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2018,向科技兴煤再出发

时间:[2018-02-28 ] 信息来源:中国煤炭网
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  新时代是奋斗者的时代

  新年伊始,煤炭人总有些新期待,对工作、对生活、对矿区,包括对支撑行业可持续发展的煤炭科技。

  过去几年,煤炭人勠力同心,科技兴煤决心之大、力度之大、成效之大前所未有,煤炭绿色开发与清洁利用水平大幅度提高,黑色煤炭摇身一变成为绿色资源。一代代煤炭人摆脱“傻大黑粗”的心愿不再是空中楼阁,“机械化换人、自动化减人”成效明显,煤炭人比历史上任何时候都更加坚信“科学技术是第一生产力”。

  发展现代煤炭工业,根本出路在科技、关键在人才。2018年,又将有一大批科技项目陆续实施,为煤炭行业可持续发展保驾护航。

  同时,鉴于煤炭开采面对的是未知的、不确定性极高的自然世界,我国矿井开采深度逐年增加、开采煤层赋存条件趋向复杂、生态文明理念日益深入人心,所以煤炭人面对的形势依然严峻,科技兴煤路上仍会遭遇各种新困难、新挑战。

  新时代是奋斗者的时代,幸福都是奋斗出来的。唯有勠力同心,攻坚克难,不驰于空想、不骛于虚声,一步一个脚印,踏实走好脚下每一步,才能使科技兴煤在煤炭行业真正内化于心、外化于行,确保煤炭工业成为有奔头的产业,矿工成为体面的职业,矿区成为安居乐业的美丽家园。

  为了让科技兴煤之路走得更稳、更快,《中国煤炭报》特邀地勘、采煤、建井、安全、煤机、选煤等领域知名专家、一线技术工人,畅谈他们期盼的煤炭科技,为奔向更好的明天鼓劲加油!

  中国工程院院士王双明
  为清洁采煤提供地质保障

  2018年,是党的十九大召开后的开局之年,也是改革开放40周年。作为煤炭资源与地质勘查领域的一名工程技术老兵,我期盼煤炭资源与地质勘查科学技术在2018年取得新进展,为煤炭安全绿色开采、清洁高效利用提供地质技术保障,为贯彻落实党的十九大提出的推进能源生产和消费革命作出新贡献。

  地质勘查是煤炭工业的基础。1949年以来,我国先后开展了3次全国煤田预测工作,揭示了中国煤炭资源的总体分布规律和煤炭资源总量,建立了中国煤地质学理论,为国家经济社会发展提供了资源基础。改革开放以来,煤炭资源勘查围绕煤炭工业战略西移重大需求,建立了地球物理勘探和钻探相结合的综合勘查技术体系,为国家大型煤炭基地规划建设提供了资源保障,支撑了改革开放后中国经济高速发展对煤炭需求的快速增长。

  受中国富煤、少油,缺气能源资源禀赋特点制约,煤炭资源作为基础能源的地位短时间内难以改变。按照党的十九大提出的“两个百年”奋斗目标和生态文明建设总体要求,煤炭工业必须由高速增长转变为高质量发展,煤炭资源勘查工作必须由以发现和查明煤炭资源为主要任务转变到保障安全绿色开采、清洁高效利用上来。

  2018年,期盼在煤炭资源勘查领域实现以下突破:围绕西部水资源匮乏、生态环境脆弱、地表条件复杂的特点,发展能查明煤炭资源富集区煤、水、地表生态系统空间赋存特点和规律的高效高精度勘查技术,实现多种勘查技术相融合;创新能实现矿井采掘过程连续超前探测的地球物理勘查和成像技术;突破以大数据为基础的三维地质建模技术,为建设数字矿山、透明矿井和智能化无人开采提供地质技术支撑。

  中国工程院院士王国法
  装备更智能矿山更智慧

  2018年,期盼煤炭智能化采掘技术装备和智慧矿山技术创新取得新进展、新突破,装备更智能、矿山更智慧。

  以“煤矿千米深井工作面围岩控制及智能开采技术”和“煤矿智能开采安全技术与装备研发”两个“十三五”国家重点研发计划项目为依托,在井下工作面高精度三维动态地质模型构建、围岩状态感知、开采装备智能控制、工作面开采条件实时预测及处置、地理信息系统和设备定位、智能化开采控制技术及装备、工作面支护、割煤和运输三大系统的综合协调智能推进等技术方面取得初步成果,研发支护设备群组协同控制系统和智能化支护装备,建立工作面多信息融合的围岩稳定性监测预警平台和基于大数据的智能开采效能与安全分析决策系统,为工作面智能化开采创造条件。

  2018年,期盼启动实施硬煤特厚煤层超大采高智能化综放成套技术和装备研发,陕西、内蒙古重点矿区薄煤层智能化高效综采成套技术和装备研发,中厚煤层年产千万吨综采智能化成套技术和装备研发,鄂尔多斯盆地深井安全高效开采成套技术和装备研发;加快智能化快速掘进技术与装备的研发与推广。

  2018年,期盼清晰规划出智慧煤矿2025年情景目标和技术体系架构,在基于北斗系统的精准地质信息系统、智能矿井通风排运系统、危险源智能预警和消灾系统、智能快速掘进和采准系统、机器人化智能开采系统、矿井全工位设备设施健康智能管理系统、矿山绿色开发与生态再造系统、智慧煤矿集中管理系统等八大系统关键技术创新方面取得新成果,以便早日实现装备更智能、矿山更智慧。

  煤矿深井建设技术国家工程实验室主任刘志强
  凿井不下井实现建井梦

  在几百米深的井筒内,凿井作业人员在泥里、水里、高噪音和粉尘环境下,艰辛地进行钻眼、装药、爆破、出渣、砌壁等作业,极易得职业病。作为建井科研人员,我感到心酸。

  2018年,希望各种智能凿井装备的出现,能大大减少凿井作业人员的数量,降低凿井作业人员的劳动强度,并显著改善他们的作业环境。

  期盼能研制出地面遥控炮眼钻凿、定量装药、岩渣自动装运、钢筋绑扎、井壁浇筑的智能自适应多功能凿井机器人;研制出本安型无线起爆雷管,满足装药机器人装药和雷管的布设要求,网络控制精确延时起爆,提高爆破破岩效率。

  2018年,希望可控的机械破岩代替爆破破岩更进一步,解决好“破岩和防止岩石破坏”这一矛盾,实现“凿井不下井”的终极目标。

  2018年,期盼全地面机械化的钻井法凿井技术在西部弱胶结岩层井筒取得突破,借助新型破岩滚刀、高效排渣钻头等提高钻进速度;反井钻机钻井适用范围更加广泛,突破导孔偏斜控制难题,借助耐磨新材料综合提高滚刀寿命,在解决煤矿井筒工程问题的同时,放眼我国矿山及地下工程建设各个领域,将煤矿的先进技术及装备,应用于隧道、发电、废料储存等领域。

  期盼下排渣式竖井掘进机达到工业性应用水平,上排渣式竖井掘进机开始研发;支护掘进一体化潜孔式竖井掘进机、高效建设竖井式地下停车场,可为解决城市停车难题提供新思路,同时带动城市管廊、地铁以及海绵城市地下空间竖井施工技术装备水平提升。通过建井技术变革,促进地下工程施工技术进步。

  中国矿业大学安全工程学院院长周福宝
  更多煤矿能实现绿色掘进

  部分煤矿井下综掘工作面粉尘浓度非常高,采用传统手段降尘效果不理想,生产过程中每立方米空气里含有上百毫克呼吸性粉尘是常事。粉尘,一方面存在爆炸隐患,另一方面极易诱发工人尘肺病。为此,2018年,期盼更多煤矿能实现绿色掘进。

  绿色掘进,是指掘进过程中,通过技术进步和科学管理,最大限度降低粉尘浓度、节约水资源,保障作业人员身心健康的掘进施工。

  近年来,我所在的团队以此理念为指导,开展了综掘工作面通风过滤降尘理论与新技术研究,揭示了煤尘含水和空气喷雾对煤尘过滤的影响规律,提出了改善脉冲喷吹流场的方法,建立了脉冲清灰最优参数模型,形成了综掘工作面干法过滤降尘的理论与设计方法。

  以上述理论研究为基础,我们研发了高精度金属基滤筒,彻底解决了传统滤筒不阻燃、不抗静电的矛盾,同时显著提高了滤筒的使用寿命;设计了智能脉冲喷吹清灰装置,有效提高了清灰效率,解决了滤筒糊袋问题;开发了与掘进机配套使用的干式过滤除尘技术与配套工艺系统。

  上述装备在冀中股份公司葛泉煤矿煤巷和淮南矿业集团丁集煤矿岩巷应用,综掘工作面除尘率高达95%以上,掘进机后方30米以外粉尘浓度近零排放,工人可直接在后方巷道就餐和休息。中国煤矿尘肺病防治基金会多次组织专家到现场考察,建议推广该技术,从源头上预防尘肺病。

  2018年,盼望更多煤矿能用上这项技术,实现绿色掘进。

  北京国华科技集团董事长兼总工程师赵树彦
  选煤实现七大技术突破

  考虑到我国选煤厂的发展方向为“高效、简化、大型、智能”,2018年,期盼选煤科技取得以下七方面技术突破。

  一是高精度选煤方法取得长足进步,以满足用户对质量要求的不断提高。1毫米以上粗粒煤重介质旋流器在保持高分选精度的同时,单机处理能力突破1750吨/小时,入料粒度上限突破250毫米,彻底淘汰浅槽重介质分选机;1毫米至0.1毫米粗煤泥重介质旋流器的分选精度提高30%以上,处理能力成倍提高;0.3毫米以下细粒煤浮选机的分选精度提高10%以上,单机处理能力成倍提高。

  二是进一步简化高精度选煤工艺,主要针对动力煤。淘汰块末煤分级洗选、预先排矸和预先脱泥工艺,成倍简化动力煤洗选工艺环节,将全部入选的动力煤选煤厂的投资降低30%以上,运营费用降低20%以上。

  三是选煤系统的可靠性提高13%以上,确保年生产时间超过6000小时,同时将选煤厂不均衡系数降低到1.05以下,配以高效可靠的大型选煤设备,单系统年处理原煤能力达1000万吨以上。

  四是选煤厂实现无人值守。目前,国际上最先进的煤炭灰分仪的测量精度,已接近我国动力煤选煤厂的要求。为此,期盼我国3年至5年内出现真正意义上的无人值守智能化动力煤选煤厂,10年内出现同类炼焦煤选煤厂。

  五是随着微泡浮选技术的成熟,可代替重油的1%超低灰精煤分选工艺取得突破,煤炭的利用范围和价值得到拓展。

  六是精煤无温干燥技术取得突破,安全性、节能性和环保性大大改善。

  七是大型高效脱介筛的研发取得实质性突破,单机处理量提高60%以上。

  同煤集团同忻煤矿技术员朱时廷
  攻克智能化四个难题

  2018年,期盼妨碍智能化实现的四个难题均被攻克。

  一是综采工作面“找直找平”。“三直两平”,指支架直、运输机直、煤壁直、顶板及底板平整。这是保证综采工作面正常推进的关键,也是影响智能开采在现场落地实施的最直接因素。目前,自动移架工艺存在移架误差大等问题,进而影响“三直两平”。为此,期盼加大对支架传感器的稳定性和精确性的研发力度,以解决精准移架问题。

  二是煤矸识别。采煤机自动割煤是一种记忆性割煤,通过先收集人工割煤信息,再通过模仿实现自动割煤。这种方式仅仅是复制粘贴式的,即系统不能根据条件变化自主调整参数。此外,对于综放工作面来说,该方式在放煤过程中也无法对“见矸关窗”作出有效控制。为此,期盼煤矸识别技术取得新突破。

  三是超前支护成自动化死角。目前,综采工作面的超前支护段一般采用单体柱或超前支架,借助人工随着综采工作面推进而移动。我国的智能化系统均是基于采煤机的位置信号触发其他动作,未涉及超前支护段的智能化。为此,期盼安全事故频发的超前支护段,也可实现智能化。

  四是远程操作实际应用难。“一键启停”,仅是对设备电机的启停控制,而未真正实现远程控制采煤机割煤、远程移架、远程放煤。究其原因,主要在于传感器的限制和远程监控的局限性,无法远程掌握设备的实时变化情况。为此,希望智能化系统在监测监控方面更加精细。

  煤科总院巷道所国家项目攻关组工程师杨建威
  让智能开采走进深部煤矿

  2014年5月8日,陕西煤业化工集团黄陵矿业公司一号井1001综采工作面首次实现“有人巡视、无人值守”,开创了煤矿智能开采的先河。

  随后,智能开采技术在神华集团(已重组更名为国家能源集团)、中煤集团、同煤集团等大型煤炭企业推广应用,取得显著的经济效益和社会效益。然而,目前智能开采技术仅在埋深较浅、矿压显现不强烈的矿井应用较好,并未成功推广到深部煤矿。

  深部煤矿与浅部煤矿有本质区别,特别是1000米以深矿井。深部煤矿极易出现工作面大面积片帮、顺槽巷道围岩大变形、冲击地压等强烈矿压显现问题。这些问题是深部煤矿智能开采的“紧箍咒”,其解决与否直接决定了深部煤矿能否实现真正意义上的智能开采。

  目前,智能开采技术研究多集中在装备智能控制技术上,如工作面找直技术、煤矸识别技术、智能机器人技术等,尚未与围岩智能耦合,不能对上述矿压显现情况自感知、自适应、自决策。

  为此,2018年,期盼开展基于深部开采矿压规律的新型自感知、自适应、自决策的智能开采技术研究,对工作面开采工况预先感知,并通过相应技术进行调整,避开深部强扰动的矿压显现区,实现“围岩—装备”智能耦合,破解深部煤矿智能开采的“紧箍咒”,最终实现煤矿井下无人开采的宏伟目标。