采煤+科技 貴州采煤開啟“無人駕駛”模式
2019-06-24 08:42:54
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(fā)生化學反應(yīng)并產(chǎn)生煤氣，再通過管道將煤氣輸送到需要的地方……科幻小說《地火》中，這個“120年以后人類熟練掌握的技術(shù)如今”在貴州實現(xiàn)了！
近年來，貴州以科技興煤，力圖擺脫傳統(tǒng)的“傻大黑粗”模式。特別針對喀斯特地貌的復雜煤層開采難題，貴州省以技術(shù)榜單破解關(guān)鍵核心技術(shù)，為當?shù)孛禾抗I(yè)轉(zhuǎn)型升級賦能加持。
日前，貴州省科技廳和省能源局簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，攜手推動煤炭開采智能化和機械化水平。隨著煤炭開采搭上高科技快車，一個“井下無人、地上無煤、純清潔能源”的煤炭工業(yè)新時代，正在喀斯特貴州漸行漸近。
一鍵采煤，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里，一筐一筐地挖煤，然后運上地面……在貴州，這種“傻大黑粗”式的采煤模式，正在被逐漸終結(jié)。
割煤、移動，煤炭源源不斷地通過皮帶涌向地面……在貴州發(fā)耳煤業(yè)有限公司，只要在地面上輕輕摁下總控臺啟動按鈕，地下深處的采煤機就可進入“無人駕駛”狀態(tài)，實現(xiàn)“一鍵采煤”。
2018年5月，該公司將大數(shù)據(jù)與煤炭產(chǎn)業(yè)深度融合，完成了31004綜采工作面的智能化改造，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。
“在貴州復雜的地質(zhì)條件下，成功運行智能化模式，這在以前是不敢想的。”貴州發(fā)耳煤業(yè)有限公司采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(zhì)結(jié)構(gòu)極其復雜，要在這樣的條件下實現(xiàn)智能機械化開采，幾乎是不可能的事。“在西南地區(qū)沒有先例，國內(nèi)也只有少數(shù)條件好的礦井實現(xiàn)了工作面的智能化生產(chǎn)，無成功經(jīng)驗可供借鑒。”
這對于在井下干了20多年采煤工的朱加賢來說，“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于此。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(jīng)多方論證，聯(lián)手中國礦業(yè)大學開展煤層地下氣采技術(shù)攻關(guān)。由中國礦業(yè)大學王作棠教授領(lǐng)銜的科研團隊，駐扎在烏蒙山區(qū)的山腳樹煤礦，先后攻克了五大項重大關(guān)鍵技術(shù)，于去年成功實現(xiàn)了地下煤氣化點火。
將地下的煤炭進行有效燃燒，使之轉(zhuǎn)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，使得采煤就像開采石油和天然氣一樣。在王作棠教授看來，煤炭氣化代表著我國能源革命的創(chuàng)新方向，對于貴州這樣一個煤炭大省來說，意義重大。
技術(shù)張榜，啃下復雜煤層“硬骨頭”
貴州是我國南方煤炭資源最豐富的省區(qū)，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復雜，煤礦開采條件差于北方煤炭省份。
數(shù)據(jù)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。受煤層復雜賦存條件及開采技術(shù)制約，現(xiàn)有生產(chǎn)、建設(shè)礦井主要集中在占儲量大約50%的厚煤層和中厚煤層，而剩余50%儲量的薄煤層、極薄煤層、急傾角煤層基本被棄采。
根據(jù)貴州省委省政府部署，96%的現(xiàn)有生產(chǎn)礦井將在2020年實現(xiàn)機械化開采，其余4%屬于很難機械化的極薄、急傾角煤層。解決“關(guān)鍵4%”礦井機械化開采問題，不僅將使煤炭資源利用效率大幅提高，還將為開采豐富的極薄、急傾角煤層，甚至2000米以深更為豐富的煤炭資源奠定基礎(chǔ)。
為此，2017年，貴州省科技廳發(fā)布技術(shù)榜單，懸榜攻克長期以來制約貴州煤炭轉(zhuǎn)型升級的核心技術(shù)。
“把需要的關(guān)鍵核心技術(shù)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(shù)處主任科員楊璟說，技術(shù)榜單針對貴州省礦井實際情況，梳理出3個技術(shù)攻關(guān)方向，包括1米以下煤層和60°以上的急傾斜煤層機械化開采技術(shù)、煤礦井下無人/少人采掘系統(tǒng)和礦井設(shè)備小型化輕量化技術(shù)。最終，貴州省科技廳據(jù)此立項實施科技重大專項，支持經(jīng)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能化開采，難度不小。但是，貴州眾一金彩黔礦業(yè)有限公司聯(lián)手社會科研力量，牽頭攻克了技術(shù)難關(guān)?，F(xiàn)在，公司旗下的巖腳煤礦早就實現(xiàn)了“有人巡視、無人值守、遙控采煤”。作為中榜單位之一，該公司成為西南地區(qū)首家實現(xiàn)薄煤層智能化開采的民營煤炭企業(yè)，巖腳煤礦智能化綜采工作面也已通過驗收。
目前，通過技術(shù)榜單實施的科技重大專項進展順利。參與揭榜的中國礦業(yè)大學教授劉盛東表示，當前，煤礦采掘的機械化在很多地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)，但采掘自動化、智能化還是一個世界性的難題，貴州如果能啃下這個硬骨頭，將迎來一場煤炭產(chǎn)業(yè)的新革命。
科技發(fā)力，破題煤炭開采智能化
2018年底，貴州省提出打造十大千億級“產(chǎn)業(yè)航母”，入列的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，到2022年產(chǎn)值將達到2200億元，其中煤炭產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達到2000億元。
近年來，貴州省煤炭行業(yè)克服市場下行困難,經(jīng)過深度調(diào)整，總產(chǎn)值從2013年的1395.7億元，提高到2017年的1850億元，正穩(wěn)步向2000億級行業(yè)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(tǒng)依賴資源消耗的發(fā)展模式已經(jīng)難以為繼，煤炭業(yè)必須走出“粗放經(jīng)營、礦難頻發(fā)、環(huán)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(guān)鍵詞是轉(zhuǎn)型升級和提質(zhì)增效，路徑就是智能化和機械化。
貴州省科技廳廳長廖飛說，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的高新技術(shù)化是貴州省科技工作“重中之重”，基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)既是“煤電煙酒”傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的代表，又在“十大千億級工業(yè)產(chǎn)業(yè)”中名列第一。“我們將以此為‘當頭炮’和突破點，將傳統(tǒng)動能改造為新動能，形成‘十大千億級工業(yè)產(chǎn)業(yè)’高端化綠色化集約化的示范，以實踐證明‘只有夕陽企業(yè)，沒有夕陽產(chǎn)業(yè)’。”
5月20日，貴州省科技廳和貴州省能源局簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，明確雙方將以變革性技術(shù)推動煤炭產(chǎn)業(yè)革命，共同推動貴州省能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快建成全國重要能源基地。
按照協(xié)議，貴州將在2022年左右實現(xiàn)煤炭開采100%機械化，2030年左右實現(xiàn)“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(xiàn)無人化開采，必須從方法論上進行革新，從工法、規(guī)程上進行改進，以技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新“雙輪驅(qū)動”推動產(chǎn)業(yè)變革。
今后，貴州省科技廳和貴州省能源局將以聯(lián)合資助、產(chǎn)業(yè)基金等方式，對煤炭地下氣化、無煤柱開采、“大數(shù)據(jù)+煤礦”深度融合、智慧供電以及能源領(lǐng)域其他技術(shù)研究與應(yīng)用給予項目支持。貴州省能源局將協(xié)調(diào)組織有關(guān)單位提供應(yīng)用場景，并申報省級科技計劃項目，貴州省科技廳則支持相關(guān)項目，統(tǒng)籌關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，組織成果應(yīng)用示范。
科技創(chuàng)新主動作為，最終必將為喀斯特貴州煤炭開采的自動化和智能化破題。（何春 記者 何星輝）
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