在貴州 採煤開啟“無人駕駛”模式

2019年06月25日 20:46:56 來源: 科技日報
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    將地下煤層引燃,通過操縱供氧量,讓煤炭發生化學反應並産生煤氣,再通過管道將煤氣輸送到需要的地方……科幻小説《地火》中,這個“120年以後人類熟練掌握的技術如今”在貴州實現了!

    近年來,貴州以科技興煤,力圖擺脫傳統的“傻大黑粗”模式。特別針對喀斯特地貌的複雜煤層開採難題,貴州省以技術榜單破解關鍵核心技術,為當地煤炭工業轉型升級賦能加持。

    日前,貴州省科技廳和省能源局簽署了戰略合作協議,攜手推動煤炭開採智慧化和機械化水準。隨著煤炭開採搭上高科技快車,一個“井下無人、地上無煤、純清潔能源”的煤炭工業新時代,正在喀斯特貴州漸行漸近。

    一鍵採煤,告別“傻大黑粗”

    一身黝黑的礦工,深入到地下幾百上千米的礦井裏,一筐一筐地挖煤,然後運上地面……在貴州,這種“傻大黑粗”式的採煤模式,正在被逐漸終結。

    割煤、移動,煤炭源源不斷地通過皮帶涌向地面……在貴州發耳煤業有限公司,只要在地面上輕輕摁下總控台啟動按鈕,地下深處的採煤機就可進入“無人駕駛”狀態,實現“一鍵採煤”。

    2018年5月,該公司將大數據與煤炭産業深度融合,完成了31004綜採工作面的智慧化改造,貴州煤礦由此開啟了“無人駕駛”模式,礦井深處的礦工身影正在減少。

    “在貴州複雜的地質條件下,成功運作智慧化模式,這在以前是不敢想的。”貴州發耳煤業有限公司採煤副總工程師朱加賢感觸頗深,貴州煤礦多為煤與瓦斯突出礦井,地質結構極其複雜,要在這樣的條件下實現智慧機械化開採,幾乎是不可能的事。“在西南地區沒有先例,國內也只有少數條件好的礦井實現了工作面的智慧化生産,無成功經驗可供借鑒。”

    這對於在井下幹了20多年採煤工的朱加賢來説,“感覺就像做了場夢一樣,簡直是翻天覆地的變化”。

    不過,翻天覆地的變化顯然不止於此。5年前,在貴州省科技廳的支持下,貴州盤江精煤股份有限公司經多方論證,聯手中國礦業大學開展煤層地下氣採技術攻關。由中國礦業大學王作棠教授領銜的科研團隊,駐紮在烏蒙山區的山腳樹煤礦,先後攻克了五大項重大關鍵技術,于去年成功實現了地下煤氣化點火。

    將地下的煤炭進行有效燃燒,使之轉化為可燃氣體,這樣,不用開挖就可以直接把地下煤層中的含能成分提取出來,使得採煤就像開採石油和天然氣一樣。在王作棠教授看來,煤炭氣化代表著我國能源革命的創新方向,對於貴州這樣一個煤炭大省來説,意義重大。

    技術張榜,啃下複雜煤層“硬骨頭”

    貴州是我國南方煤炭資源最豐富的省區,煤炭資源儲量名列全國第5位,素有“西南煤海”之稱。一個尷尬的事實是,喀斯特地貌讓貴州煤層賦存條件複雜,煤礦開採條件差于北方煤炭省份。

    數據顯示,貴州省埋深2000米以淺的煤炭資源總量2588.55億噸,其中已探獲資源量707.61億噸。受煤層複雜賦存條件及開採技術制約,現有生産、建設礦井主要集中在佔儲量大約50%的厚煤層和中厚煤層,而剩餘50%儲量的薄煤層、極薄煤層、急傾角煤層基本被棄採。

    根據貴州省委省政府部署,96%的現有生産礦井將在2020年實現機械化開採,其餘4%屬於很難機械化的極薄、急傾角煤層。解決“關鍵4%”礦井機械化開採問題,不僅將使煤炭資源利用效率大幅提高,還將為開採豐富的極薄、急傾角煤層,甚至2000米以深更為豐富的煤炭資源奠定基礎。

    為此,2017年,貴州省科技廳發佈技術榜單,懸榜攻克長期以來制約貴州煤炭轉型升級的核心技術。

    “把需要的關鍵核心技術張榜出來,英雄不問出處,誰有本事誰就揭榜。”貴州省科技廳高新技術處主任科員楊璟説,技術榜單針對貴州省礦井實際情況,梳理出3個技術攻關方向,包括1米以下煤層和60°以上的急傾斜煤層機械化開採技術、煤礦井下無人/少人採掘系統和礦井設備小型化輕量化技術。最終,貴州省科技廳據此立項實施科技重大專項,支持經費高達4815萬元,“力度前所未有”。

    煤層平均厚度僅1.3米,且屬高瓦斯煤礦,在這樣的條件下實行智慧化開採,難度不小。但是,貴州眾一金彩黔礦業有限公司聯手社會科研力量,牽頭攻克了技術難關。現在,公司旗下的岩腳煤礦早就實現了“有人巡視、無人值守、遙控採煤”。作為中榜單位之一,該公司成為西南地區首家實現薄煤層智慧化開採的民營煤炭企業,岩腳煤礦智慧化綜採工作面也已通過驗收。

    目前,通過技術榜單實施的科技重大專項進展順利。參與揭榜的中國礦業大學教授劉盛東表示,當前,煤礦採掘的機械化在很多地區已經實現,但採掘自動化、智慧化還是一個世界性的難題,貴州如果能啃下這個硬骨頭,將迎來一場煤炭産業的新革命。

    科技發力,破題煤炭開採智慧化

    2018年底,貴州省提出打造十大千億級“産業航母”,入列的基礎能源産業,到2022年産值將達到2200億元,其中煤炭産業産值將達到2000億元。

    近年來,貴州省煤炭行業克服市場下行困難,經過深度調整,總産值從2013年的1395.7億元,提高到2017年的1850億元,正穩步向2000億級行業邁進。但是,其中的困難依舊不容小覷。特別是,在青山綠水的貴州,傳統依賴資源消耗的發展模式已經難以為繼,煤炭業必須走出“粗放經營、礦難頻發、環境污染、資源浪費”的怪圈。

    要把煤炭從黑色變成綠色,把高碳變成低碳,把污染變成清潔,唯一的解決方案只有一個——科技興煤。為此,貴州提出了高端化、綠色化、集約化的目標,關鍵詞是轉型升級和提質增效,路徑就是智慧化和機械化。

    貴州省科技廳廳長廖飛説,傳統産業的高新技術化是貴州省科技工作“重中之重”,基礎能源産業既是“煤電煙酒”傳統産業的代表,又在“十大千億級工業産業”中名列第一。“我們將以此為‘當頭炮’和突破點,將傳統動能改造為新動能,形成‘十大千億級工業産業’高端化綠色化集約化的示範,以實踐證明‘只有夕陽企業,沒有夕陽産業’。”

    5月20日,貴州省科技廳和貴州省能源局簽署了戰略合作協議,明確雙方將以變革性技術推動煤炭産業革命,共同推動貴州省能源産業高品質發展,加快建成全國重要能源基地。

    按照協議,貴州將在2022年左右實現煤炭開採100%機械化,2030年左右實現“井下無人地面無煤”。不過,僅僅從裝備層面,顯然不能完全實現無人化開採,必須從方法論上進行革新,從工法、規程上進行改進,以技術創新和制度創新“雙輪驅動”推動産業變革。

    今後,貴州省科技廳和貴州省能源局將以聯合資助、産業基金等方式,對煤炭地下氣化、無煤柱開採、“大數據+煤礦”深度融合、智慧供電以及能源領域其他技術研究與應用給予項目支持。貴州省能源局將協調組織有關單位提供應用場景,並申報省級科技計劃項目,貴州省科技廳則支持相關項目,統籌關鍵技術攻關,組織成果應用示範。

    科技創新主動作為,最終必將為喀斯特貴州煤炭開採的自動化和智慧化破題。(記者 何星輝)

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