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关于印发陕煤化集团黄陵公司一号煤矿智能化无人开采技术经验材料的通知
2015-03-31 11:06:02 来源: 作者: 【 】 浏览:891次 评论:3
亿吨,占全矿井的35%左右。由于煤层厚度变化大,现有的设备难以适应,造成这部分资源从建矿之初长期未得到开采。为了提高资源利用率,实现矿井的可持续发展,必须动用较薄的煤层储量,实施“薄厚、肥瘦”配采。但是,薄煤层综采存在诸多问题和不便,如工作面空间低狭,操作人员多、跟机作业难、劳动强度大,生产环境恶劣,容易造成生产安全事故、引发职业病。如果沿袭传统的生产方式,就必须加快工作面推进速度来保障矿井的稳产高效,势必会激化生产和安全的矛盾,陷入“生产任务无法完成——增加人员追赶进度——不安全因素增加——事故多发”的恶性循环。

 

困难面前勇者胜。面对复杂的开采条件,黄陵矿业公司为保证安全生产,促进煤炭资源高效开发利用,在综合分析矿井地质条件、系统配套、员工素质和管理水平,认真调研当前国内外薄煤层综采工作面开采技术现状和发展趋势的基础上,果断决策,决定通过开展技术合作与创新,研究探索符合黄陵矿区实际的开采工艺和技术装备,在一号煤矿1001工作面开展1.4-2.2煤层国产装备智能化无人开采技术研究和应用。

 

一石激起千层浪。公司决定出台后,立刻在矿区引起轩然大波和众多猜疑。一些管理人员认为,“有肉不吃豆腐”,眼下矿区产量高、效益好,没有必要开采薄煤层,这些问题应该留给后人解决;一些技术人员认为,国内智能化无人采煤技术装备无成功应用先例,不如直接引进国外成熟技术装备,成功可能性更大,我们没必要充当第一个吃螃蟹的人;一些职工怕学不会新技术,也怕下岗、怕收入降低,存在畏难和抵触情绪。2013年下半年,智能化无人开采项目经过5年多的研究摸索,进入正式实施阶段,由于煤炭市场不景气,企业经济效益下滑,许多人认为,这个时候引进智能化无人开采技术,一旦失败等于雪上加霜,应该立即叫停。针对这些质疑,黄陵矿业公司积极做好职工思想动员工作,认真分析煤炭经济运行和安全形势,增强科学发展、安全发展的危机感、紧迫感和责任感,提出企业壮年期一定要有忧患意识,本着对企业负责、对后人负责、对发展负责的担当精神,把智能化无人开采技术作为“一号工程”来抓,主要领导深入井下参与攻关,充实团队统筹项目推进;向一号煤矿作出政策倾斜,向职工承诺不降低收入,消除职工顾虑、坚定信心,为开展智能化无人开采技术研究与应用扫清了思想障碍。

 

二、科技引领、攻坚克难,开展智能化无人开采技术创新

 

智能化无人开采技术的研究和应用,既是世界煤炭工业科技发展的前沿课题,也是一项复杂的系统工程,涉及多部门、多厂家的联合攻关和配合。黄陵矿业公司组织中国煤炭科工集团开采所、北京天地玛珂电液控制公司、西安煤机公司、平阳机械厂、张家口煤机厂等设备厂家和国内知名专家进行多次论证,在深入调研的基础上,摒弃了单纯依靠煤岩识别或记忆截割技术实现智能化无人开采的思维方式,攻坚克难,开创新思路,提出新方案,即:以实现综采工作面常态化无人作业为目标,以采煤机记忆截割、液压支架自动跟机及可视化远程监控为基础,以生产系统智能化控制软件为核心,实现在地面(顺槽)综合监控中心对综采设备的智能监测与集中控制,确保工作面割煤、推溜、移架、运输、消尘等智能化运行,达到工作面连续、安全、高效开采。可以说是另辟蹊径地诠释了国内智能化无人开采技术的新概念。

 

1.4-2.2煤层国产综采装备无人化技术研究与应用”于2013

1月立项,选定一号煤矿1001综采面为试点,投入1000多万元,20144月经安装调试后正式运行,20145月通过了陕煤化集团公司的验收和中国煤炭工业协会的科技成果鉴定,达到了国际领先水平。其具体做法可归纳为以下“五个创新”:

 

国家安全监管总局办公厅 国家煤矿安监局办公室

 

关于印发陕煤化集团黄陵公司一号煤矿

 

智能化无人开采技术经验材料的通知

 

安监总厅煤行函〔2014191

 

各产煤省、自治区、直辖市及新疆生产建设兵团安全监管局、煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门,各省级煤矿安全监察局,司法部直属煤矿管理局,有关中央企业:

 

最近,国家煤矿安监局行管司会同陕西省安全监管局、陕西煤矿安监局对陕西煤化集团黄陵一号煤矿智能化无人开采技术的具体做法与成功经验进行了调研,形成了《坚持科技引领 推进安全健康发展——陕煤化集团黄陵矿业公司一号煤矿智能化无人开采技术经验总结》。现印发给你们,请结合实际认真学习借鉴,进一步指导推动企业提升机械化、自动化、信息化和智能化水平,以先进科技装备支撑保障煤矿安全生产能力。

 

国家安全监管总局办公厅    国家煤矿安监局办公室

 

                         20141211

 

坚持科技引领  推进安全健康发展

 

——陕煤化集团黄陵矿业公司一号煤矿智能化无人开采技术经验总结

 

国家煤矿安监局行管司 陕西省安全监管局 陕西煤矿安监局

 

(2014年11月28日)

 

黄陵矿业公司隶属于陕西煤业化工集团,始建于19899月,一号煤矿、二号煤矿为主力矿井,生产能力分别为600万吨/年、800万吨/年,已形成煤、化、电、路等产业多元互补的循环经济发展模式。该矿区煤炭储量丰富,煤田总面积549平方公里,地质储量13.4亿吨,可采储量9.6亿吨。矿区煤层赋存稳定、厚度变化较大,煤、油、气共生,开采技术条件较复杂。煤质优良,为低磷、低灰、低硫、中高挥发分、高发热量的二分之一中粘煤、弱粘煤和气煤,是优质的煤化工原料和动力煤。多年来,黄陵矿业公司坚持科学技术是第一生产力,实施科技创新驱动战略,不断提升安全科技装备水平,在综采、大采高综采的基础上,以一号煤矿为试点,成功完成国产综采装备智能化无人开采技术研究与应用,在国内率先实现了地面远程操控采煤,填补了我国煤矿综采工作面智能化无人开采的空白,达到了国际领先水平,是我国煤炭工业开采史上的重大创举,是能源生产领域的技术革新,为建设本质安全型矿井、现代化煤矿企业探索出一条新路子、迈出一大步,具有重要的里程碑式意义。

 

总结黄陵一号煤矿智能化无人开采技术的具体做法与成功经验,可简要概括为“五新、六高、七到位”。

 

一、迎难而上、坚定信心,为开展国产综采装备智能化无人技术研究与应用奠定思想基础

 

黄陵矿业公司采煤技术发展先后经历了房柱式开采、综采、大采高综采三个阶段,主采煤层厚度基本都在2

以上。一号煤矿可采储量3.47亿吨,其中厚度0.8-1.8之间的煤层储量超过1.2

(一)理念创新。回采工作面作业环境差、劳动强度大,是煤矿生产人员密集场所和安全管理的薄弱环节。一号煤矿大胆创新、先行先试,树立“采场零伤害”的安全目标,通过智能化无人开采技术研究应用,实现“无人则安”,确立了“两解放、两提高”的安全理念。“两解放”是把矿工从艰苦危险的环境中解放出来,切实保护从业人员安全健康,体现“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针;把矿工从超强度体力劳动中解放出来,采煤司机在地面远程操控实现煤炭开采,体现“以人为本、安全发展”的改革方向。“两提高”是提高煤炭工业科技装备水平,打造国产民族品牌,增强煤炭行业的自豪感;提高煤矿形象,改变煤矿工人“傻、大、黑、粗”和煤矿企业“脏、乱、险、差”的形象,增强煤矿工人和企业的荣誉感。通过一系列的理念创新,为智能化无人开采营造了良好的文化氛围。

 

(二)技术创新。长期以来,智能化无人开采难以实现的主要原因是,综采装备的自适应、采煤机的工作面煤岩识别、工作面自动调直等核心技术至今没有实现重大突破。因此,一号煤矿结合自身实际,跳出传统思维,联合国内知名煤机企业,共同攻关,创新技术攻关思路,瞄准综采自动化、信息化、智能化、无人化的目标,建立工作面内“有人巡视、无人操作”的技术路线。一是创新了基于煤流系统负荷为决策依据的采煤机、液压支架、刮板输送机动态分析、智能决策控制技术,实现了工作面“一键启停”、采煤机记忆割煤、液压支架全工作面跟机自动化和运输设备智能控制。二是在综采设备自动化的基础上,创新了综采工作面实时跟机全景可视化及远程干预控制技术,解决了设备无法全过程适应工作面地质条件变化的难题。三是探索出了适合黄陵矿业一号煤矿开采特点的22道工序记忆割煤工艺,解决了回刀扫煤不彻底及三角煤截割难题,实现了端头支架自动跟机拉架推溜,并获得了6项国家专利。

 

(三)装备创新。综采装备是实现智能化无人开采的重要保障。为实现安全高效低投入的目标,一号煤矿按照“综采成套装备全部国产化”的思路,联合国内知名煤机装备服务商,发挥集成优势。一是提升走集成配套模式,对所有厂家相关配套设备,统一设计平台和标准,合理布局和优化设计,提高设备可靠性,最大限度发挥设备的协同作用,实现了年产200万吨智能化国产综采设备的成功应用。二是在单机运行和手动操作的基础上,进行了液压支架电液控制系统,采煤机智能记忆截割、智能集成供液、可视化监测系统、设备姿态检测及定位、装备故障诊断系统等有机融合,实现了全工作面设备联动控制。三是建立集监控中心、1000兆工业以太环网、工作面全景视频监控、语音通信、远程控制等为一体的智能化无人开采信息化系统,实现了在地面调度中心远程操控。四是在运行中,职工自主研发采煤机电缆防脱槽装置、煤机摇臂二次负压降尘装置,完成了煤壁视频盲区、远程供液过滤站、采煤机红外线发射器12V电源等11项技术改造。

 

(四)管理创新。智能化综采工作面生产工序由原来的3名煤机司机跟机操作、5名支架工分段跟机拉架,变为1人在地面或顺槽监控中心远程操控;顺槽设备控制由以往的1人就地控制变为远程操控。针对新的生产模式,一号煤矿及时调整管理思路和工作重点,实现“三个改变”。首先,从井下向地面转变。完善顺槽(地面)监控中心操控工艺规程,建立了适应智能化生产需要的生产工序、流程安排和管理规范,对采煤机司机井上操作与井下操作按同等标准结算工资,鼓励职工在地面采煤。其次,从人多向人少转变。智能化生产系统上的每台设备、每个环节都是“牵一发而动全身”。综采队管理重心由劳动组织管理、现场管理向设备管理、系统维护转变,建立检修台账,提高检修质量,保证设备完好率100%。再次,从人工现场操控向智能化远程操控转变。重新修订综采工作面各岗位作业规程,明确规定凡是智能化系统功能范围内的动作,严禁职工手动操作,生产期间人工只允许对系统程序执行不到位的动作进行干预修正,改变职工固有的思维模式,培养职工适应智能化生产的良好习惯。

 

(五)培训创新。智能化工作面对员工培训提出更高要求,必须掌握机电设备、自动化控制、信息网络知识和操作维护等技能。一号煤矿1001面综采队邀请专家教授和厂家工程技术人员开展了

22次专题培训,试验初期该队143名职工,其中高级技师4人、技师4人、大专以上人员10人,占全队人数的12.6%,全面参与了智能化工作面的设计、讨论、安装、调试和验收等各个环节,通过各类培训适应智能化开采的急需。一是强化安装前基础培训,选派主要岗位员工前往设备和软件厂家学习,提前了解和掌握智能化无人采煤的理论知识、技术要点,把建设智能化工作面变成了学习新知识、掌握新技术的“大课堂”。二是强化安装过程中实操培训,采取厂家技术人员现场辅导、高级技师传授操作要领、现场技术研讨、小组技术攻关等多种形式开展现场培训,组织专题知识竞赛和设备安装、故障判断、系统调试技术比武,把工作面安装过程变成了实操技能培训的“练兵场”。三是强化调试过程中系统培训。该综采队详细记录每台设备、每个系统运行履历,对设备调试中出现的问题及时登记,建立设备调试日志,对存在的难题进行研究,提出解决方案、改进建议和完善措施,把工作面调试过程变成了技术会诊的“研究所”。通过培训该队职工素质明显提高,取得科技创新成果20项。

 

三、取得的成效

 

一号煤矿1001智能化无人综采工作面投产以来,整套系统运行稳定可靠,地面远程操控采煤实现了常态化,安全生产和经济社会效益都取得了显著成效。享受着井下一线工资待遇、在地面(顺槽)操作着智能化无人综采装备的职工一致称赞叫好,说什么也不愿再回到原来的跟机作业采煤了。“穿着白衬衣去采煤”在一号煤矿已不是天方夜谭,令黄陵矿区其他综采队职工羡慕不已。与相同开采条件和生产能力的综采工作面相比,具有以下“六高”的特点:

 

(一)安全可靠性高。采煤司机通过地面或顺槽远程操控非常简便,工作面实现了无人跟机作业,现场1人巡检,实现了“少人则安、无人则安”。

 

(二)工程质量高。由于割煤、推溜、移架等生产工艺实现了自动化程序控制,工作面平直畅通、整齐划一,采面直线度可以精确到毫米级,确保了工作面动态达标。

 

(三)企业效益高。1001综采工作面实现单班连续推进8刀半的最高纪录,月均产量17万吨,年生产能力200万吨,回采工效达133/工。工作面作业人员由9人减至1人,仅此一项每年可节约500多万元。

 

(四)资源利用率高。1001综采工作面煤炭资源回收率达98%以上,解决了黄陵矿区较薄的煤层资源呆滞问题,提高了资源利用率。

 

(五)队伍素质高。该项目的实施大大促进了综采队人员素质的提高,涌现出了一批技术骨干和革新能手,如“张胜利割煤精优作业法”、“刘锦集控中心精优作业法”等以员工名字命名的操作流程,泵站司机刘金峰等一批农民协议工成长为熟练掌握智能化无人开采技术的生产骨干。

 

(六)技术装备及国产化率高。1001综采面成套装备自动化率达95%以上,设备国产化率为100%,设备对矿井条件的适应性明显提高,技术装备先进,设备故障率低,成本比国外同类型设备降低一半以上。

 

四、经验与启示

 

黄陵矿业公司一号煤矿国产综采装备智能化无人技术研究与应用的成功经验和深刻启示是“必须坚持七到位”:

 

(一)必须坚持思想解放到位。思想是行动的先导。在困难面前,黄陵矿业公司没有止步、更没有退却,而是解放思想、大胆创新,百尺竿头更进一步,在综采的基础上实现了智能化无人开采,实现了煤炭企业发展的历史性跨越。

 

(二)必须坚持顶层设计到位。凡事预则立,不预则废。黄陵矿业公司把实现国产综采装备智能化无人开采技术作为企业发展升级转型的战略之举,列入重大科技攻关项目,统筹规划,制定方案,划拨专项资金,成立专门领导小组,公司主要领导亲自抓,带头研究解决技术难题,确保了项目有序推进。

 

(三)必须坚持灾害治理到位。黄陵矿区自然灾害较重,水、火、瓦斯、煤尘、顶板以及油型气、油气井“七害”俱全。一号煤矿煤层瓦斯含量8-10 立方米/

吨,绝对瓦斯涌出量139立方米/分钟,水文地质条件属极复杂型。工作面开采前,该矿对水、火、瓦斯、油型气等灾害进行超前治理,确保了工作面回采安全可靠。

 

(四)必须坚持地质保障到位。目前,因设备、技术等条件限制,智能化无人开采对地质、煤层条件有一定要求。一号煤矿1001工作面煤层平缓,倾角05°,厚度1.4-2.2,硬度系数为3

左右,顶、底板为泥质砂岩且较稳定平整,采面长度235,走向长度2271,为实施智能化无人开采提供了地质保障。

 

(五)必须坚持管理到位。智能化无人开采不仅技术装备先进,对管理的精细化也提出了更严要求。近年来,黄陵矿业公司以“三零”(安全零死亡、瓦斯零超限、生产零伤害)为目标,强化“双险双控”(系统风险预控、岗位危险管控)安全管理,推行“五精管理”(精细、精准、精确、精益、精美),开展“双述”(手指口述、岗位描述)活动和“三功两素”(知识功底、专业功力、作业功夫,身心素质、职业素质)训练,为智能化无人开采奠定了坚实基础。

 

(六)必须坚持系统配套到位。智能化无人开采技术离不开机械化、自动化、信息化等高新技术和装备的支撑。近年来,黄陵矿业公司先后对矿井水泵、供电、主运输、防灭火等系统进行了自动化改造,并通过建设数字化矿井,实现了安全生产、综合调度、企业管理等多个系统的联网整合,被评为“国家级两化融合管理体系贯标试点单位”。

 

(七)必须坚持人员培训到位。智能化综采装备必须由一支安全技术素质高,并掌握信息化知识的员工队伍来驾驭。通过一号煤矿实践证明,一般的综采队伍通过厂家技术辅导和安装调试实操培训,完全能够满足智能化无人开采的需要。

 

星星之火,可以燎原。目前,黄陵矿业公司二号煤矿智能化无人开采技术装备正处于设计研制阶段,陕煤化集团对有条件的矿井正在积极推广应用,开创了我国较薄的煤层国产综采成套装备智能化无人开采的先河。推广应用黄陵矿业公司一号煤矿智能化无人开采技术,必将有力推动我国煤矿开采的升级换档,大大提升我国煤机装备制造业国际竞争力,对推进全国煤矿安全生产形势稳定好转和煤炭工业可持续发展具有重要指导意义和示范引领作用。

 

 

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