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陜西日報:智能掘進破解“采掘失衡”難題

發布日期:2019-06-24     作者: 信息員     瀏覽數:579    分享到:

刊登于624日陜西日報6版

核心提示

    一邊是陜西2013年以來煤礦采煤效率大幅提升,井下智能化無人開采技術達到世界領先水平;另一邊是受限于地質條件和裝備發展,巷道掘進方面無法滿足產量提升需求,掘進裝備整體落后采煤裝備15年至20年。

 

    4月4日,一個旨在實現礦井掘進過程自動化、智能化、無人化的“煤礦智能化快速掘錨成套裝備”項目在西安煤礦機械有限公司簽約。一個多月后,該項目首個工業試驗性裝備——國內首臺煤礦大斷面快速掘錨成套裝備在榆北煤業曹家灘煤礦下井“服役”。

     長期以來,“重采煤、輕掘進”的傳統思想,存在于煤炭生產企業中。因為,相比于采煤,巷道掘進無法帶來直接的經濟效益。在智能化、無人化開采高歌猛進的同時,礦井掘進技術水平整體落后15年至20年。隨著“煤礦智能化快速掘錨成套裝備”項目的順利推進,礦井提高掘進速度與效率,擺脫“采掘失衡”困境,迎來了破題之機。這些探索有望補齊礦井掘進的短板,助推掘進裝備和技術水平提升。

采掘失衡

巷道掘進速度只能滿足正常采煤需求的50%至60%

    “采”與“掘”,對于煤礦生產來說,猶如一枚硬幣的兩面,密不可分。

     采煤機滾筒翻轉,煤層隨之脫落,烏黑發亮的煤炭被運輸皮帶送往地面……在很多人通常的印象中,采煤工作面循環作業,便是煤礦井下生產的全過程。而與采煤同等重要的掘進,往往鮮為人知。

     記者在采訪中獲悉:煤炭主要通過采煤工作面生產出來,這個過程叫采煤;而掘進是指進行巷道掘進,準備采煤工作面。煤礦正常的生產計劃中,每年每個月有一定的煤炭產量指標,也有掘進進尺要求。如果掘進進度緩慢,采煤工作面準備不出來,煤礦也就無法保證煤炭產量了。

    在陜北礦區,由于地質條件優越,煤層結構穩定,巷道掘進方式有懸臂式掘進機、連采機、掘錨一體機等多種形式,月進尺在400米至1500米不等,巷道掘進技術處于全國領先;在渭北、彬黃等關中老礦區,由于礦井老化,同時受瓦斯突出、地下水豐富等不利因素影響,巷道掘進主要以懸臂式掘進機、局部炮掘為主,巷道掘進效率較低,月進尺150米至350米,遠低于全國平均水平。

    2013年以來,我省智能化、無人化采煤工作面取得了快速發展,采煤效率大幅提升,但巷道掘進方面受限于地質條件和裝備發展,無法滿足產量提升需求。目前,巷道掘進速度只能滿足正常采煤需求的50%至60%;技術水平方面,掘進裝備整體落后采煤裝備15年至20年。

     同樣是礦井生產的重要環節,為什么掘進裝備和技術水平發展緩慢?記者在走訪中得知,首先是巷道掘進屬于采煤工作的前期準備工作,無法獲得直接的經濟效益。因此,在很多煤礦都存在“重采煤、輕掘進”的傳統思想,掘進裝備重視和投入不足。其次,長期以來,煤礦巷道掘進工作以“人海戰術”來提高掘進速度,掩蓋了掘進裝備的能力不足,造成巷道掘進設備研發不受重視,企業產品研發積極性不高。

    “采掘失衡”對煤礦帶來的不利影響是復雜而深刻的。一位業內人士告訴記者,隨著礦井產能規模快速擴張,但掘進裝備水平提升緩慢,掘進進尺的增加趕不上產量的提升,為了達到采掘接續平衡,許多煤礦以“外包”的形式發展掘進隊伍。同時,由于礦井采掘接續緊張,災害治理時間、空間不足,為煤礦生產埋下安全隱患。

 合力研發

攻克掘進、錨護、運輸等工藝同步作業技術難關 

       事實上,“采掘失衡”的狀況早已進入煤礦裝備廠家的視野。但由于巷道掘進工藝復雜,尤其是錨桿支護過程煩瑣、技術難度大,經過多年的研究和探索,廠家仍然無法實現錨護自動化,產品研發進程緩慢。

     根據礦井需求和不同礦區煤礦巷道地質條件,西安煤礦機械有限公司投入大量的人力、物力,先后確定了連采機+梭車+錨桿鉆車的快速掘進系統、掘錨一體機+錨桿鉆車+自移機尾皮帶快速掘進系統、懸臂掘進機+錨支護一體平臺+自移機尾皮帶快速掘進系統三個技術研發方向,開展煤礦巷道快速掘進技術攻關。

     依托陜煤集團提供的平臺,4月4日,西安煤礦機械有限公司與陜煤榆北煤業有限公司、曹家灘礦業有限公司、陜煤集團技術研究院、中國鐵建重工集團、西安重裝集團共6家單位簽訂了“煤礦智能化快速掘錨成套裝備”項目聯合開發合作協議,合力打造安全可靠的煤礦智能化快速掘錨成套裝備。

     項目通過整合掘進、錨桿支護、運輸、除塵等工序,解決煤礦生產中掘進、錨護、運輸等工藝的同步作業問題。通過建立信息化管理系統、數字化操作系統,為煤礦提供無人化施工的整體解決方案和智能化快速掘進裝備。

裝備亮相

設計掘進速度比傳統掘進機提高了3倍以上

     5月20日,作為“煤礦智能化快速掘錨成套裝備”項目的工業性試驗裝備——國內首臺煤礦大斷面快速掘錨成套裝備在陜煤榆北煤業有限公司旗下的曹家灘煤礦組裝調試成功,并運往井下正式投入使用。

     記者看到,裝備掘錨機組由1臺掘錨一體機、2臺液壓錨桿臺車和1臺大跨距橋式膠帶轉載機組成,主機總長35.7米,有效轉載距離60米。整機采用可伸縮式超寬截割裝置,一鍵啟動完成全斷面截割。目前,這套裝備已獲國家礦用產品安全標志認證,產品整體設計與性能通過國家煤礦設備安全監管部門嚴格檢驗。

    “國內首臺煤礦大斷面快速掘錨成套裝備能夠實現巷寬6.5米、巷高4.5米大斷面機械化施工。”陜煤榆北煤業有限公司總經理石增武說,目前國內應用的掘錨機組多為截割寬度為5.4米以下的中小型機組,且現有設備無法實現掘進、支護同步,不但掘進效率低,而且在大斷面巷道施工中只能采用分層掘進方式(即先掘進巷道上分層,再掘進下分層),存在巷道片幫、冒頂等事故隱患。

    “這臺掘錨機組既能割煤裝運,又可錨桿支護,實現巷道掘進、支護、運輸多道工序同步完成。”石增武說,該裝備設計掘進速度為每月1500米,比傳統的懸臂式掘進機施工速度提高了3倍以上。也就是說,這套裝備集煤礦巷道快速掘進、支護、運輸協同連續作業功能于一身,其成功組裝投用有望破解大型煤礦巷道掘進效率低的難題。

    “煤礦企業是一個工程性質的企業,煤礦生產過程是一個工程不斷協調、不斷平衡的過程。煤礦發展表現出的水平是一個國家裝備水平的體現。”陜煤集團副總經理閔龍說,煤礦工程質量,很大程度取決于掘進工程的質量。由6家單位共同研究開發的煤礦智能化快速掘錨成套裝備,抓住了煤礦發展的關鍵,有望解決“采掘失衡”這一制約煤礦發展的基礎性、關鍵性問題。

  本報記者 程靖峰

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