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煤礦智能化發展“不平衡”問題突出

 
2021/7/14
 

日前,國家能源局、國家礦山安全監察局印發《煤礦智能化建設指南(2021版)》要求,“科學規范有序開展煤礦智能化建設,加快建成一批多種類型、不同模式的智能化煤礦”。針對我國煤礦智能化建設基礎與生產條件復雜多樣、發展不平衡不充分等現狀,《指南》面向井工煤礦、露天煤礦及選煤廠等對象,分別提出技術路徑、建設要求,并將通過分類建設與分級達標相結合等方式,因礦施策、培育典型。

自去年2月,國家發改委等八部委聯合發布《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》以來,多地紛紛掀起建設浪潮。目前,首批71處示范礦井啟動建設,部分先行先試煤礦取得初步成效。但據中國工程院院士王國法表示,我國煤礦智能化發展還存在多個“不平衡”,不同煤層賦存條件導致技術路徑、難易程度、效果等均不相同,為全面推行智能化埋下“堵點”。

“我們是早年的小木屋,千萬噸級礦井從一開始就建成高樓大廈”

“無人跟進作業、有人安全巡視、地面遠程操控”,在晉能控股集團塔山煤礦早已不是新鮮事兒。坐在地面調度中心,綜采隊機電副隊長曹平點擊“一鍵啟動”,通過大屏幕,即可看到井下各類設備運轉起來。“各巡視人員請注意,智能化采煤遠控模式現在開啟”——在中間的主屏幕上,監測數據不斷跳動,兩旁幾十塊小屏幕實時顯示井下不同區域的場景。

塔山煤礦是“十一五”期間我國建成的首個千萬噸級現代化礦井,現已構建起一大平臺、十大系統、27個子系統的智能化礦山雛形,涵蓋全面感知、5G傳輸、自主決策、協同控制等功能。“礦井基本實現回采、掘進、運輸、通風、供電等過程的自動化、智能化運行,探索出了以數據決策為導向的全新生產管理模式,跨出機械化換人、自動化減人的一大步。”曹平稱。

約30公里外的晉華宮礦,同屬于晉能控股集團,這里的智能化綜采工作面于去年底剛剛投產,今年計劃建成首個智能化掘進工作面。“下一步全面實現智能化,在目前單班25人的基礎上,一個班可減少20人左右,真正實現減人提效。”該礦總工程師張曉東稱。

張曉東同時坦言,作為一座有著60多年開采歷史的老礦井,推行智能化建設難度更大。“晉華宮礦先后經歷刀柱式采煤、壁式采煤等傳統方式,直到2011年才首次實現大采高一次采全厚采煤方法。就像蓋房子,我們是早年的小木屋,千萬噸級礦井從一開始就建成高樓大廈,井下條件千差萬別,基礎設施也不一樣。”

張曉東舉例,同樣是5G下井,現代化礦井條件相對較好,為基站安裝打下良好基礎,在老礦井找一處合適區域卻不那么容易。“同樣的設備,到了我們這里安裝條件更加苛刻,實施起來任務更加艱巨。”

存在軟件與硬件、投入與產出、技術需求與開發等多項不平衡

上述對比,正是智能化發展“不平衡”的一個縮影。王國法表示,由于不同礦井的煤層賦存條件差異較大,建設基礎首先存在不平衡。“西部晉陜蒙大型煤炭基地煤層賦存條件較好,礦井經濟效益好,智能化投入較大,基礎較好。西南云貴川礦區的煤層賦存條件復雜,礦井產量低,經濟效益較差,建設基礎相對薄弱。”

記者了解到,受此影響,西部大型礦區智能化開采技術、裝備相對成熟,人才儲備相對豐富,智能化建設速度快、效果好。而中東部、西南部礦區智能化開采技術與裝備的適應性較差,高端技術人才匱乏,建設速度緩慢、效果較差。 

此外,“不平衡”還體現在硬件與軟件、投入與產出等方面。王國法指出,為提高智能化水平,決策層更傾向于采購高性能計算機、布設萬兆以太網環網、購置進口采掘裝備等硬件設施,但對于相關軟件開發、大數據中心建設、智能化綜合管控平臺建設等投入相對不足,導致軟件開發速度明顯滯后于硬件功能,造成設備性能難以發揮、計算資源與網絡資源浪費等,反過來對智能化發展形成制約。

“開展全面智能化建設需要投入大量的資金、人力、物力資源,需要高素質的技術人員支撐。部分礦區取得了一定的技術、經濟與社會效益,但大部分礦井的投入產出比明顯較低,導致建設意愿不強烈。”王國法稱。

中國礦業大學礦業工程學院王方田告訴記者,越是條件復雜、災害嚴重的礦井,實際越需要采用先進的智能化技術,以實現減人提效、安全開采。但現有技術在煤層賦存條件相對簡單的礦井,使用效果較好,智能化技術與裝備對復雜條件的適應性還不夠強。“比如,精準地質探測、智能快速掘進、復雜條件智能綜采等,都是目前需要克服的難題。技術需求與開發之間的不平衡值得關注。”

凝練出一批可復制的模式、經驗,逐步向類似條件礦井推廣應用

多位專家一致表示,煤礦智能化建設不可一蹴而就,是一項久久為功的長期任務。“業內已建成多個具有不同特色的智能化采煤工作面,掘進工作面也在開展多種新型設備的應用實驗。多種模式并存,是當前智能化建設的發展途徑。”中國煤炭工業協會副會長劉峰表示。

劉峰認為,我國煤礦智能化發展尚處于示范培育階段。針對不同礦區的開采地質條件、復雜程度,以及企業智能化建設基礎參差不齊等現狀,應當因礦施策,示范先行,在智能化采煤工作面取得突破后,繼續推進生產輔助系統的遠程監控、無人值守以及智能掘進工作面等研發。

王方田提出,面對多個“不平衡”,政策制定者與決策者應實事求是、不盲目指揮、不“一刀切”。煤炭企業應以提升煤礦智能化水平為己任,根據實際地質、生產等條件提出具體需求,加大對智能化采掘科技項目的投入,使得智能采掘裝備更好地適應特定條件。裝備企業積極推進相關設備的研發與應用,從小處著手解決制約智能采礦發展的關鍵科學問題。“煤礦智能化發展是一項系統工程,需要政策激勵、裝備投入、技術創新、管理科學等多個環節支撐。不同煤礦條件差異大、技術管理積累不等,操之過急予以推廣,易造成投入過大、加重企業負擔,形成前期一陣風、后期發展乏力的局面。”

王國法也稱,破解“痛點”既需要理論、技術、裝備、管理模式等一系列創新,也離不開保障措施。對此,建議分區域、煤層賦存條件、技術基礎、發展現狀等,制定煤礦智能綠色中長期發展戰略及分階段發展目標和任務。堅持典型示范與全面推進相結合,建成智能綠色示范煤礦,凝練出一批可復制推廣的智能綠色開采模式、技術裝備、管理經驗等,逐步向類似條件礦井進行推廣應用。

中國能源報 作者:記者 朱妍

 
 
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