礦區,目前可主要以人工和機械施工為主,同時突破超前預測和加固技術、鉆錨注一體化錨桿錨索自動化施工技術。

關鍵詞:

來源:中國能源報
編輯:GY653

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