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“實現煤(mei)(mei)炭資(zi)源(yuan)安全高效智能(neng)開發(fa)，推動(dong)煤(mei)(mei)炭資(zi)源(yuan)綠色開發(fa)與(yu)生態礦山建設(she)。”這(zhe)是 《能(neng)源(yuan)技術革(ge)命創新行動(dong)計劃 （2016～2030年）》中有關(guan)“煤(mei)(mei)炭無害(hai)(hai)化(hua)開采(cai)技術創新”戰略方向的(de)簡要表述。在上述計劃明確的(de)15項重(zhong)點(dian)任務中，煤(mei)(mei)炭無害(hai)(hai)化(hua)開采(cai)位(wei)列之首，其地位(wei)之重(zhong)要、意義(yi)之深遠可見一斑(ban)。

要實現(xian)上述目標，還(huan)需深厚的(de)技術積淀作(zuo)支撐。回望過去5年，我國(guo)建井技術、高(gao)效開采(cai)方法已(yi)達(da)到國(guo)際領先(xian)水(shui)平，煤炭開采(cai)技術取(qu)得了長(chang)足進(jin)步。這其中最具發言權和代表(biao)性的(de)，當屬享有(you)“煤炭工(gong)業的(de)長(chang)子(zi)”之美譽的(de)同煤集團。

“十二五”期間，同煤集(ji)團(tuan)成功入選第五批“國家級創新(xin)型試(shi)點(dian)企業(ye)”，獲(huo)得(de)(de)國家級科(ke)技進(jin)(jin)步獎3項，獲(huo)得(de)(de)省(sheng)部(bu)級科(ke)技進(jin)(jin)步獎、專(zhuan)利等近700余項。去年，該集(ji)團(tuan)“特(te)厚煤層沿(yan)空掘巷千萬噸綜(zong)放面安全保(bao)障關鍵技術研(yan)究與應(ying)用”等3個(ge)項目，更是首次在同一年度同時(shi)榮(rong)獲(huo)2016年中國煤炭(tan)工(gong)業(ye)協會科(ke)技進(jin)(jin)步一等獎，創整個(ge)煤炭(tan)行業(ye)歷史最(zui)好(hao)水(shui)平。

不難看出，在(zai)同煤人的(de)辛勤(qin)耕耘下，這方煤炭開(kai)采技(ji)術和裝備行業(ye)的(de)“試驗田”、“研(yan)發地”之上，正醞釀新一輪(lun)的(de)采礦業(ye)技(ji)術革命(ming)。

直面(mian)世界性難題 一次(ci)開采14米以上厚(hou)煤層

資料(liao)顯(xian)示，我(wo)國(guo)(guo)厚(hou)煤層可(ke)采(cai)儲量(liang)占(zhan)全國(guo)(guo)煤炭總可(ke)采(cai)儲量(liang)的(de)43%左右，每(mei)年(nian)厚(hou)煤層的(de)煤炭產量(liang)約(yue)占(zhan)全國(guo)(guo)煤炭產量(liang)的(de)40%~50%。因此，在厚(hou)煤層條件下實(shi)現安全、高效、高回收(shou)率開采(cai)對(dui)我(wo)國(guo)(guo)煤炭工業的(de)發(fa)展及能(neng)源安全具有重(zhong)要(yao)意(yi)義。

在(zai)2014年度國家科(ke)學技(ji)術(shu)獎勵(li)大(da)會上，同煤(mei)集團“特厚煤(mei)層大(da)采(cai)高綜(zong)放開采(cai)成套(tao)技(ji)術(shu)與裝(zhuang)備(bei)研發”項目獲得國家科(ke)學技(ji)術(shu)進步獎一等獎，這是該集團時隔21年再次獲此殊榮。

值得(de)一提的是，14~20米(mi)特(te)厚煤(mei)層(ceng)大采高(gao)綜(zong)放開采國內外沒有先例(li)，這也(ye)是該項目(mu)的創新性(xing)之所(suo)在。

具(ju)體來說，該項目開(kai)發(fa)了(le)特厚煤(mei)層(ceng)大采(cai)高(gao)綜(zong)(zong)采(cai)放(fang)頂煤(mei)開(kai)采(cai)工(gong)藝(yi)及(ji)安全(quan)保障(zhang)技術，掌握了(le)大采(cai)高(gao)綜(zong)(zong)放(fang)工(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)礦壓顯現(xian)規律和控(kong)制技術；發(fa)明了(le)液(ye)壓支架圍巖耦(ou)合三(san)維動態(tai)優化設(she)計方法，研制出5.2米(mi)大采(cai)高(gao)放(fang)頂煤(mei)液(ye)壓支架；研制出世界首(shou)套且(qie)全(quan)部國產化的年產千萬噸特厚煤(mei)層(ceng)大采(cai)高(gao)綜(zong)(zong)放(fang)工(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)(mian)成套裝(zhuang)備，提高(gao)了(le)成套裝(zhuang)備的配套性、適應性及(ji)可(ke)靠(kao)性。

該項(xiang)目相(xiang)關負責人表示，這是繼我國(guo)成(cheng)功研(yan)制(zhi)年產(chan)600萬(wan)噸綜(zong)采成(cheng)套技(ji)術(shu)裝備(bei)(bei)之后(hou)，煤炭科技(ji)和裝備(bei)(bei)制(zhi)造的又一大進(jin)步(bu)，標志著我國(guo)千(qian)萬(wan)噸礦井和千(qian)萬(wan)噸工作(zuo)面成(cheng)套技(ji)術(shu)裝備(bei)(bei)研(yan)發(fa)進(jin)入了工程示范和全面推(tui)廣(guang)應用(yong)階(jie)段。

據悉，該(gai)項技術(shu)已被推廣到大同(tong)煤(mei)礦集團其他千萬噸(dun)礦井(jing)及平朔、神東(dong)等10多個(ge)礦區(qu)的30多個(ge)煤(mei)礦。與分(fen)層開采(cai)(cai)比較，該(gai)項技術(shu)大幅提(ti)高了煤(mei)炭產量(liang)、開采(cai)(cai)效(xiao)率與安全系數。

此外，該項(xiang)技術(shu)已在澳大利亞(ya)、俄(e)羅斯等地(di)推廣，對解決世界(jie)特(te)厚煤層(ceng)的開(kai)采難題也起到(dao)了引領作用。

小煤(mei)柱(zhu)留設技(ji)術威力大 煤(mei)柱(zhu)寬度(du)從38米縮(suo)至6米

在(zai)(zai)特(te)厚煤(mei)(mei)(mei)層開(kai)(kai)采(cai)(cai)中，隨(sui)著開(kai)(kai)采(cai)(cai)不(bu)(bu)斷延伸，采(cai)(cai)空區(qu)懸頂面(mian)積不(bu)(bu)斷增大，支承應(ying)力向礦(kuang)井深部轉移，傳統煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)留設的(de)位置恰好處在(zai)(zai)高應(ying)力區(qu)域，導致巷道變形嚴重(zhong)，影響安全生產。這意味著煤(mei)(mei)(mei)礦(kuang)不(bu)(bu)得不(bu)(bu)放棄在(zai)(zai)回(hui)采(cai)(cai)初期留設的(de)大煤(mei)(mei)(mei)柱(zhu)，進而損失(shi)大量煤(mei)(mei)(mei)炭資源。

如何破題？同(tong)煤集團“十(shi)二五”收官之(zhi)年的重點科研項(xiang)目(mu)———小煤柱留設技(ji)術攻克了此頑疾。

“行業(ye)內將3~8米的(de)(de)煤柱(zhu)統(tong)稱為小(xiao)煤柱(zhu)。小(xiao)煤柱(zhu)留設技(ji)(ji)術就是(shi)把工作(zuo)面的(de)(de)回(hui)風(feng)順(shun)槽布置在采(cai)空區的(de)(de)邊緣，通過數值(zhi)模擬及試驗分析，布置小(xiao)煤柱(zhu)。這樣不(bu)僅維護(hu)巷(xiang)道簡(jian)單了，還能有效(xiao)降低支護(hu)成本，保證安全回(hui)采(cai)。”據塔山(shan)煤礦總工程師(shi)匡鐵軍介紹，該(gai)技(ji)(ji)術將工作(zuo)面原(yuan)來的(de)(de)38米寬的(de)(de)大煤柱(zhu)縮到(dao)6米，剩下30多(duo)米的(de)(de)煤柱(zhu)全部可(ke)以采(cai)出(chu)。

2015年6月(yue)，同煤(mei)集團(tuan)在塔(ta)山煤(mei)礦試驗性地運用小(xiao)煤(mei)柱(zhu)留設技(ji)術，并(bing)于同年11月(yue)成功(gong)完成了8204工作面的回采工作，共計多回收(shou)煤(mei)炭資源68萬噸。2016年11月(yue)，該集團(tuan)開始在總結前期小(xiao)煤(mei)柱(zhu)回采成功(gong)經驗的基礎上，繼續在塔(ta)山煤(mei)礦深入研究小(xiao)煤(mei)柱(zhu)留設技(ji)術。

“應用小煤柱留設技(ji)術(shu)后，巷道成型好、回(hui)采(cai)期間二次維護(hu)量(liang)小，而且支護(hu)環境、安全(quan)條件要比(bi)原來(lai)留設大煤柱的還要好，資(zi)金投入少了，資(zi)源回(hui)收(shou)率大幅度(du)提升。”匡鐵軍說。

據統(tong)計(ji)，相比大煤柱(zhu)(zhu)工作面，在相同走向長度內，每回采一個小煤柱(zhu)(zhu)工作面產生經濟(ji)效益上億元。

智能化(hua)高效綜(zong)采裝(zhuang)備成同忻煤礦(kuang)“頂級(ji)配置”

當(dang)前，煤礦工人的職(zhi)業(ye)健康逐漸成(cheng)為社會關注的焦點。在此背景下，國家正大力推(tui)進“機械化換人、自(zi)動化減(jian)人”工程。同(tong)忻煤礦也在實踐過程中(zhong)，不斷向這一(yi)目標靠攏(long)。

隨著操作人員(yuan)摁下總控臺啟動按鈕，50米開外工作面(mian)緩緩啟動的機(ji)器轟鳴聲打破(po)了地(di)層深處的沉寂，遠端的采(cai)煤機(ji)穩步(bu)前行(xing)，自如(ru)流暢(chang)地(di)割(ge)煤、推(tui)溜、移(yi)架，傳輸皮帶(dai)上，滾滾的“烏(wu)金”流水(shui)般奔向地(di)面(mian)。

恰在此時(shi)，于(yu)同忻煤礦地面調度指揮(hui)(hui)中心(xin)的智能化總控臺前，調度指揮(hui)(hui)人員也(ye)可以通過視頻操控機組設備，隨時(shi)掌握著井下生產狀況。

這是(shi)同忻煤礦智能化(hua)綜采隊在(zai)8202工(gong)作面遠程(cheng)控制自(zi)動化(hua)開采的(de)作業場景(jing)。

據(ju)介紹，此(ci)項(xiang)技術系(xi)統(tong)(tong)(tong)是由工(gong)作(zuo)面集(ji)(ji)中(zhong)控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)(tong)、視頻(pin)監控(kong)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、設備(bei)姿態監測(ce)系(xi)統(tong)(tong)(tong)、通訊(xun)網絡(luo)平(ping)臺與多項(xiang)關鍵(jian)技術組成的三位一體的大型控(kong)制系(xi)統(tong)(tong)(tong)，是煤炭綜(zong)(zong)采成套裝(zhuang)備(bei)的核(he)心。作(zuo)為(wei)操作(zuo)人(ren)員的人(ren)機接口，該系(xi)統(tong)(tong)(tong)以采煤機記憶截割(ge)、液(ye)壓支架自動跟機及可視化遠(yuan)程監控(kong)為(wei)基礎，以生產系(xi)統(tong)(tong)(tong)智能(neng)化控(kong)制軟件(jian)為(wei)核(he)心，實現(xian)了在(zai)地面及順(shun)槽(cao)綜(zong)(zong)合監控(kong)中(zhong)心對綜(zong)(zong)采設備(bei)的智能(neng)監測(ce)與集(ji)(ji)中(zhong)控(kong)制，確保工(gong)作(zuo)面智能(neng)化運行，達到工(gong)作(zuo)面連續、安全、高(gao)效開采。

2013年8月，由同煤(mei)(mei)集(ji)團承擔的國家發(fa)展改革委 “同忻(xin)煤(mei)(mei)礦(kuang)千(qian)萬(wan)噸級高效綜采關鍵(jian)技術(shu)創新及產業化(hua)示范工(gong)程(cheng)”項目立項。2016年7月，8202綜采面被選定(ding)為試點。

據了解(jie)，該項(xiang)目的實施使設(she)備替代工(gong)人進行(xing)井(jing)下(xia)開(kai)采(cai)，實現地面及(ji)井(jing)下(xia)控制中心對設(she)備的智(zhi)能(neng)監測(ce)和(he)集(ji)中控制，大大降低了工(gong)人的勞動強度，將工(gong)人從危險的工(gong)作(zuo)面采(cai)場解(jie)放到(dao)相對安全的順槽(cao)監控中心。

數(shu)據顯(xian)示(shi)，采(cai)用(yong)該技(ji)術使得工作面回采(cai)率達(da)85%以上(shang)(shang)，生產能(neng)耗下降5%以上(shang)(shang)，操作人員減半，進一步提升了企業安全生產的保障能(neng)力。