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| 盤活“老礦”，薄煤層智能開采進行時 |
| 來源：中國工業(yè)報 時間：2024/7/5 |
薄煤層煤礦“活”了!
穿上黑色膠靴，換上藍色工作服，頭戴安全帽，礦燈和自救器別在腰間，全副武裝后，被包裹得嚴嚴實實的記者，先后換乘平巷人車、“猴車”(礦山架空乘人裝置)，穿梭在錯綜復雜的巷道中，向井下垂直深度242米處的楊村煤礦4703薄煤層智能綜采工作面挺進。
楊村煤礦屬山東能源集團兗礦能源，是中國薄煤層智能化采煤工作面的代表煤礦之一。
“攜手華為、天瑪智控等先進企業(yè)，山東能源集團先行先試開展薄煤層智能無人開采探索實踐，推廣應用‘數(shù)智無人控制’技術裝備，楊村、濱湖薄煤層工作面均實現(xiàn)正常生產條件下面內常態(tài)化無人作業(yè)。”山東能源集團黨委常委、副總經理劉健介紹。
“呆滯”煤礦煥發(fā)新機
“可以看到，當前第364刀顯示，它的最大偏差已經觸發(fā)了系統(tǒng)的指令，隨即通過第365刀，開始調整工作面的直線度。當?shù)?65刀割完后，通過第366刀驗證我們的找直效果。如果366刀偏差值依然超過我們設定的誤差范圍，慣導系統(tǒng)就會重復下達找直指令。”來自山東能源云鼎科技的現(xiàn)場工作人員介紹。
因產能小、煤質差、用人多、效率低，擁有近40年歷史的楊村煤礦一度經營困難，2015年曾被列入擬關閉礦井行列。然而，伴隨智能化技術裝備的成功應用，依托數(shù)字孿生輔助控制系統(tǒng)、盤古礦山大模型AI服務平臺、煤礦GIS公共服務平臺、綜采工作面國產慣導應用、班組協(xié)同交互通訊系統(tǒng)、規(guī)劃截割等先進技術，楊村煤礦實現(xiàn)了正常條件下工作面內無人作業(yè)，達到年產100萬噸水平。
從人工開采、機械化換人、自動化減人、信息化少人，再到如今的智能化無人，楊村煤礦薄煤層開采歷經五代發(fā)展，完成了三次飛躍，楊村煤礦“活”了。
長期以來，薄煤層開采受限于作業(yè)空間小、勞動強度大、勞動用工多、產能釋放受限等原因，導致礦井經濟效益差，普遍作為“呆滯”資源被封存甚至遺棄。不過，伴隨開采年限的增加，采面由“厚”轉“薄”逐漸成為井工煤礦的必經之路。
記者從全國煤礦薄煤層智能開采經驗交流現(xiàn)場會上獲悉，當前，山東能源云鼎科技薄煤層無人化開采取得突破，“工藝裝備智能協(xié)同”助力開采管控模式發(fā)生轉變。煤炭生產企業(yè)聯(lián)合科研院所、高等學校開展技術攻關，從“裝備形式”到“配套方式”再到“工藝模式”逐步升級，全國范圍內建成了一批薄與較薄煤層智能綜采工作面。
來自地層深處的變革
在我國，1.3米以下的薄煤層約占保有儲量的20%左右，尤其是四川、重慶、湖南、湖北等地區(qū)，薄煤層占保有儲量50%以上。2米以下煤層受地質條件和空間的制約，開采難度大，生產效率低。
一場來自地層深處的變革，有望改變這一“囧狀”。
在山東濟寧，距離楊村煤礦60公里外的棗礦集團濱湖煤礦，31606工作面同樣實現(xiàn)了無人化。記者獲悉，31606工作面面長175米-260米，走向長度1470米，煤厚1.3米，可采儲量57萬噸。
面對薄煤層采煤工作面存在活動空間小、跟機作業(yè)難、勞動強度大、生產效率低等短板，濱湖煤礦先后克服了空間設計、地面遠控、實時感知等多項技術難題，變革了傳統(tǒng)的采煤機記憶截割+自動跟機移架技術，應用全新的規(guī)劃截割技術，實現(xiàn)了采煤機支架的靈活調度控制。
據(jù)介紹，楊村煤礦、濱湖煤礦薄煤層智能化工作面建成運行以來，僅需2人遠程操控，自動跟機移架率99%，遠程截割率100%，有效提高了煤炭資源回收率，而這僅僅是個縮影。
在其所屬的山東能源集團，共有75處生產煤礦，擁有2米以下薄煤層的煤礦32處，占比42.6%。32處煤礦薄煤層剩余有效可采儲量2.6億噸，占比29%。
“山東能源集團通過攻關薄煤層智能開采，讓勞動強度大、產能效率低、經濟效益差、瀕臨關閉退出的煤礦成功‘提效增產、提質增盈’，并讓礦工‘輕松采煤、體面勞動’，實現(xiàn)了勞動收入與經濟效益同步增長。”中國煤炭工業(yè)協(xié)會副會長、中國煤炭學會理事長劉峰評價。
薄煤層無人化進行時
在神東煤炭集團錦界煤礦31302工作面，一名煤機司機干預頂滾筒升降，底滾筒全程自動割煤。通過連續(xù)3個月數(shù)據(jù)對比，日均產量與單刀割煤時長基本持平，開機率提升7.7%，超負荷明顯下降，煤機速度最大可達到14m/min，可常態(tài)化運行。
據(jù)國家能源神東煤炭集團黨委委員、副總經理賀海濤介紹，從2008年開始，神東煤炭針對設備控制權限不開放的問題，從單機自動化水平提升，逐步轉變思路，探索出單機智能化提升、上位機集中控制的智能化模式，走出了一條較薄煤層無人化路徑。
到2025年，神東煤炭集團29處綜采工作面平均綜合自動化率將提升至90%，7處高級智能化綜采工作面將建成，人工就地平均干預率將降低至15%。”賀海濤說。
在中國煤炭科工集團各礦區(qū)探明的資源中，84.2%的礦區(qū)有薄煤層分布。這些薄煤層多采用機械化或自動化開采，但產能和經濟效益較低。
據(jù)中國煤炭科工集團首席科學家、天瑪智控副總經理李明忠介紹，中國煤科為解決巷道大斷面與煤層厚度較薄的矛盾，研制了低矮機型的轉載機，降低巷道掘進斷面。
中國中煤能源集團也全方位推進薄煤層智能化開采。在內蒙古納林河礦區(qū)納林河二號礦3-1上煤層，建成1.9米煤厚智能化工作面，自動化率達96%，生產班由12人減為3人。截至目前，中煤集團已建成薄及較薄煤層智能化工作面13個，智能化采煤工作面占比87%。
馬世志透露，到2024年底，中煤集團薄及較薄煤層工作面將全部實現(xiàn)智能化開采。2026年底前，薄及較薄煤層工作面無人化開采將實現(xiàn)全覆蓋。
淮河能源控股集團現(xiàn)有11對生產礦井，核定產能7790萬噸，其中淮南礦區(qū)面臨薄煤層開采難題。
據(jù)淮河能源控股集團黨委委員、副總經理李志紅介紹，在薄煤層煤機國產化替代上，淮河能源研發(fā)了矮機身、高過煤量、高可靠搖臂的國產采煤機。
繪機器人采煤藍圖
李志紅認為，薄煤層開采是保護層開采，是礦井擴增存量、延緩向深部開采速度、延長礦井服務年限、提高資源回收率、實現(xiàn)安全綠色發(fā)展的關鍵。
薄煤層無人化高效智能開采意義深遠，其目標與實現(xiàn)路徑是什么?
中國工程院院士、中國煤科首席科學家王國法認為，薄煤層無人化高效智能開采，主要包括0.8-0.95米采高無人化工作面年產100萬噸，0.95-1.1米采高無人化工作面年產100萬噸-150萬噸，1.1-1.3米采高無人化工作面年產150萬噸-200萬噸，1.3-1.6米采高(陜北鄂爾多斯礦區(qū))無人化工作面年產400萬噸四大開采目標。
“薄煤層無人化高效智能開采，將由‘可視遠程干預模式’向‘智能自適應模式’邁進。”王國法說。
中國工程院院士葛世榮認為，煤礦將走向生產系統(tǒng)常態(tài)智能化，機器人化采礦未來可期。其中，薄煤層機器人化開采系統(tǒng)結構，將由礦山工業(yè)物聯(lián)網+機器人化系統(tǒng)+數(shù)字孿生平臺構成。
“到2026年，全國煤礦智能化產能占比不低于60%，智能化工作面常態(tài)化運行率不低于80%。”葛世榮說。
科技時代，讓采礦這一職業(yè)在煤礦“智能升級”中實現(xiàn)“順勢轉型”，成為這場煤炭工業(yè)領域重大變革的全新命題。
李志紅認為，薄煤層工作面智能化建設有利于改善作業(yè)環(huán)境，將“操作工”變?yōu)椤把矙z工”，將“貼身戰(zhàn)術”變成“遠程干預”，提高安全系數(shù)和職工的幸福系數(shù)。
劉峰則坦言：“智能化建設不是讓礦工‘大規(guī)模失業(yè)’，而是要讓礦工和企業(yè)在擁抱科技中一起變得更強。”
“應通過數(shù)字技術賦能、智能技術變革，實現(xiàn)煤炭生產各類災害的精準定量防控，轉變社會公眾對煤礦開采屬于‘高危行業(yè)’的固有印象。要聚焦降低勞動強度，加快智能單兵、外骨骼輔助等智能裝備研發(fā)應用，釋放先進生產力效能。”劉峰建議。
最新數(shù)據(jù)顯示，截至5月底，全國現(xiàn)有1549個智能化采掘工作面(采煤工作面866個，掘進工作面683個)，有智能化工作面的煤礦823處，415臺無人駕駛車輛在35處露天煤礦推廣應用，1.3萬個固定崗位實現(xiàn)了無人值守。
通過大力推動煤礦智能化建設，2016年以來，全國煤礦井下作業(yè)人員減少37萬人，智能化礦井杜絕了較大以上安全生產事故，百萬噸死亡率大幅低于全國平均水平。
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