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“智”取千万吨 “炭”出新路径——全国首个国产化中厚煤层450米超长智能综采工作面“成长记”

发布时间:2022-12-13 点击量:456次

作者:雷添淇 张罗迅 来源:

平均采高2.5米,回采率95%,单日最高割煤23刀,日产突破5.2万吨,月产连续超100万吨,目前已提前完成1200万吨生产任务,全年产量预计达1300万吨。

这是小保当矿业公司全国首套国产中厚煤层450米超长智能综采工作面成套装备在一次次磨砺中淬炼出的佳绩。

从智能矿井建设到国产化高端开发,从工业性试验到高效生产,该公司以拔节生长之势带动中厚煤层条件下智能化开采模式的重大突破与技术变革,升级中国制造中国智造的靓丽名片。

攻坚——筚路蓝缕启山林


在国产化450米超长智能综采工作面的生产现场,支架电液控、刮板机煤流负荷均衡智能控制、高精度人员定位等智能化子系统,正协调有序、安全高效地运行。

实际上,这个出道巅峰的工作面,也曾面临水土不服的难题。

该公司数名经验丰富的采矿、机电、地测等多专业精英,以及20余名研究生、高级技师、生产技术骨干组成技术攻坚团队,他们首先意识到,原材料供给受制于人、国外控制系统无法兼容,诸如此类的棘手问题常常会造成技术改造、原煤生产停滞不前——进口设备国产化,才是超长工作面冲出重围的关键突破口。

当前国内中厚煤层综采工作面长度普遍在200-260米,为了实现单面年产千万吨的目标,我们首创性地将工作面长度延长至450米。二号煤矿副总工程师刘随强介绍道,在首个450米超长智能综采工作面工业性试验取得成功后,我们就将成套装备国产化作为第二项攻坚课题。

通过与各大设备厂商进行交流沟通和现场试验,对原材料进行测绘并对薄弱点加强设计,实现配套设备国产化;采用国产电机替代进口电机,并对原进口设备控制系统同时进行替代,一经试验,效果良好。

国内首创这一标签注定了探索之路的崎岖与不凡,然而进口设备国产化的重大突破,代表着小保当矿业公司开拓创新的步伐走得扎实而稳健。

踏平坎坷成通途,在一年多的时间里,技术人员反复进行设计调整、监测试验,月产量由刚开始使用进口设备时的55万吨,逐步提高至80万吨,再到突破100万吨,年产量从最初不到800万吨提高到现在的1300万吨。

这些,只是小保当人在冲出国外关键技术桎梏,逐步尝试、革新道路上笃定坚实的第一步。

突破——一山放出一山拦


所谓正入万山圈子里,一山放出一山拦

解决了超长工作面的水土不服,锐意进取的小保当人又在思考,如何实现国产化设备的安全、高产、高效开采?

以今日之我,胜昨日之我并非易事,前进的道路也不会一帆风顺,往往荆棘丛生、充满坎坷。

从刚开始的工业性试验到现在,二号煤矿机电矿长马伟最大的感受是:生产误时减少了,工作效率提高了,每班产量由最多6刀提高到现在的10刀。

其中,便少不了小保当人在反复实践中的大胆创新、不懈探索。

为了提高生产效率,该公司积极开展工作面技术升级研究,采煤机截割电机功率增加280kW,以前煤机速度平均为12/分钟,现在提升至15/分钟,截割速度提升25%;运输机改装大扭矩液压马达,电机功率由1400kW增加至1600kW,使得配套装备更加合理高效。

在设备运行过程中,二号煤矿矿长乔永力发现,转载机链条磨损量较常规工作面明显增大,于是将转载机机身长度进行重新设计。在保证设备正常运转状况下,通过减少溜槽数量,由原来的55米改造成41米,增加了转载机电机有效输出功率,从而减少链条磨损量,提高单位时间运输煤量,有效保护了链条,降低了工人日常检修工作量。

煤机过煤高度不足会导致大块煤堵塞”“运输机链条过紧会增大运行阻力,过松又容易破坏链轮与链条的正常啮合”“回风超前支架油缸伸缩量小,来压时易造成支架压死”……

这些生产过程中一次次遇到的问题,在大家一次次探讨摸索、一次次自主创新中给出了解决方案。

增加合适的煤机过煤高度以减少因为大块煤频繁堵塞导致的生产误时、运输机链条自动张紧功能常态化投用来处理链条适应性问题、回风超前支架油缸伸缩量增加300毫米以保证极端条件下支架应用性更强。

现在的超长智能综采工作面,在国内开创性地实现了采煤机最高速度达到20/分钟的高效开采模式,创造了单刀开采时间小于45分钟的开采纪录,距离实现一面一人一千万吨的远景目标更近了一步。

智创——关山初度路犹长


敢蹚别人没走过的路,敢拓前人没垦过的荒。在超长工作面智能化建设的前行路上,小保当矿业公司再次书写出首创传奇。

首创从的开采核心转换,将行业智能化开采模式从原有的井下自动化开采+地面远程干预,变革为井下自动执行+井上智能化开采,实现行业智能化开采模式的新突破。

当数字孪生技术模拟开采信息数据化,就像是给设备装上了智慧大脑。在工作面跟机自动化工作中,利用支架模型、所有传感器数据更新、运行历史等数据,集成多动作模式、多种跟机模式、多传感反馈、多维度的仿真过程,在地面监控中心的虚拟环境中完成映射,从而反应相对应支架的全动作周期过程。

此时的大脑就能够实现井上下协同控制,可以辅助远程开采决策及控制,支持支架动作的三维展示,实时反应井下支架状态、采煤机的实时位置和速度、开采状态,指导截割工艺的修订,真正实现工作面支架自动跟机、全程无人巡视、煤机自主割煤

目前,通过AI智能识别、智能感知、数字孪生、全景实时覆盖等关键技术,工作面已实现设备的动态监测及联动联控。

监控中心视频全景覆盖技术结合智能感知系统,24小时在线监测监控,如果我们存在行为不规范或者设备运转异常,甚至是一些潜在的安全隐患,都逃不过这双智瞳二号煤矿机电运输管理室负责人乔国强介绍道。

击鼓催征,捷报频传,在智慧+创新的加持下,产量提升同步按下快进键

20228月,超长工作面单日最高产量4.6万吨,当月煤炭产量超过百万吨。

202210月,工作面日产原煤突破5.2万吨,创下该设备投产以来的最好成绩。

2022年全年产量即将突破1300万吨,创造了中厚煤层单面年产的引领性纪录。

至此,该公司国产超长智能综采工作面彻底打破国外有关超长工作面的技术壁垒,开创国内中厚煤层开采新篇章。

从初窥门径到推陈出新,从融会贯通到始有大成,我们现在所处的,是一个风雨多经志弥坚,关山初度路犹长的时候;是一个船到中流浪更急、人到半山路更陡的时候;是一个愈进愈难、愈进愈险而又不进则退、非进不可的时候。

实现一面一人一千万吨,我们既是先试先行者,也即将是历史写就者。面对未来,该公司党委书记、董事长杨征充满信心。