采煤+科技 贵州采煤开启“无人驾驶”模式 一键采煤
来源:科技日报 发布时间:2019-06-24 15:27:41

将地下煤层引燃,通过操纵供氧量,让煤炭发生化学反应并产生煤气,再通过管道将煤气输送到需要的地方……科幻小说《地火》中,这个“120年以后人类熟练掌握的技术如今”在贵州实现了!

近年来,贵州以科技兴煤,力图摆脱传统的“傻大黑粗”模式。特别针对喀斯特地貌的复杂煤层开采难题,贵州省以技术榜单破解关键核心技术,为当地煤炭工业转型升级赋能加持。

日前,贵州省科技厅和省能源局签署了战略合作协议,携手推动煤炭开采智能化和机械化水平。随着煤炭开采搭上高科技快车,一个“井下无人、地上无煤、纯清洁能源”的煤炭工业新时代,正在喀斯特贵州渐行渐近。

一键采煤,告别“傻大黑粗”

一身黝黑的矿工,深入到地下几百上千米的矿井里,一筐一筐地挖煤,然后运上地面……在贵州,这种“傻大黑粗”式的采煤模式,正在被逐渐终结。

割煤、移动,煤炭源源不断地通过皮带涌向地面……在贵州发耳煤业有限公司,只要在地面上轻轻摁下总控台启动按钮,地下深处的采煤机就可进入“无人驾驶”状态,实现“一键采煤”。

2018年5月,该公司将大数据与煤炭产业深度融合,完成了31004综采工作面的智能化改造,贵州煤矿由此开启了“无人驾驶”模式,矿井深处的矿工身影正在减少。

“在贵州复杂的地质条件下,成功运行智能化模式,这在以前是不敢想的。”贵州发耳煤业有限公司采煤副总工程师朱加贤感触颇深,贵州煤矿多为煤与瓦斯突出矿井,地质结构极其复杂,要在这样的条件下实现智能机械化开采,几乎是不可能的事。“在西南地区没有先例,国内也只有少数条件好的矿井实现了工作面的智能化生产,无成功经验可供借鉴。”

这对于在井下干了20多年采煤工的朱加贤来说,“感觉就像做了场梦一样,简直是翻天覆地的变化”。

不过,翻天覆地的变化显然不止于此。5年前,在贵州省科技厅的支持下,贵州盘江精煤股份有限公司经多方论证,联手中国矿业大学开展煤层地下气采技术攻关。由中国矿业大学王作棠教授领衔的科研团队,驻扎在乌蒙山区的山脚树煤矿,先后攻克了五大项重大关键技术,于去年成功实现了地下煤气化点火。

将地下的煤炭进行有效燃烧,使之转化为可燃气体,这样,不用开挖就可以直接把地下煤层中的含能成分提取出来,使得采煤就像开采石油和天然气一样。在王作棠教授看来,煤炭气化代表着我国能源革命的创新方向,对于贵州这样一个煤炭大省来说,意义重大。

技术张榜,啃下复杂煤层“硬骨头”

贵州是我国南方煤炭资源最丰富的省区,煤炭资源储量名列全国第5位,素有“西南煤海”之称。一个尴尬的事实是,喀斯特地貌让贵州煤层赋存条件复杂,煤矿开采条件差于北方煤炭省份。

数据显示,贵州省埋深2000米以浅的煤炭资源总量2588.55亿吨,其中已探获资源量707.61亿吨。受煤层复杂赋存条件及开采技术制约,现有生产、建设矿井主要集中在占储量大约50%的厚煤层和中厚煤层,而剩余50%储量的薄煤层、极薄煤层、急倾角煤层基本被弃采。

根据贵州省委省政府部署,96%的现有生产矿井将在2020年实现机械化开采,其余4%属于很难机械化的极薄、急倾角煤层。解决“关键4%”矿井机械化开采问题,不仅将使煤炭资源利用效率大幅提高,还将为开采丰富的极薄、急倾角煤层,甚至2000米以深更为丰富的煤炭资源奠定基础。

为此,2017年,贵州省科技厅发布技术榜单,悬榜攻克长期以来制约贵州煤炭转型升级的核心技术。

“把需要的关键核心技术张榜出来,英雄不问出处,谁有本事谁就揭榜。”贵州省科技厅高新技术处主任科员杨璟说,技术榜单针对贵州省矿井实际情况,梳理出3个技术攻关方向,包括1米以下煤层和60°以上的急倾斜煤层机械化开采技术、煤矿井下无人/少人采掘系统和矿井设备小型化轻量化技术。最终,贵州省科技厅据此立项实施科技重大专项,支持经费高达4815万元,“力度前所未有”。

煤层平均厚度仅1.3米,且属高瓦斯煤矿,在这样的条件下实行智能化开采,难度不小。但是,贵州众一金彩黔矿业有限公司联手社会科研力量,牵头攻克了技术难关。现在,公司旗下的岩脚煤矿早就实现了“有人巡视、无人值守、遥控采煤”。作为中榜单位之一,该公司成为西南地区首家实现薄煤层智能化开采的民营煤炭企业,岩脚煤矿智能化综采工作面也已通过验收。

目前,通过技术榜单实施的科技重大专项进展顺利。参与揭榜的中国矿业大学教授刘盛东表示,当前,煤矿采掘的机械化在很多地区已经实现,但采掘自动化、智能化还是一个世界性的难题,贵州如果能啃下这个硬骨头,将迎来一场煤炭产业的新革命。

科技发力,破题煤炭开采智能化

2018年底,贵州省提出打造十大千亿级“产业航母”,入列的基础能源产业,到2022年产值将达到2200亿元,其中煤炭产业产值将达到2000亿元。

近年来,贵州省煤炭行业克服市场下行困难,经过深度调整,总产值从2013年的1395.7亿元,提高到2017年的1850亿元,正稳步向2000亿级行业迈进。但是,其中的困难依旧不容小觑。特别是,在青山绿水的贵州,传统依赖资源消耗的发展模式已经难以为继,煤炭业必须走出“粗放经营、矿难频发、环境污染、资源浪费”的怪圈。

要把煤炭从黑色变成绿色,把高碳变成低碳,把污染变成清洁,唯一的解决方案只有一个——科技兴煤。为此,贵州提出了高端化、绿色化、集约化的目标,关键词是转型升级和提质增效,路径就是智能化和机械化。

贵州省科技厅厅长廖飞说,传统产业的高新技术化是贵州省科技工作“重中之重”,基础能源产业既是“煤电烟酒”传统产业的代表,又在“十大千亿级工业产业”中名列第一。“我们将以此为‘当头炮’和突破点,将传统动能改造为新动能,形成‘十大千亿级工业产业’高端化绿色化集约化的示范,以实践证明‘只有夕阳企业,没有夕阳产业’。”

5月20日,贵州省科技厅和贵州省能源局签署了战略合作协议,明确双方将以变革性技术推动煤炭产业革命,共同推动贵州省能源产业高质量发展,加快建成全国重要能源基地。

按照协议,贵州将在2022年左右实现煤炭开采100%机械化,2030年左右实现“井下无人地面无煤”。不过,仅仅从装备层面,显然不能完全实现无人化开采,必须从方法论上进行革新,从工法、规程上进行改进,以技术创新和制度创新“双轮驱动”推动产业变革。

今后,贵州省科技厅和贵州省能源局将以联合资助、产业基金等方式,对煤炭地下气化、无煤柱开采、“大数据+煤矿”深度融合、智慧供电以及能源领域其他技术研究与应用给予项目支持。贵州省能源局将协调组织有关单位提供应用场景,并申报省级科技计划项目,贵州省科技厅则支持相关项目,统筹关键技术攻关,组织成果应用示范。

科技创新主动作为,最终必将为喀斯特贵州煤炭开采的自动化和智能化破题。(何春 记者 何星辉)

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