智能为王“掘”胜千里(上)
编者按:作为生产的重要环节,煤矿掘进速度和巷道质量直接关系到矿井合理的生产布局、稳定的采掘接续,关系到重大灾害超前治理、系统保障能力提升。相比采煤工作面,我国智能化掘进技术虽然取得了显著进步,但整体效率偏低,发展极不平衡,成为制约煤矿安全高效生产的关键。如何补齐短板,业内专家与部分企业开展了一系列探索研究。
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截至今年8月底,全国煤矿建成智能化掘进工作面123个。智能化掘进工作面主要模式为基于悬臂式掘进机的智能综掘工作面和基于掘锚一体机的智能快速掘进系统。
智能快掘不是纯粹的工序叠加,也不是“人少能力强”,而是“人—机—环—管”的高度融合。重视掘进工作、加大资金和装备投入、加强人才培养、提升管理水平是关键。
1951年,大同矿务局的“马连掘进组”创下当时全国手工掘进的最高纪录——月进318.71米。那时,矿工们应该想象不到:69年后,悬臂式掘进机、掘锚一体机、TBM等大型采掘装备代替了人工,井下甚至出现了智能掘进机器人的身影。
记者从11月26日召开的全国煤矿快速掘进现场交流会上了解到,近年来,我国煤矿不断探索符合实际条件的掘进模式,持续扩大掘进装备生产经营规模,重大技术装备研制取得显著成果,智能采掘技术进展明显。掘进技术不仅成为煤矿安全高效生产的共性关键技术,更是补齐煤矿智能化建设的关键短板。
形成符合我国煤矿实际的掘进模式
目前,我国煤矿掘进形成了以钻爆法、综掘法(包括连采机工法、掘锚一体机工法)和TBM工法(盾构法)为主的发展模式,智能化掘进工作面崭露头角
采掘接续影响煤矿的安全高效开采。新中国成立以来,我国煤炭行业逐渐形成“采掘并举,掘进先行”的生产理念,总结并推广了当时大同矿务局、京西矿务局岩石掘进,徐州矿务局综掘,新汶矿务局和淮北矿务局光爆锚喷支护等经验,开展了先进采掘队组和特别能战斗的队伍 (掘进队)竞赛达标等活动。
煤矿掘进逐渐走向机械化,装备制造水平不仅满足了国内市场需求,也基本结束了依靠进口的局面。1976年,我国第一台煤巷掘进机成功下线。1978年,煤矿掘进机械化率为14.5%,2018年提高到60.4%,保障了煤炭的生产供应。如今,我国煤矿掘进机已具备年产2500余台的制造能力。
中国煤科北京中煤自主研发、天地奔牛参与制造的国内首台竖井掘进机入井
据中国煤炭工业协会副会长孙守仁介绍,近年来,全断面高效掘进机、复合式盾构机、全断面矩形快速掘进机、全断面硬岩掘进机、大倾角盾构机等重大装备研制成功,在开采条件简单的大断面、长距离的煤(岩)巷初步实现了快速掘进。
目前,我国煤矿掘进形成了以钻爆法、综掘法(包括连采机工法、掘锚一体机工法)和TBM工法 (盾构法)为主的发展模式。钻爆法技术相对成熟、成本低,但掘进效率低、工艺繁琐、安全性低;综掘法目前应用最广泛,主要有综掘机掘进、连续采煤机掘进和掘锚一体化掘进3种方式;矿用TBM工法已在个别煤矿得到应用。
2019年7月,国内首台煤矿大直径大埋深全断面盾构机“新矿1号”在山东能源新矿集团新巨龙公司井下-980米全岩巷道顺利应用。新巨龙公司总经理李伟表示,“新矿1号”集掘进、出渣、支护、除尘、通风等功能于一体,标志着煤矿岩巷掘进机在大直径、大埋深、复杂地层施工方面实现新突破。
近年来,我国智能化掘进工作面崭露头角。《煤矿机器人研发重点目录》提出了9种掘进类机器人的研发应用要求。《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》指出,要基本实现掘进工作面减人提效。
据统计,截至今年8月底,全国煤矿建成智能化掘进工作面123个。智能化掘进工作面主要模式为基于悬臂式掘进机的智能综掘工作面和基于掘锚一体机的智能快速掘进系统。基于悬臂式掘进机的智能综掘工作面以自动截割为主、远程干预为辅;基于掘锚一体机的智能快速掘进系统具有超前钻探、精确定位、自主导航、自动截割、自动支护、连续转载、泡沫除尘、远程集控等功能。
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