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煤矿智能化无人开采引领美好未来

时间:2018-12-15 02:28来源:未知 作者:站长 点击:
《能源技术革命创新行动计划(20162030年)》提出,到2030年实现煤炭智能化开采,重点煤矿区基本实现工作面无人化,全国煤矿采煤机械化程度达到95%以上。 目前,我国煤炭智能化无人

  《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》提出,到2030年实现煤炭智能化开采,重点煤矿区基本实现工作面无人化,全国煤矿采煤机械化程度达到95%以上。

  目前,我国煤炭智能化无人开采技术处于什么阶段?智能化无人开采技术如何促进煤炭安全、高效、绿色开采?智能化无人开采在推进去产能工作和煤企转型升级方面有什么作用?作为煤矿智能化无人开采技术引领者的中国煤炭科工集团北京天地玛珂电液控制系统有限公司(以下简称“天玛公司”)是如何推进这项工作的?带着这些问题,本报记者专访了天玛公司董事长张良。

  张良:我国煤炭智能化无人开采技术从2010年起分别经历了可视化远程干预(1.0时代)和工作面自动找直(2.0时代)两个技术阶段,目前正处于向透明工作面(3.0时代)研究过程中,最终将进入透明矿井(4.0时代)的技术阶段,实现煤炭无人化安全高效开采的目标。

  张良:智能化无人开采技术3.0时代在2016年开始准备的国家重点研发计划“煤矿智能开采技术研究与装备研发”中提出,按照“产学研用”模式,由天地科技股份公司牵头,联合神华神东煤炭公司、陕煤化黄陵矿业公司、兖矿集团、阳煤集团等国内相关领域实力强大的19个单位开展基于煤矿“透明工作面”的智能开采技术研究与装备的研制,计划到2020年实现“透明采煤”,即:在常规地质勘探成果基础上,以地质雷达、电磁波CT等精细工程物探成果和巷道激光扫描数据构建初始地质模型,以煤岩识别等数据实时修正形成动态地质模型,融合设备位置姿态和环境状态等实时数据形成动态透明工作面。

  智能化无人开采技术3.0时代是针对煤矿井下围岩状态感知及生产装备控制难题,主要研究基于透明工作面的高精度三维地理模型构建、智能开采控制和超前巷道智能化协同支护等技术,研制支撑智能化安全生产的地理信息系统和设备定位装置、综采成套装备智能控制系统、智能化超前支护等装备。

  中国能源报:我国煤炭智能化无人开采技术标准制定情况如何?天玛公司在推动智能化无人开采标准制定方面做了哪些工作?

  张良:目前,我国煤炭智能化无人开采技术相关的标准还处于酝酿制定阶段,没有正式颁布。天玛公司在积极推动智能化无人开采技术标准的制定工作,前期主持了液压控制系统及阀、电液控制系统技术条件、煤矿用液压支架用过滤器、煤矿用乳化液过滤站等国家标准和能源行业标准的制定,为智能化无人开采技术标准的制定奠定坚实基础。

  中国能源报:2016年12月,天玛公司研制的“煤炭综采工作面智能化无人开采技术及装备”获第四届中国工业大奖。其主要内容及关键技术创新有哪些?

  张良:针对采煤工作面生产过程复杂、开采装备系统庞大、作业环境恶劣等特点,天玛公司开发出具有成套自主知识产权的综采自动化开采系统,以实现综采工作面常态化无人作业为目标,以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础,以生产系统智能化控制软件为核心,实现在地面(巷道)监控中心对综采设备智能监测集中控制,确保工作面割煤、推溜、移架等智能化运行,达到连续、安全、高效开采。

  项目关键技术创新如下:一是在综采工作面以太环网的基础上建立统一的通信协议平台,实现综采设备数据高速上传和控制信号实时下达;二是采用图像监测、分析、识别等技术,将人的视听感官延伸到工作面,“身临其境”监控采煤生产,实施在地面或巷道监控中心对工作面设备进行远程操控;三是通过惯性导航系统实时监测工作面直线度,控制液压支架精确推进,智能调整生产过程出现的偏离,达到工作面连续推进目的。

  张良:社会效益方面,智能化无人开采技术将工人从工作面解放出来,不仅大幅度降低了工人的劳动强度,也改善了煤矿工人的工作环境,有力推动了煤矿工作人员综合素质的提升。经济效益方面,与传统工作面相比,智能化无人开采工作面节约了大量人工成本,提升了生产效率,特别是由于生产效率提高产生了突出的经济效益。

  从严格意义上讲,目前智能化无人开采并未完全实现工作面落煤区域的绝对无人,但有两点重要效果:一是将工人从操作工变成巡视工,由设备的自动化替代人工劳动,大大降低了工人的劳动强度;二是将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心,在监控中心对设备进行远程操控,提高了工人工作的安全系数。

  张良:近年来,煤矿安全形势已大幅好转,但安全事故仍时有发生。其中,发生在采煤工作面的煤矿重特大事故占全部煤矿安全事故的三分之二左右,生产安全形势依然严峻。必须树立“少人则安,无人则安”的安全理念,将采煤工人从危险性较高的采煤工作面转移到较安全的巷道监控中心甚至是地面调度中心,实现智能化直至无人化采煤,从根本上保障安全生产。以最典型的井下支架操作工来说,以往一个工作面需要3到5名支架工,采用智能化无人开采技术后,液压支架实现自动跟机连续推进,可完全替代工人操作,仅需1人在工作面进行安全巡视,既减少了人员,又大大降低了劳动强度。

  智能化无人开采技术应用后,依据煤矿地质赋存不同,生产效率都有不同程度提高。比如,黄陵一矿1004较薄煤层工作面,实现单班连续推进8刀半的最高纪录,月均产量17万吨,年生产能力200万吨,回采工效达133吨/工;滨湖煤矿应用对拉薄煤层工作面,一个工作面手动操作,一个工作面应用自动化,后者比前者效率提升30%。

  张良:目前,煤炭智能化无人开采技术已在国内主要的产煤地区推广应用,先后在神华、陕煤、中煤、兖矿、同煤、阳煤、淄博等矿业集团的70余个工作面进行了应用。其中,黄陵一矿实现“可视化远程干预型”常态化生产模式,“工作面内1人巡视、远程2人干预操作”,并实现地面割煤常态化;新元煤矿拓展智能化开采范围,实现高瓦斯、复杂条件下工作面安全高效的自动化开采;滨湖煤矿使智能化无人开采在薄煤层成功应用;转龙湾矿实现智能化开采高效连续推进,开创了综采智能化开采的新篇章。

  中国能源报:您怎么看智能化无人开采在推进去产能工作和煤企转型升级方面的作用和意义?

  张良:去产能是煤炭产业当前面临的大事,也是推进煤炭行业供给侧结构性改革的重大举措。国家政策指导的去产能是要去落后产能,对先进产能煤矿是核增生产能力,本质上是鼓励先进产能实现安全高效开采,在去产能的背景下对智能化无人开采的技术和装备需求将更加强烈。

  智能化无人开采技术通过提高煤矿开采技术水平、减少井下作业人员、增强煤矿安全开采水平,可提高煤矿先进产能,符合国家政策,已被列入国家安监总局“安全生产先进适用技术与产品指导目录”,必将在推进去产能工作中发挥更加重要作用。

  煤炭行业在处理好政府和市场、短期和长期、减法和加法、供给和需求关系的同时,还要加快推动煤炭行业转型升级。坚持以煤炭智能化无人开采为引领的行业转型升级是煤炭发展的重中之重。重点研究如何依靠科技进步,着力突破制约生产力提升的关键技术,研究如何积极发展先进产能,提高办矿标准,改造提升现有煤矿技术装备水平,促进煤炭生产向机械化、信息化、智能化方向发展。

  中国能源报:要实现2030年智能化无人开采目标,您认为还有哪些问题亟待解决?

  张良:首先,从认识层面来看,要引导改变有些人存在智能化无人开采技术普遍推广会导致煤矿工人失业的误解,其实通过应用智能化无人开采技术,解放出来的工人可以转到设备维护、技术维护等工作岗位。另外,智能化无人开采技术的应用是解决采煤工人招工难的唯一出路。其次,从国家政策层面来看,国家应给予指导政策,就像推广新能源汽车一样,支持智能化无人开采新技术推广应用,给予应用智能化无人开采新技术的煤矿一定补贴,通过示范应用产生的成效,引导煤矿进行技术装备升级换代。

  《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》提出,到2030年实现煤炭智能化开采,重点煤矿区基本实现工作面无人化,全国煤矿采煤机械化程度达到95%以上。

  目前,我国煤炭智能化无人开采技术处于什么阶段?智能化无人开采技术如何促进煤炭安全、高效、绿色开采?智能化无人开采在推进去产能工作和煤企转型升级方面有什么作用?作为煤矿智能化无人开采技术引领者的中国煤炭科工集团北京天地玛珂电液控制系统有限公司(以下简称“天玛公司”)是如何推进这项工作的?带着这些问题,本报记者专访了天玛公司董事长张良。

  张良:我国煤炭智能化无人开采技术从2010年起分别经历了可视化远程干预(1.0时代)和工作面自动找直(2.0时代)两个技术阶段,目前正处于向透明工作面(3.0时代)研究过程中,最终将进入透明矿井(4.0时代)的技术阶段,实现煤炭无人化安全高效开采的目标。

  张良:智能化无人开采技术3.0时代在2016年开始准备的国家重点研发计划“煤矿智能开采技术研究与装备研发”中提出,按照“产学研用”模式,由天地科技股份公司牵头,联合神华神东煤炭公司、陕煤化黄陵矿业公司、兖矿集团、阳煤集团等国内相关领域实力强大的19个单位开展基于煤矿“透明工作面”的智能开采技术研究与装备的研制,计划到2020年实现“透明采煤”,即:在常规地质勘探成果基础上,以地质雷达、电磁波CT等精细工程物探成果和巷道激光扫描数据构建初始地质模型,以煤岩识别等数据实时修正形成动态地质模型,融合设备位置姿态和环境状态等实时数据形成动态透明工作面。

  智能化无人开采技术3.0时代是针对煤矿井下围岩状态感知及生产装备控制难题,主要研究基于透明工作面的高精度三维地理模型构建、智能开采控制和超前巷道智能化协同支护等技术,研制支撑智能化安全生产的地理信息系统和设备定位装置、综采成套装备智能控制系统、智能化超前支护等装备。

  中国能源报:我国煤炭智能化无人开采技术标准制定情况如何?天玛公司在推动智能化无人开采标准制定方面做了哪些工作?

  张良:目前,我国煤炭智能化无人开采技术相关的标准还处于酝酿制定阶段,没有正式颁布。天玛公司在积极推动智能化无人开采技术标准的制定工作,前期主持了液压控制系统及阀、电液控制系统技术条件、煤矿用液压支架用过滤器、煤矿用乳化液过滤站等国家标准和能源行业标准的制定,为智能化无人开采技术标准的制定奠定坚实基础。

  中国能源报:2016年12月,天玛公司研制的“煤炭综采工作面智能化无人开采技术及装备”获第四届中国工业大奖。其主要内容及关键技术创新有哪些?

  张良:针对采煤工作面生产过程复杂、开采装备系统庞大、作业环境恶劣等特点,天玛公司开发出具有成套自主知识产权的综采自动化开采系统,以实现综采工作面常态化无人作业为目标,以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础,以生产系统智能化控制软件为核心,实现在地面(巷道)监控中心对综采设备智能监测集中控制,确保工作面割煤、推溜、移架等智能化运行,达到连续、安全、高效开采。

  项目关键技术创新如下:一是在综采工作面以太环网的基础上建立统一的通信协议平台,实现综采设备数据高速上传和控制信号实时下达;二是采用图像监测、分析、识别等技术,将人的视听感官延伸到工作面,“身临其境”监控采煤生产,实施在地面或巷道监控中心对工作面设备进行远程操控;三是通过惯性导航系统实时监测工作面直线度,控制液压支架精确推进,智能调整生产过程出现的偏离,达到工作面连续推进目的。

  张良:社会效益方面,智能化无人开采技术将工人从工作面解放出来,不仅大幅度降低了工人的劳动强度,也改善了煤矿工人的工作环境,有力推动了煤矿工作人员综合素质的提升。经济效益方面,与传统工作面相比,智能化无人开采工作面节约了大量人工成本,提升了生产效率,特别是由于生产效率提高产生了突出的经济效益。

  从严格意义上讲,目前智能化无人开采并未完全实现工作面落煤区域的绝对无人,但有两点重要效果:一是将工人从操作工变成巡视工,由设备的自动化替代人工劳动,大大降低了工人的劳动强度;二是将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心,在监控中心对设备进行远程操控,提高了工人工作的安全系数。

  张良:近年来,煤矿安全形势已大幅好转,但安全事故仍时有发生。其中,发生在采煤工作面的煤矿重特大事故占全部煤矿安全事故的三分之二左右,生产安全形势依然严峻。必须树立“少人则安,无人则安”的安全理念,将采煤工人从危险性较高的采煤工作面转移到较安全的巷道监控中心甚至是地面调度中心,实现智能化直至无人化采煤,从根本上保障安全生产。以最典型的井下支架操作工来说,以往一个工作面需要3到5名支架工,采用智能化无人开采技术后,液压支架实现自动跟机连续推进,可完全替代工人操作,仅需1人在工作面进行安全巡视,既减少了人员,又大大降低了劳动强度。

  智能化无人开采技术应用后,依据煤矿地质赋存不同,生产效率都有不同程度提高。比如,黄陵一矿1004较薄煤层工作面,实现单班连续推进8刀半的最高纪录,月均产量17万吨,年生产能力200万吨,回采工效达133吨/工;滨湖煤矿应用对拉薄煤层工作面,一个工作面手动操作,一个工作面应用自动化,后者比前者效率提升30%。

  张良:目前,煤炭智能化无人开采技术已在国内主要的产煤地区推广应用,先后在神华、陕煤、中煤、兖矿、同煤、阳煤、淄博等矿业集团的70余个工作面进行了应用。其中,黄陵一矿实现“可视化远程干预型”常态化生产模式,“工作面内1人巡视、远程2人干预操作”,并实现地面割煤常态化;新元煤矿拓展智能化开采范围,实现高瓦斯、复杂条件下工作面安全高效的自动化开采;滨湖煤矿使智能化无人开采在薄煤层成功应用;转龙湾矿实现智能化开采高效连续推进,开创了综采智能化开采的新篇章。

  中国能源报:您怎么看智能化无人开采在推进去产能工作和煤企转型升级方面的作用和意义?

  张良:去产能是煤炭产业当前面临的大事,也是推进煤炭行业供给侧结构性改革的重大举措。国家政策指导的去产能是要去落后产能,对先进产能煤矿是核增生产能力,本质上是鼓励先进产能实现安全高效开采,在去产能的背景下对智能化无人开采的技术和装备需求将更加强烈。

  智能化无人开采技术通过提高煤矿开采技术水平、减少井下作业人员、增强煤矿安全开采水平,可提高煤矿先进产能,符合国家政策,已被列入国家安监总局“安全生产先进适用技术与产品指导目录”,必将在推进去产能工作中发挥更加重要作用。

  煤炭行业在处理好政府和市场、短期和长期、减法和加法、供给和需求关系的同时,还要加快推动煤炭行业转型升级。坚持以煤炭智能化无人开采为引领的行业转型升级是煤炭发展的重中之重。重点研究如何依靠科技进步,着力突破制约生产力提升的关键技术,研究如何积极发展先进产能,提高办矿标准,改造提升现有煤矿技术装备水平,促进煤炭生产向机械化、信息化、智能化方向发展。

  中国能源报:要实现2030年智能化无人开采目标,您认为还有哪些问题亟待解决?

  张良:首先,从认识层面来看,要引导改变有些人存在智能化无人开采技术普遍推广会导致煤矿工人失业的误解,其实通过应用智能化无人开采技术,解放出来的工人可以转到设备维护、技术维护等工作岗位。另外,智能化无人开采技术的应用是解决采煤工人招工难的唯一出路。其次,从国家政策层面来看,国家应给予指导政策,就像推广新能源汽车一样,支持智能化无人开采新技术推广应用,给予应用智能化无人开采新技术的煤矿一定补贴,通过示范应用产生的成效,引导煤矿进行技术装备升级换代。

(责任编辑:站长)
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