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煤炭開采向薄煤層要“厚”效益

發布時間:2023-09-16

像朱集東礦這樣的薄煤層資源儲量巨大,但受限于開采空間小、裝備水平偏低等因素,海量資源一度被“擱置”。上述現象如今正在改變。

▲圖為國產采煤機在1171(1)薄煤層智能化工作面進行割煤作業。蘇雨/攝

“過去,手動拉支架,在低矮空間里一架一架地鉆,一個班下來,大伙兒累得腰酸背痛?,F在不一樣了,一個按鈕就能自動移架,效率變高,人還不辛苦!”近日,淮河能源集團朱集東煤礦綜采二隊副隊長朱亞運在接受記者采訪時,感慨連連。

井下支護是采煤的重要環節,“支得住”才能確保采煤巷道全生命周期安全穩定。位于淮南礦區的朱集東礦地質條件復雜,平均煤厚僅約1.3米,井下空間有限,給支護這項工作增加了難度。朱亞運介紹,傳統靠人工拉支架,工人長時間無法直立,勞動強度極大?!耙胫悄芑b備后,井下人員主要集中在后方遠程操控和檢修維護,工作面內用人隨之減少?!?/p>

在我國,像朱集東礦這樣的薄煤層資源儲量巨大,但受限于開采空間小、裝備水平偏低等因素,海量資源一度被“擱置”。上述現象如今正在改變。

“采厚丟薄”不可取

按照煤層厚度劃分,煤炭資源分為厚煤層、中厚煤層與薄煤層。統計顯示,薄煤層可采儲量約占我國煤炭全部可采儲量的20%,在陜西、河南等10多個省區均有分布。

然而,一個“薄”字給開采帶來諸多困難。朱亞運舉例,煤層薄、加上斷層構造復雜,工人在拉移支架時受到頂板、底板條件約束,支架姿態差,時常出現拉移不到位;煤層埋藏深,伴隨著地壓大等狀況,巷道采用錨聯網支護,還易導致采煤機效率發揮受限。

因為開采不易,薄煤層的實際產量目前只占到總產量的7%左右。除了不好采,有些礦井還長期存在“采厚丟薄”的情況?!昂衩簩?、中厚煤層先天條件好,自然是優先開采對象。在薄煤層作業,采掘空間狹小,工作非常不便,有時候工人甚至只能爬行。井下采高有限,其他煤層適用的成熟裝備不可用,對采煤機的尺寸、功率等都提出苛刻要求?!敝袊V業大學礦業工程學院教授王方田證實。

現實制約擺在眼前,薄煤層資源卻不可丟掉。記者了解到,在東部、中部等區域,煤炭優質資源基本面臨枯竭,薄煤層接續必須跟上。此外,諸如延安東部一帶,煤層厚度雖然不到0.8米,底下卻賦存著配焦煤這樣的稀缺煤種。

“好采、易采的資源總有采完的一天,薄煤層不采不行。而且,越是難采的資源,越需要把勞動強度降下來、讓井下人員少下來。為此,我們一直在研究摸索,希望通過更先進的裝備把效率提上去?!蔽髅簷C公司研究院院長趙書斐告訴記者。

適應性裝備屢獲進展

據了解,薄煤層開采現已引起越來越多礦井及煤機企業的重視。記者從中煤科工集團獲悉,其研制的適應小采高1.3米薄煤層的采煤機,日前在神東煤炭公司石圪臺煤礦成功應用,創下低1.3米煤層年產260萬噸的世界紀錄。在同等工作面條件下,該系列采煤機產能可達到國際同類采煤機的3倍。徐礦集團下屬華東機械公司自研的國內首臺套極薄煤層液壓支架,帶動0.6米極薄煤層實現綜合機械化開采。以電液控液壓支架取代人工支護,基本取消了極薄煤層開采用人多、風險高的工種工序。

對此,朱亞運有著深刻感受?!跋裎覀兊V的1171(1)工作面,煤層均厚只有1.3米。采高受限,要不要走智能化道路?上了智能化裝備是否可行?一開始,大家心里不太有底?!彼嬖V記者,為保證智能化效果,礦上多次組織人員到兄弟單位實地考察,立足礦井地質條件,與相關設備廠家建立合作關系,全面保證設備的匹配性、適用性、穩定性。如今,采煤機硬件改造、自動跟機移架調試、“崗位合一”等難點、堵點逐一解決,實現了全流程智能化采煤工藝,工作面綜合自動化率達到85%以上?!盀檫M一步提率,礦上還開發定制了移動端app,把控制中心工況信息監測和控制功能移植到app上,職工通過操作平板就能查閱和控制工作面設備情況?!?/p>

“薄煤層采煤機普遍存在裝機功率小、生產能力低、智能化水平不高等問題,這些年我們一直在想辦法攻關。目前,裝機功率已由過去的七八百千瓦,提升到一千千瓦以上,功率大大提高,智能化水平隨之上升?!壁w書斐說。

裝備升級是系統工程

進展之余,薄煤層開采仍有不少提升空間。王方田認為,正是由于開采難度大、限制條件多,薄煤層礦井的智能化需求更加迫切,更需要先進裝備加以支撐?!跋纫龊每碧?,對地質條件有清晰把握,再有一個科學開采規劃。如果采厚丟薄,反過頭來再采薄煤層,這是難上加難。構建薄煤層工作面透明化模型,可為智能開采提供參考依據?!?/p>

“事實上,我們的采煤裝備已經走在世界前列,其他國家有的我們能做,國外沒有的我們也都有了。換個角度說,這也帶來新問題——缺乏可參考的對象,建立相應的標準及認證還需要時間?!壁w書斐坦言,薄煤層采煤機的功率在放大、效率在提高,但目前,基礎原理研究不夠深入、試驗平臺缺乏等問題,尚未從根本上解決?!耙簿褪钦f,理論支撐還不夠,基礎不牢是迫切的現實問題?!?/p>

要進一步升級裝備,單靠煤機企業還不夠。趙書斐舉例,在狹窄井下空間內,采煤裝備體積要小、自重要大、效率要高。裝備越做越小,重量反倒要求更重,否則難以應對截割負載,機器運轉時振動對電控系統等損傷較大?!斑@樣一來,對采煤裝備的設計、材料、工藝等都有苛刻要求。再比如,為滿足尺寸要求,裝備越做越緊湊,所用的機械、電氣元件自然不能像以前那么大。通用件不符合要求,只能走定制化路線,這些都需要相關廠家配合?!?/p>

“用人數量減少了,智能化裝備對人員能力要求卻更高?!敝靵嗊\表示,朱集東礦聯合相關設備廠家,已開展智能化操作人員、檢修人員專業化培訓?!安粌H要學會各型號裝備的操作,還要熟悉原理、構造、故障排除方法等,掌握一整套工藝流程。對智能化綜采設備有系統認識,才能真正用得上、用得好?!?/p>


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