頭部
青青河边草新视频在线

神東煤炭:向技術要深度 向智能要厚度

作者: 王世雅 陳遙 來源: 神東煤炭 發布時間: 2020-11-13 字號:【

10月12日,國家能源集團神東煤炭第二套5.5米純水液壓支架地面調試成功,提升了防銹防腐等工藝和水處理能力。此前,神東自主研發的世界首套純水液壓支架于2018年12月在錦界煤礦成功投用,不僅節約了噸煤成本、創造單日割煤32刀、2.96萬噸日產新紀錄,而且填補了國內外綜采工作面液壓支架使用純水介質的空白。

今年以來,神東加快智能化建設步伐,推進補連塔煤礦、上灣煤礦、錦界煤礦3個智能礦山示范項目建設,推廣建設10個智能綜采工作面、4個智能化選煤廠、2套智能掘進成套裝備、8類機器人等智能化項目應用。截至8月,神東完成了12個智能綜采工作面的調試工作,平均自動化率達到86.66%。

聚焦薄煤層:為薄煤層采煤設備升級提供技術支撐

6月,神東煤炭薄煤層開采頻傳捷報。國內首個智能化中厚偏薄煤層透明自主割煤工作面(榆家梁煤礦43101工作面)貫通,國內首套等高式采煤設備在石圪臺煤礦22上303-1綜采工作面投入試生產,標志著神東進入薄煤層少人無人、安全高效開采新時期。

薄煤層工作面存在割巖量大、粉塵濃度高、作業環境差、勞動強度大、開采成本高等問題,影響了部分資源的開發利用。目前,神東礦區0.8米至1.3米薄煤層可采儲量9.57億噸,占礦區可采儲量的12.85%。

為攻克薄煤層開采難題,神東多年前就開始了薄煤層的安全高效開采研究。2016年,他們組織專業技術人員赴國外考察等高式采煤裝備及應用情況,并著手研究1.0米至1.3米薄煤層智能化開采問題。2017年,神東就開始從薄煤層等高式設備選型、開采工藝、巷道開拓、斷面規格、開采成本等方面進行論證,制定了薄煤層5年開采規劃。2018年,神東煤炭與波蘭柯派克斯公司就薄煤層采煤設備進行交流,同時與國內多個企業共同研究確定了薄煤層等高裝備的工藝、設計方案、技術參數。

2020年7月,國內首套薄煤層等高式智能綜采工作面在石圪臺礦22上303-1面安裝完畢并投入生產。該綜采工作面長度253.41米,推進長度603.25米,煤層傾角1度至3度,厚度0.9米至1.8米。工作面配備的等高式采煤機,由刨煤機鏈牽引系統配采煤機截割滾筒,機身無行走裝置和電控系統,單電機驅動兩個截割滾筒。

“這套設備最大的特點就是機身短小、截割功率大。設備取消了搖臂,由單電機驅動兩個截割滾筒,滾筒多高,割下去就是多高。并且,咱們這種是垂直進刀,在順槽整體推進一個截深,減少了割三角煤的時間。”石圪臺煤礦綜采二隊副隊長安樹峰說。

該工作面自動化生產過程中,綜采隊員們可以在集控室調整支架狀態、工作面起伏變化、采高、割煤速度等。利用配套的智能巡檢機器人、三維激光掃描、慣導和視頻監控系統,采煤機司機和巡視工無需跟機操作,便可實現在距離工作面400米之外的順槽內遠程操控。

“在自動化模式下,采煤機生產速度達到每分鐘10米,工作面垂直進刀時間一分鐘左右。同傳統斜切進刀工藝相比,生產效率提升了20%以上。在安全高效生產模式下,最低采高可達1.2米,并且仍能保持支架和采煤機0.3米的安全間隙,解決了神東礦區淺埋深礦壓大的問題。”安樹峰表示。

國內首個智能化中厚偏薄煤層透明自主割煤工作面——榆家梁煤礦43101工作面的貫通,解決了長期存在的煤巖無法識別的難題,有力推動了神東礦區大型采煤裝備的國產化進程。在工作面煤層硬度大、初采割底量大的情況下,神東創造性地使用雙電機彎搖臂直齒傳動方式煤機搖臂,為國產化薄煤層采煤設備升級提供了技術支撐。

榆家梁煤礦相關負責人表示,工作面配有特種機器人代人巡檢,初步實現了工作面的無人化開采,為國內外薄煤層和較薄煤層開采提供了依據和經驗。設備自動化率由85%提升至綜合自動化率95%以上,且持續保持穩定。

神東煤炭相關負責人表示,石圪臺煤礦等高式開采裝備、榆家梁煤礦43101薄煤層智能綜采工作面,為神東礦區薄煤層安全、高效開采提供了借鑒經驗。下一步,神東將根據該工作面的開采經驗,結合無煤柱開采和智能開采技術,進一步研究減少勞動力投入,降低掘進率,提高資源回收率的方法。

全面信息化:通往智能礦山示范樣板的路徑

作為智能礦山示范項目建設之一,上灣煤礦制定了《上灣煤礦智能礦山建設實施方案》,依靠培養和引進科技人才、搭建創新工作室、創領QC小組等科技平臺、完善科技創新激勵機制,有序推進8.8米智能超大采高綜采成套裝備研發與示范工程、上灣煤礦智能礦山示范工程建設項目等科技項目。

“上灣煤礦的智慧礦山建設主要從兩個方面入手,一是按生產系統分類,主要有主運輸系統、供電系統、供排水系統、智能綜采工作面、輔助運輸系統等方面;二是按平臺進行建設,主要有區域中央自動化系統、生產數據管理平臺等。”上灣煤礦信息化自動化主管沈飛介紹了該礦智能化建設的進展。

2014年,該礦井下萬兆工業以太環網建起并投入運行,這為智能礦山建設打下基礎。以主運輸系統為例,為達到主運膠帶機無人值守、地面遠程集中監測控制,上灣煤礦通過打造視頻智能識別系統、設備管理與智能分析系統、鋼絲繩輸送帶無損檢測系統、智能除鐵器、油脂在線監測系統、順槽帶扣運行情況監測系統來實現。

“我們在膠帶機頭卸載點、張緊部、驅動部、機尾落料點、除鐵器安裝點、順槽皮帶與集運皮帶搭接點等地點安裝了高清攝像儀,識別皮帶堆煤、跑偏、灑煤等異常圖像,發現異常時推送報警信息或停機;在主運系統電機、減速器、滾筒、驅動鏈輪上加設振動、溫度等傳感器,實現實時在線點檢,取代人工定時點檢。”沈飛表示。

在智能綜采工作面建設上,上灣煤礦已實現綜采成套重要設備的智能控制和故障預警。通過遠程控制采煤機、三機、泵站、液壓支架等設備,實現智能割煤、刮板機智能化運行、智能供液、智能支護等功能。基于檢測到的數據,集控平臺能夠自動識別環境參數,智能預警危險區域,實現采面設備的智能控制。如今,上灣煤礦12306綜采面已實現上述功能。

“數據采集的意義很大,正是依靠源源不斷數據的積累,我們才建立起設備的特定模型來指導生產和設備檢修。”沈飛表示。

如今,該礦正在12402工作面測試智能分析專家決策系統。通過該決策系統,上灣煤礦可以分析設備監測數據,建立專家決策系統模型及相應的預警、干預、協同控制策略;根據采煤機搖臂振動、切割電流等監測參數,系統通過自學記憶方式判斷煤和巖石等。

截至目前,上灣煤礦已成功實施綜采設備集中控制、采煤機自動割煤、支架自動跟機拉架、主運輸系統無人值守等21個項目,礦井智能化建設取得突破性進展。

同為神東煤炭智能礦山建設單位的補連塔煤礦制定了智能礦山建設實施方案等,成立了以機電礦長為組長的智能礦山建設執行領導組,設立4名專職人員組成智能礦山建設執行組,梳理并總結出智能礦山項目10大類149項。項目涉及綜采、掘進、主運輸、輔助運輸、供電、通風、供排水、安全環保、大數據等各大系統,重點包括智能化工作面建設、研發推廣礦用機器人、升級智能礦山應用平臺、建設智能礦山標準體系等建設內容。

目前,該礦智能礦山項目已實現主運皮帶及零星排水點的區域集中控制,5個掘進工作面、11條皮帶工作面的遠程啟停,加壓泵房、中轉水倉排水系統的自動啟停、均衡排水,壓風機房的智能啟停功能。

拓寬智能面:推動智能礦山建設向深度發力

從2014年提出智能化選煤廠概念后,神東洗選中心上灣選煤廠以《設備運行及能效管理系統》為核心,在智能感知層、智能控制層和智能決策層面開展基礎研究和應用實踐,目前已形成選煤廠智能化建設成套技術,實現了生產組織架構的重大變革,區域巡視向無人值守轉變、調度室移動集中控制轉變、人工數據采集向系統自動采集轉變等。

“我們選煤廠智能化建設的總體思路分為三個方面。第一部分我們叫做精準感知,主要包括生產環境、工藝系統和生產設備的感知。第二部分是智能診斷與控制,包括智能分選及加藥系統、設備移動控制系統、設備智能管理系統、智能裝車系統等。第三部分為智能決策,有選煤生產組織智能決策、選煤廠內部市場化結算、選煤作業成本智能決策。通過生產過程精準感知與控制技術、生產設備的精準感知與控制技術、AI智能決策、控制和感知,打造一個智慧選煤廠。”上灣選煤廠工藝煤質管理員張新元對記者說。

目前,上灣選煤廠安裝設備狀態感知裝置700余個。基于這些在線傳感器,上灣選煤廠開發了在線檢測分析系統,實時采集設備運行數據,設定報警越線值。當實時數據超過設定值時,便會觸發報警。截至目前,系統共計推送報警83次,經選煤廠人員現場排查,有效避免設備事故隱患36起。

數據顯示,通過智能化實施應用,上灣選煤廠年電力消耗減少了8%以上,生產效率提升5%,日均生產時間縮短1小時,煤質穩定率提高了12%,職工接觸粉塵、噪聲的時間每天減少240小時。

在智能掘進上,神東煤炭建成的國內首個智能連掘系統,集成了激光自動跟蹤技術,實現移動實時定位,結合慣性導航定向技術,定位精度可達20毫米;集成了5G技術,實時傳輸狀態參數和視頻畫面,實現自動割煤+遠程干預。

此外,神東對作業機器人和巡檢機器人進行研究攻關,覆蓋5大類煤礦機器人研發與應用,并取得關鍵性突破。目前,在用機器人總計21種、64臺套。

以綜采工作面3類機器人為例,神東通過整合液壓支架機器人群、采煤機機器人、超前支護機器人、工作面巡檢機器人、自動拖纜機器人等,集成了慣性導航、激光掃描、三維建模等先進技術,實現了機器人群協同智能無人開采。此外,連掘機器人、鉆錨機器人、噴漿機器人、管路安裝機器人、皮帶機飛行巡檢機器人、危險氣體巡檢機器人、機器狗等7種均為神東首次在煤炭行業應用。

從7米、8米到8.8米采高,從多人低效到少人,再到無人值守,從引進國際先進設備到自主研發與制造國產設備,再到創造性研發國際一流生產裝備,神東煤炭科技創新能力正不斷躍升,引領我國智能化建設邁上新臺階。

腳部
X
  • 2