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“蛟龙翻浪” 冲出井下煤之变

来源:人民网

时间:2023-11-09

置身煤海,“蛟龙”开路,是所有煤炭人的梦想。

1982年,一位20岁刚出头的中国矿业大学毕业生到煤矿实习。

井下,近百人挤在窄小的空间里,靠原始的“打眼放炮”手工开采,劳动强度大、作业环境差,用工人自己的话形容,那就是“四块石头夹着一块肉。”

此情此景,给初出课堂的他带来强烈震撼。年轻的小伙子下定决心,一定要用自己所学,改善井下工人的作业环境。

2014年,一套创下稳定围岩单月进尺3088米世界纪录的“煤海蛟龙”横空出世。2023年,“煤海蛟龙”4.0升级换新。

曾经的少年,正是“煤海蛟龙”总设计师、中国煤炭科工集团首席科学家王虹。

工欲善其事,必先利其器。1978年,全国煤炭产量6.18亿吨,2022年,这个数字是45.6亿吨,煤炭产量的跨越式提升离不开煤机技术的革新。

传统的煤炭开采,掘进、支护、运输三者分离,设备多、调度慢、井下操作人员多。“煤海蛟龙”把三者有机整合在一起,破解了掘进、支护、运输不能平行作业的世界级难题,为煤炭行业带来新气象、新变化。

能效之变

秋冬交替,陕北高原透出寒意。

500米井下,79米“长龙”盘踞。

黄陵矿业二号煤矿217智能掘进工作面,8名工人组成一个班组进行煤炭开采。

“以前掘进作业每个班至少要18个人,现在只需8、9个人,有了地面远程操作系统,下井人数比原来少多了。”煤矿副总经理杨波说。

2021年,成套化“煤海蛟龙”设备在黄陵矿业组装调试。(黄陵矿业二号煤矿供图)

在人员做“减法”的同时,能效在做“加法”。黄陵矿业二号煤矿属于高瓦斯中厚煤层矿井,在这样的地质条件下,传统掘进月进尺最高在200多米,而现在可以稳定在550米。

掘进二队队长常哲告诉记者,有了“煤海蛟龙”辅助,月进尺普遍比原来提升2到3倍,像黄陵这样的复杂地质条件也能提升1倍以上,可以有效缓解矿井生产接续紧张,腾出更多时间进行备采工作面瓦斯治理,为采煤创造安全环境。

常哲提到的“矿井生产接续紧张”,也称为“采掘失调”。简单来说,掘进与采煤是煤矿生产的两个基本环节。掘进先行,采掘合理配合,煤矿才能正常运转。如果掘进工程滞后,不能准备出足量的采煤工作面,将造成生产被动、产量下降的状况。

目前,我国有4000多处煤矿,每年新掘进巷道总长超过1万公里。任何掘进技术上的小改进,辐射到行业,都能带来巨大改变。

在“割得动”“支得住”的同时,要实现“掘得快”。“提高掘进效率,更新快掘技术,这个问题不能忽视,也不能绕着走。”王虹说。

随着钻锚一体化技术的突破、自动施工和自动控制系统的运用,“煤海蛟龙”不断刷新掘进速度。2022年3月,复杂围岩条件下,实现月进尺856米。2022年5月,中等稳定围岩条件下,实现月进尺2086米。

王虹表示,黄陵矿业二号煤矿井下的这条“长龙”,并不是固定形态,所谓“有什么马配什么鞍”,技术人员也会根据地质条件进行组装配套,目前“煤海蛟龙”最长可以达到200多米。

“煤海蛟龙”3.0版本适用范围就拓展到了中等稳定围岩及较复杂围岩,而且不仅仅是煤矿,金矿、钾矿等矿藏,水利建设、隧道挖掘等领域,“煤海蛟龙”也能施展拳脚。

安全之变

煤机技术人员与煤矿工人的关系是那样紧密。

王虹讲起一件往事,上世纪末,在研发EBJ-120TP型掘进机时,需要收集大量资料。原平顶山一矿开拓区工人蔡子章是个有心人,他将曾经试用过的许多国外掘进机的优缺点、工艺,留心整理下来,还把工人们在井下多年工作积攒的经验、遇到的问题一一讲给研发团队,在我们对国外先进设备知之甚少的时候,这些情况和数据,是何等珍贵……

掘进机下线,被命名为“EBJ-120TP”,其中的“T”代表研发单位中国煤炭科工集团太原研究院,“P”就代表着平顶山一矿。

曾经,EBJ-120TP型掘进机引领风潮,今天,更多煤机新面孔发光发热。

走进太原研究院彩虹基地生产车间,一台台装配了“钢筋铁骨”的大块头,将行走于其间的人衬得很小。

2022年,山西原煤产量迈入10亿吨大关,每天约有23万名煤炭产业工人奋战在生产一线。滚滚“乌金”点亮万家灯火,煤矿工人要付出汗水、健康,有时甚至是生命。

煤矿工人操控“煤海蛟龙”进行巷道掘进。(黄陵矿业二号煤矿供图)

威胁井下安全的水、火、瓦斯、煤尘、顶板被称为“五害”。1978年全国煤矿平均百万吨死亡率9.713,2022年下降到0.054,让工人远离危险,弃用人海战术,采用现代化设备,势在必行。

今年,“煤海蛟龙”升级到4.0版本,智能化提升安全感。通过集群控制,设备配备了一键启停、自主行走、远程截割等功能,工人在井下作业可以更踏实了。

太原研究院智能控制技术分院工程师王德光用3个特点概括最新一代的 “煤海蛟龙”。

——工人距离操作设备越来越远。从站在设备上,到拉开距离通过遥控,再到后移至工作面500米以上的集中控制室操控。现在,工人在地面,甚至在云端也能对设备进行操作。

——井下导航系统越来越精。经过几次迭代,最终选定了惯性导航技术作为“煤海蛟龙”的视力支撑,茫茫煤海也能精确定向。

——设备控制系统越来越准。煤机设备轻则几十吨,重则上百吨,大量智能感知系统、路径算法和精确控制方法,5G、大数据、云计算等新兴技术准确掌控着“煤海蛟龙”的一举一动。

观念之变

记者问王虹总设计师,面对竞争激烈的世界煤机行业,“煤海蛟龙”的“护城河”是什么?

“没有哪种‘护城河’永远宽阔,如果有的话,那就是不断破旧、创新迭代!”

太原研究院彩虹基地生产车间陈列的巷道掘进装备。人民网记者 焦搏文摄

在太原研究院,首台、首套、首例;填补国内空白、攻克世界级科技难题的字眼被反复提及。“基础研究、核心元部件的攻关,不做是不行的。”太原研究院党委副书记、总经理宋德军说得坚定。

2022年,国内首个矿用导航技术实验室在此建立,试验室聚焦矿井少人化、无人化研究方向,立志攻克“卡脖子”技术。“一个办法不行就再想一个。”“一定解决这个难题。”“不让问题见到第二天的太阳。”在与科研人员交流过程中,新一辈煤炭人身上依旧闪耀着老一辈煤炭人“特别能战斗”的精神光芒。

“煤海蛟龙”掘进头智能化产线。人民网记者 焦搏文摄

作为山西省重点培育的高端装备制造产业链“链主”企业,太原研究院也发力带动上下游企业汇聚。以机械结构件为例,省内就能满足约三分之一的供货需求,链上企业随之发展壮大。一些高端液压、电气元部件,一开始主要从欧美等国家采购,近几年已在国内培养了一批供应商。

论分量,也要看成色。宋德军说,“客观来讲,国内供应商还是提供基础的元部件多。但我们相信,供应商是培养出来的,我们非常愿意将数据、技术与优质供应商共享,实现协同创新,链上共赢。”

图强意纵横,煤海炼蛟龙。

“矿井智能化、无人化是时代机遇,作为国资央企,我们将以国家使命为牵引,以市场为导向,力争实现行业核心技术自主,靠差异化取胜。”宋德军信心十足。


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