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我国煤炭智能掘进亟待换挡提速

发布时间:2024-02-28 | 点击次数:8332 次 | 编辑:迪奥德
  我国煤炭掘进工作面设备智能化水平虽逐步提升,但整体智能化水平要达到像综采一样少人无人,道阻且长。
  山西省人民政府办公厅日前印发《全面推进煤矿智能化和煤炭工业互联网平台建设实施方案》,明确提出加快煤矿智能化建设,构建煤炭工业智能化生态体系,到2027年,全省各类煤矿基本实现智能化。
  以煤炭大省山西为代表,我国煤矿智能化建设近年来全面提速,但煤矿掘进呈现地质条件复杂多变、掘进技术发展极不均衡、机械化和自动化程度低、用人多、事故多、环境差等特点,巷道掘进与支护成为煤矿自动化、智能化建设的短板。业内专家一致认为,我国煤炭掘进工作面设备智能化水平虽逐步提升,但整体智能化水平要达到像综采一样少人无人,道阻且长。
  掘进与采煤技术发展不同步
  我国煤矿每年新掘巷道1.3万公里,居世界第一,但条件复杂,岩层、煤层厚度和发育各不相同,断层、陷落柱等不确定因素多。“相比采煤工作面,巷道掘进与支护已成为煤矿自动化、智能化建设的短板。”中国工程院院士,中煤科工开采研究院有限公司党委书记、董事长康红普近日在煤炭技术装备院士论坛上指出。
  据《中国能源报》记者了解,我国煤炭以井工开采为主,井工煤矿数量占比92%,产能占比82%,需要在井下开掘大量巷道,每年掘进巷道长度相当于地球直径。同时,我国煤矿巷道还具有软岩、强采动、大变形的特点,煤系沉积岩地层强度低、围岩破碎、开采深度大。
  “与综采相比,掘进更是难点。掘进工序繁多,包含截割、支护、运输、通风除尘、安全管控等工序,需要地质、安全、采矿、机电等多学科支撑。”国家能源集团神东煤炭公司智能技术中心党委书记、主任崔亚仲指出,目前煤矿掘进面临掘进不能平行作业、自动化程度低、装备能力不足、缺乏协同控制、安全保障薄弱、作业环境恶劣等六大痛点。
  “目前,我国煤矿采煤、掘进机械化程度分别为85%、65%,全国虽已建成1000多个智能化采掘工作面,但智能综采发展迅速、快速迭代,事实上,掘进事实仍处于机械化阶段,综掘和综采技术差距越来越大。”中国煤炭科工集团一级首席科学家王虹表示,综掘平均月进尺仅180米,每个综采面平均月消耗巷道超过600米,全国煤矿掘进队与综采队平均配比3.1:1,仍满足不了综采需求,严重制约煤炭安全高效生产。
  掘进智能化需求迫切
  “煤矿智能化发展对掘进和支护提出更高要求。”中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法表示,智能快速掘进是煤矿智能化发展首先要突破的技术。
  “我国煤矿井下掘进面约有1.6万个,掘进人员近100万人,工作面水、瓦斯、顶板、粉尘、冲击地压严重威胁人员安全。”王虹强调,智能快速掘进技术亟待与综采智能化并驾齐驱,同时提高智能化快速掘进的常态化率。
  王虹进一步解释,掘进智能化为智慧矿山建设提供不可或缺的支撑,装备能力保障是智能化的前提和基础,装备须具备足够的能力储备,根据生产要求和智能系统决策提供相应匹配的执行能力,如此智能化才能高效平稳推进。“因此,掘进装备应用场景要求其必须具有高可靠性,研究需从强基、固本、健康管理、决策维护四方面突破,统筹装备效能和可靠性指标,推动掘进装备向高功率密度、高可靠性、智能化方向发展。同时,煤炭行业必须在掘进领域投入更大科研、制造、生产等力量,产学研用紧密结合。”
  值得关注的是,当前我国智能掘进技术应用已取得部分成果。据崔亚仲介绍,神东煤炭集团已建成国内首套基于5G技术的连采机智能掘进系统,利用惯性导航、激光引导、光学测距等技术,实现采机自主行走、自动截割、远程干预控制等,在52个掘进工作面建成5G网络,实现全覆盖。
  分条件分步骤推进智能掘进
  “面对巷道掘进与支护自动化、智能化发展短板,必须针对我国不同地质条件,开展有针对性的集中攻关研究,形成不同形式的快速掘进、支护技术与装备,使掘进与支护作业由依靠人工到全面机械化,再到自动化、智能化,减人提效,保障安全。”康红普指出。
  王国法认为,发展智能快速掘进,要推进掘进工作面掘支运工序全部机器人化,强化精细化自动喷涂临时支护,全流程锚索自动支护,实现锚索支护自动连续钻孔、自动喷药,锚索推入、切断和张拉等全工序自动化。
  “我国煤矿巷道围岩系件复杂多变,掘进技术装备发展不均衡,巷道掘进与支护技术要实现支得住、支得快、支得省、少人化、环境好,应根据围岩稳定性、可掘性、可钻性、可锚性,分条件、分类别、分区城、分步骤发展掘进自动化、智能化。”康红普表示。
  根据地质条件,康红普提出智能化掘进技术可分类发展。例如,在陕北、神东等具备稳定条件的矿区,可基本实现机械化,部分实现自动化,向智能化迈进,掘进月进尺速度在1500米至2000米,下一步发展方向是锚杆、锚索自动化施工技术,然后再提升自动化、智能化水平。在山东、淮南、平顶山条件较差的矿区,目前可主要以人工和机械施工为主,同时突破超前预测和加固技术、钻锚注一体化锚杆锚索自动化施工技术。
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