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直面挑战破“障”前行 走出发展“智”胜之路 ——华荣能源公司石洞沟煤业首个智能化综采工作面建设纪实

时间:2023-04-19 作者: 王姣 来源:华荣公司石洞沟煤业 分享:

在华荣能源公司石洞沟煤业31111智能化综采工作面,采煤机随控制速度沿工作面直线割煤,液压支架缓缓移动,闪闪发亮的乌金顺着皮带奔流不息。经过前期综采工作面联合试运转并试生产成功后,石洞沟煤业首个急倾斜大采高俯伪斜智能化综采工作面目前正在稳步推进中。

智能化工作面开采工艺先从基础练兵“电液控”操作入手,逐步进入以采煤机记忆割煤为主体,人工干预为辅,工作面只需在集控操作室“一键启动”综采工作面系统配套设备就能直接采出煤来!现场员工最大程度上能够远离矿井灾害和职业病困惑,实现安全高效开采。这是长期以来深藏在包括石煤人在内的所有煤企人心中的愿望。现在,石洞沟煤业公司将这个愿望在川北地区变成了现实。

作为急倾斜大采高俯伪斜智能化开采的探索者和实践先驱,石洞沟煤业一直用科学发展的眼光构建企业的创新格局,致力于打通科技与生产相融合的绿色通道,推动企业向安全高效智能化开采加速转型。而今,该矿正式从传统的采煤方式跨越式地迈入了智能化综采行列。

千里之行 始于足下

成立于2011年的石洞沟煤业公司,现隶属于川煤集团华荣能源公司,矿区面积1.3707平方公里,煤层赋存稳定。该矿先后荣获全国煤炭行业思想政治工作先进集体、四川省就业扶贫基地、四川省友好型家庭工作场所等多项荣誉。

2020年2月,国家能源局、发改委、应急部等8部门印发《关于加强煤矿智能化发展的指导意见》,按照“2025年在大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化,2035年各类煤矿基本实现智能化”的部署。在川煤集团、华荣能源公司和属地管理部门的指导支持下,石洞沟煤业紧密围绕“智能矿井、智慧矿区”建设目标,带领广大员工不懈探索、创新实践,走上了智能化综采的追梦圆梦之路,全力推动企业由“规模驱动型”向“质量驱动型”转变。

2021年1月,石洞沟煤业先后与西安科技大学、重庆大学进行产学研合作,通过理论分析、数值模拟、现场监测等综合方法形成了急倾斜大采高智能化综采开采关键理论与技术。2022年2月,石洞沟煤业31111智能化综采项目正式立项。为了加快项目技术攻关,该矿先后召开专题会议30余次,进行技术交流20余次,分期选派专业技术人员到兄弟单位跟班学习,并通过“智能化大讲堂”“现场实操”等形式强化培训。

2022年9月,项目进入地面演练和试生产攻坚冲刺阶段,组建了智能化综采系统设备安装队、井巷工程组、宣传培训组等7个工作组,迅速集结党员先锋队、青年突击队。9月28日,项目成功实施地面配套演练。10月11日,项目启动设备安装。10月13日,第一部液压支架顺利运抵工作面并安装到位。11月12日,工作面进行了联合试运转(试采);11月16 日,华荣公司广旺安管中心对其进行验收,进入试生产;2023年1月25日,经华荣能源公司验收后正式投入生产。

披荆斩棘 高歌猛进

石洞沟煤业31111智能化综采工作面平均煤厚3.22m,最小采高2.72m,最大采高4.74m,平均采高3.73m;煤层最小倾角45°,最大倾角69°,平均倾角57°。在这样的急倾斜大采高工作面实施智能化综采在全国乃至世界上属于首例。

智能化综采的上马,对石洞沟煤业来说既是开创新局的机会,也是一次巨大的挑战和考验。如何能够给予员工足够的信心,如何克服复杂的地质条件影响,如何解决综采推进过程中出现的各种难题,这都是石洞沟煤业必须经历和思考的问题。

要引进新的采煤工艺,首先要解放思想。最初提出要上马综采时,质疑声此起彼伏。该矿矿长坦言,身为一矿之长,肩上的责任和压力十分沉重。为了让员工充分了解当前矿井的发展形势、发展方向和发展意义,该矿领导多次召开员工座谈会、技术分析会、形势任务解读会,进一步统一思想,凝聚发展合力。

“当得知矿井要上马综采后,我首先想到的是智能化减人提效之后,我们这些采煤一线的矿工又该何去何从,是不是会面临失业。”这是采煤队普通员工普遍担心的问题。为了解决员工们的担忧,矿上发布了新的政策,为贯彻落实岗位选择技能化“减人不下岗,投资有回报”原则,石洞沟煤业将一线精简下来的人员,成立专业化辅助队伍,并将年龄偏大、体质较差的员工调到生产辅助、地面生产单位,劳动组织实现人性化管理。

攻坚克难,筑牢筑梦之基。据了解,该矿31111综采工作面(510m)共揭露3处断层,断层处煤层结构受到破坏,局部采高增大,煤岩质变松,煤岩层之间的粘合力降低,顶板较破碎,对回采产生了影响。针对工作面构造带破碎顶板难题,该矿相关部门人员废寝忘食,与相关院校进行了顶底板的岩性分析和治理研究,形成了治理方案。一是先对工作面顶板、底板岩层承压能力原位试验,理论计算工作面顶板与底板的承压能力与滑移破坏特征;二是对构造带破碎顶板处进行打孔,钢丝绳注浆支护,膨胀胶结破碎带,提高破碎带的岩层稳定性;三是对构造带破碎较为严重的局部区域,采用钢丝绳混凝土梁进行抬底补强支护,注浆钢丝绳与混凝土梁紧固连接,承托住破碎带,实现有效锁顶,对破碎区域进行了二次强化支护。通过“预注浆+钢丝绳混凝土梁”联合加固工艺技术,最终实现构造带破碎顶板的有效治理,为后续安全高效开采奠定了坚实的基础。

科技领航 鹰击长空

该矿瞄准综采机械化、自动化、信息化、智能化目标,建立工作面内“有人巡视、无人操作”的技术路线,以采煤机记忆自动截割,液压支架、刮板输送机自动跟机作业,可视化远程干预控制为基础,通过井下“集控中心”和地面远程控制系统联网,达到了远程监视和“一键启动”,实现工作面生产设备协调联动联控,确保工作面割煤、推溜、移架、运输等智能化运行,实现了工作面安全、连续、高效开采。

石洞沟煤业“急倾斜大采高俯伪斜智能化综采”与传统智能化综采工艺相比有“三大亮点”:

一是基于目前西南地区急倾斜综采工作面综采设备使用与配套,在设备配套功能上进行了优化,从工作面液压支架、采煤机、刮板机到自行设计制作机巷防冒落通道防护装置、机道防飞矸装置、工作面下端头防飞矸缓冲装置、自移排列式超前支护及系统、架前叠加单挂伸缩式架前挡矸板,并充分在工作面配套应用,为促进工作面安全管理发挥了积极作用。

二是沿空护巷技术配套解决了急倾斜大采高俯伪斜智能化综采工作面沿空护巷技术难题,实现了工作面无煤柱开采,最大程度提高煤炭资源回收率。

三是智能化综采穿越构造带开采技术研究,将建立构造带破碎顶板矿压理论,提出构造带破碎顶板加固技术,提前制定综采穿越构造带开采实施方案,为实现综采工作面过构造带可靠支护、保持合理采高创造了条件。

“工作面进入自动化生产状态后,采煤机将按照先前记录下的运行参数自助割煤,我们只需要观察数据图像显示屏,除非工作面有异常,无法通过远程干预进行调整的,一般不需要人进入工作面。”队长刘成兵说。

智能创效 独领风骚

智能化综采项目的实施,不仅将职工从繁重的体力劳动和复杂的工作环境中解放出来,而且与过去相比,产生的经济和社会效益也十分明显。

“过去在工作面割煤,机器轰鸣,粉尘扑面,一个班下来,一身臭汗、一脸煤灰,现在只需要通过监控系统就能够观测到所有设备的运行状态,通过鼠标和按钮就能够轻松采煤,真正是两个不同的光景。”采煤司机徐杰乐呵呵地说道。

据了解,目前综采工作面目前有47名操作工,与同等条件的非智能化综采工作面相比,单班减少了20人,真正实现了“机械化换人、自动换减人、智能化少人”目标。

从经济效益上来讲,该矿智能化开采和炮采相比工作效率大大提高,按照当前31111综采工作面走向510m计算,则31111综采工作面总体经济效益大约可达到10699万元,按其综采正常接续生产,预计2.5年可全部收回投资。同时,智能化综采采用新型沿空护巷技术,可延长矿井开采时间1.5年,可多回收煤炭资源60多万吨。在社会效益上,智能化综采可较大改善员工工作环境 ,降低劳动强度,为顶板管理、防窜矸、防片帮和“一通三防”创造了良好的安全管理条件,缓解企业招工困局,引领企业转型升级发展方向。

不积跬步,无以至千里,不积小流,无以成江河。

“对于智能化综采的研究和应用,我们还只是刚刚破题,在未来还有很长的路要走。站在新的起点,我们将会以坚如磐石的决心、只争朝夕的信心、爬坡过坎的耐心,持续推动矿井‘四化’发展,奋力谱写安全高效高质量可持续发展新篇章。”该矿经理邹勇信心满满。

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