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煤礦智采亟需補(bǔ)齊掘進(jìn)短板
來源: 中國能源報 發(fā)布時間: 2021-02-02
  “智能掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)更新到第三代,是我們掘進(jìn)面的‘白富美’,不僅掘進(jìn)速度大幅提高,而且對粉塵實現(xiàn)了有效防控,礦工井下工作完上來再不是滿臉黑不溜秋了。”陜煤集團(tuán)榆北煤業(yè)小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司一號煤礦掘進(jìn)二隊黨支部書記陳兵略帶沙啞的聲音,掩飾不住內(nèi)心的驕傲和自豪。他的工友告訴記者,為了這套系統(tǒng)能更好適配小保當(dāng)煤礦,全隊卯足了勁兒,陳兵去年總共只休息了11天。 
  掘進(jìn)一直被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是煤礦安全高效綠色開采的“卡脖子”工程,隨著煤礦智能化建設(shè)的加速推進(jìn),掘進(jìn)速度趕不上開采速度的采掘失衡問題越來越突出。為此,有多位業(yè)內(nèi)專家呼吁,煤礦開采,掘進(jìn)先行,煤礦智能化開采需補(bǔ)好掘進(jìn)短板。 
  欠賬多,掘進(jìn)“拖”了安全高效“后腿” 
  據(jù)不完全統(tǒng)計,約2/3的煤礦事故發(fā)展在掘進(jìn)工作面。“煤礦井下作業(yè)人員中,掘進(jìn)作業(yè)人員占比達(dá)1/3。掘進(jìn)面遇到危險只能往后退,基本沒有逃生通道,掘進(jìn)空頂?shù)拇嬖诮o巷道管理帶來極大安全風(fēng)險,瓦斯、頂板、粉塵、沖擊地壓等災(zāi)害嚴(yán)重威脅人員安全。”中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家王虹在接受記者采訪時指出,目前采掘工作面工作人員多,安全保障難度大。 
  傳統(tǒng)掘進(jìn)工藝有放炮崩傷、機(jī)器擠傷人等風(fēng)險,頂板、片幫以及機(jī)械傷人事故時有發(fā)生,而且掘進(jìn)工作面粉塵嚴(yán)重超標(biāo),嚴(yán)重危害一線工人健康。 
  據(jù)悉,在常規(guī)內(nèi)外噴霧措施下,掘進(jìn)面粉塵濃度仍高達(dá)100毫克/立方米以上,是國家標(biāo)準(zhǔn)的25倍。王虹指出:“地面成熟除塵系統(tǒng)因體積大、不防爆、不防靜電,不能直接應(yīng)用在掘進(jìn)面,目前較先進(jìn)的快掘面大斷面固液氣三幕控塵技術(shù)防控效果達(dá)99.7%,仍達(dá)不到2毫克/立方米的要求,不僅要加強(qiáng)個體防護(hù),也要加強(qiáng)智能化粉塵防控技術(shù)研究。” 
  值得注意的是,綜掘和綜采技術(shù)差距越來越大,采掘失衡問題突出。目前,全國煤礦掘進(jìn)作業(yè)人員是綜采作業(yè)人員的3倍以上,仍滿足不了綜采需求。一位業(yè)內(nèi)人士對記者直言:“多頭多面違規(guī)生產(chǎn)曾一度是行業(yè)‘公開的秘密’,主要原因是掘進(jìn)技術(shù)跟不上綜采智能化發(fā)展速度,進(jìn)尺跟不上,巷道行不成,掘進(jìn)成為很多煤礦高效生產(chǎn)的一道坎。” 
  上述人士進(jìn)一步指出,煤礦企業(yè)普遍重開采輕掘進(jìn),掘進(jìn)“拖”了煤礦安全高效的“后腿”。王虹認(rèn)為,要實現(xiàn)減人提效,需要在掘進(jìn)環(huán)節(jié)下功夫,“不解決掘進(jìn)這個‘卡脖子’問題,智能礦井、智慧礦山是建不成的。” 
  掘進(jìn)界有了“白富美”,極大改善工作環(huán)境 
  采煤技術(shù)的高速發(fā)展也倒逼掘進(jìn)系統(tǒng)提高效率,進(jìn)一步解決采掘失調(diào)問題。 
  以小保當(dāng)煤礦為例,2020年7月25日在一號煤礦引入第三代智能掘進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)。陳兵介紹:“這套系統(tǒng)集掘、支、錨、通風(fēng)、除塵等功能于一體,可實現(xiàn)定位導(dǎo)航、自動截割、遠(yuǎn)程控制,徹底解決了采掘接續(xù)問題,安全有了保障,還極大改善了掘進(jìn)工作面的工作環(huán)境,井下作業(yè)完上來大家臉再不是黑的了。” 
  “設(shè)備剛回來時,大伙兒并不看好,那么龐大、笨重,光是頂梁就26噸,安裝首先是一大難題。”該隊技術(shù)員李軍娓娓道來,“特種設(shè)備進(jìn)不去,吊起來也不好安裝,怎么辦?快速組建了智能快掘技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊,通過安裝輔助支架先進(jìn)行盾體機(jī)器人安裝。我們15天將設(shè)備安裝好,但才掘了2米就遇到了設(shè)備故障。問題解決后又遇到巷道夾矸,360米的堅硬巖石怎么都掘不動,趕緊去西安科技大學(xué)‘搬救兵’……12月,終于創(chuàng)下單日進(jìn)尺52米,單月進(jìn)尺816米的紀(jì)錄。” 
  陳兵告訴記者,在掘進(jìn)隊,熟練工、煤機(jī)司機(jī)等特別缺,真是少一個人都不行。有了智能掘進(jìn)機(jī)器人,還需要解決設(shè)備和設(shè)備、設(shè)備和環(huán)境不匹配等難題,不斷適應(yīng)井下復(fù)雜多變的地質(zhì)條件。為智能掘進(jìn)機(jī)器人能早日應(yīng)用,有工友甚至推遲了婚期,大家前前后后對這套機(jī)器進(jìn)行了60多項創(chuàng)新改造。兩個月里,老師傅帶新人,培養(yǎng)出4名煤機(jī)司機(jī)、5名地質(zhì)檢修工、42名支護(hù)工。 
  技術(shù)瓶頸待破除,智能掘進(jìn)分步走 
  據(jù)悉,神東煤炭集團(tuán)大柳塔煤礦、匯森涼水井礦業(yè)有限責(zé)任公司、中煤集團(tuán)新集劉莊煤礦等積極探索應(yīng)用智能化快速掘進(jìn)系統(tǒng),掘進(jìn)工效不斷提高。記者進(jìn)一步了解到,近期掘進(jìn)智能化發(fā)展,主要解決工況參數(shù)在線監(jiān)測、斷面自動成形截割控制、智能化截割控制、遠(yuǎn)程控制操等問題,仍有不少技術(shù)瓶頸有待突破。 
  “目前最大的難題是掘支不能平行作業(yè),打錨桿支護(hù)的時候不能掘進(jìn),掘進(jìn)的時候不能打錨桿支護(hù)。與綜采三機(jī)配套‘并行’作業(yè)相比,掘進(jìn)作業(yè)線是‘串行’式的,無法形成安全高效作業(yè)線。”王虹指出。 
  一號煤礦機(jī)電副礦長李杰向記者透露,下一步,小保當(dāng)煤礦將在如何實現(xiàn)支護(hù)自動化、智能化,解決掘進(jìn)工作面輔助運(yùn)輸問題進(jìn)一步減輕一線礦工體力勞動,優(yōu)化皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)提高循環(huán)掘進(jìn)效率等方面發(fā)力。 
  “煤礦智能化發(fā)展將不斷把人員換下來,八部委印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》后,更要充分應(yīng)用5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù),打造協(xié)同、高效、共享、安全的智能掘進(jìn)工作面。”王虹表示,由于采掘系統(tǒng)欠賬較多,掘進(jìn)智能化發(fā)展可以分步走:先實現(xiàn)機(jī)器的智能掘進(jìn),再進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù),最后實現(xiàn)智能自適應(yīng)。 
  王虹進(jìn)一步指出,井下空間定位導(dǎo)航新技術(shù)、支護(hù)效果動態(tài)監(jiān)測與支護(hù)工藝精確調(diào)整、掘進(jìn)工作面高精度智能感知與數(shù)字孿生、掘錨一體機(jī)器人、掘進(jìn)系統(tǒng)平臺化等將是未來掘進(jìn)智能化發(fā)展的方向。“掘進(jìn)智能化是智慧礦山建設(shè)不可或缺的支撐,必須扭轉(zhuǎn)重采輕掘現(xiàn)象,投入更大科研、制造、生產(chǎn)等力量,推動掘進(jìn)向智能化邁進(jìn)。”