2018，向科技興煤再出發(fā)

2018，向科技興煤再出發(fā)

新時代是奮斗者的時代

新年伊始，煤炭人總有些新期待，對工作、對生活、對礦區(qū)，包括對支撐行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的煤炭科技。

過去幾年，煤炭人勠力同心，科技興煤決心之大、力度之大、成效之大前所未有，煤炭綠色開發(fā)與清潔利用水平大幅度提高，黑色煤炭搖身一變成為綠色資源。一代代煤炭人擺脫“傻大黑粗”的心愿不再是空中樓閣，“機(jī)械化換人、自動化減人”成效明顯，煤炭人比歷史上任何時候都更加堅信“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”。

發(fā)展現(xiàn)代煤炭工業(yè)，根本出路在科技、關(guān)鍵在人才。2018年，又將有一大批科技項(xiàng)目陸續(xù)實(shí)施，為煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

同時，鑒于煤炭開采面對的是未知的、不確定性極高的自然世界，我國礦井開采深度逐年增加、開采煤層賦存條件趨向復(fù)雜、生態(tài)文明理念日益深入人心，所以煤炭人面對的形勢依然嚴(yán)峻，科技興煤路上仍會遭遇各種新困難、新挑戰(zhàn)。

新時代是奮斗者的時代，幸福都是奮斗出來的。唯有勠力同心，攻堅克難，不馳于空想、不騖于虛聲，一步一個腳印，踏實(shí)走好腳下每一步，才能使科技興煤在煤炭行業(yè)真正內(nèi)化于心、外化于行，確保煤炭工業(yè)成為有奔頭的產(chǎn)業(yè)，礦工成為體面的職業(yè)，礦區(qū)成為安居樂業(yè)的美麗家園。

為了讓科技興煤之路走得更穩(wěn)、更快，《中國煤炭報》特邀地勘、采煤、建井、安全、煤機(jī)、選煤等領(lǐng)域知名專家、一線技術(shù)工人，暢談他們期盼的煤炭科技，為奔向更好的明天鼓勁加油！

王雙明

中國工程院院士王雙明

為清潔采煤提供地質(zhì)保障

2018年，是黨的十九大召開后的開局之年，也是改革開放40周年。作為煤炭資源與地質(zhì)勘查領(lǐng)域的一名工程技術(shù)老兵，我期盼煤炭資源與地質(zhì)勘查科學(xué)技術(shù)在2018年取得新進(jìn)展，為煤炭安全綠色開采、清潔高效利用提供地質(zhì)技術(shù)保障，為貫徹落實(shí)黨的十九大提出的推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命作出新貢獻(xiàn)。

地質(zhì)勘查是煤炭工業(yè)的基礎(chǔ)。1949年以來，我國先后開展了3次全國煤田預(yù)測工作，揭示了中國煤炭資源的總體分布規(guī)律和煤炭資源總量，建立了中國煤地質(zhì)學(xué)理論，為國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了資源基礎(chǔ)。改革開放以來，煤炭資源勘查圍繞煤炭工業(yè)戰(zhàn)略西移重大需求，建立了地球物理勘探和鉆探相結(jié)合的綜合勘查技術(shù)體系，為國家大型煤炭基地規(guī)劃建設(shè)提供了資源保障，支撐了改革開放后中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對煤炭需求的快速增長。

受中國富煤、少油，缺氣能源資源稟賦特點(diǎn)制約，煤炭資源作為基礎(chǔ)能源的地位短時間內(nèi)難以改變。按照黨的十九大提出的“兩個百年”奮斗目標(biāo)和生態(tài)文明建設(shè)總體要求，煤炭工業(yè)必須由高速增長轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展，煤炭資源勘查工作必須由以發(fā)現(xiàn)和查明煤炭資源為主要任務(wù)轉(zhuǎn)變到保障安全綠色開采、清潔高效利用上來。

2018年，期盼在煤炭資源勘查領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)以下突破：圍繞西部水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境脆弱、地表?xiàng)l件復(fù)雜的特點(diǎn)，發(fā)展能查明煤炭資源富集區(qū)煤、水、地表生態(tài)系統(tǒng)空間賦存特點(diǎn)和規(guī)律的高效高精度勘查技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種勘查技術(shù)相融合；創(chuàng)新能實(shí)現(xiàn)礦井采掘過程連續(xù)超前探測的地球物理勘查和成像技術(shù)；突破以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的三維地質(zhì)建模技術(shù)，為建設(shè)數(shù)字礦山、透明礦井和智能化無人開采提供地質(zhì)技術(shù)支撐。

王國法

中國工程院院士王國法

裝備更智能礦山更智慧

2018年，期盼煤炭智能化采掘技術(shù)裝備和智慧礦山技術(shù)創(chuàng)新取得新進(jìn)展、新突破，裝備更智能、礦山更智慧。

以“煤礦千米深井工作面圍巖控制及智能開采技術(shù)”和“煤礦智能開采安全技術(shù)與裝備研發(fā)”兩個“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目為依托，在井下工作面高精度三維動態(tài)地質(zhì)模型構(gòu)建、圍巖狀態(tài)感知、開采裝備智能控制、工作面開采條件實(shí)時預(yù)測及處置、地理信息系統(tǒng)和設(shè)備定位、智能化開采控制技術(shù)及裝備、工作面支護(hù)、割煤和運(yùn)輸三大系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)智能推進(jìn)等技術(shù)方面取得初步成果，研發(fā)支護(hù)設(shè)備群組協(xié)同控制系統(tǒng)和智能化支護(hù)裝備，建立工作面多信息融合的圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測預(yù)警平臺和基于大數(shù)據(jù)的智能開采效能與安全分析決策系統(tǒng)，為工作面智能化開采創(chuàng)造條件。

2018年，期盼啟動實(shí)施硬煤特厚煤層超大采高智能化綜放成套技術(shù)和裝備研發(fā)，陜西、內(nèi)蒙古重點(diǎn)礦區(qū)薄煤層智能化高效綜采成套技術(shù)和裝備研發(fā)，中厚煤層年產(chǎn)千萬噸綜采智能化成套技術(shù)和裝備研發(fā)，鄂爾多斯盆地深井安全高效開采成套技術(shù)和裝備研發(fā)；加快智能化快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備的研發(fā)與推廣。

2018年，期盼清晰規(guī)劃出智慧煤礦2025年情景目標(biāo)和技術(shù)體系架構(gòu)，在基于北斗系統(tǒng)的精準(zhǔn)地質(zhì)信息系統(tǒng)、智能礦井通風(fēng)排運(yùn)系統(tǒng)、危險源智能預(yù)警和消災(zāi)系統(tǒng)、智能快速掘進(jìn)和采準(zhǔn)系統(tǒng)、機(jī)器人化智能開采系統(tǒng)、礦井全工位設(shè)備設(shè)施健康智能管理系統(tǒng)、礦山綠色開發(fā)與生態(tài)再造系統(tǒng)、智慧煤礦集中管理系統(tǒng)等八大系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新方面取得新成果，以便早日實(shí)現(xiàn)裝備更智能、礦山更智慧。

劉志強(qiáng)

煤礦深井建設(shè)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室主任劉志強(qiáng)

鑿井不下井實(shí)現(xiàn)建井夢

在幾百米深的井筒內(nèi)，鑿井作業(yè)人員在泥里、水里、高噪音和粉塵環(huán)境下，艱辛地進(jìn)行鉆眼、裝藥、爆破、出渣、砌壁等作業(yè)，極易得職業(yè)病。作為建井科研人員，我感到心酸。

2018年，希望各種智能鑿井裝備的出現(xiàn)，能大大減少鑿井作業(yè)人員的數(shù)量，降低鑿井作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，并顯著改善他們的作業(yè)環(huán)境。

期盼能研制出地面遙控炮眼鉆鑿、定量裝藥、巖渣自動裝運(yùn)、鋼筋綁扎、井壁澆筑的智能自適應(yīng)多功能鑿井機(jī)器人；研制出本安型無線起爆雷管，滿足裝藥機(jī)器人裝藥和雷管的布設(shè)要求，網(wǎng)絡(luò)控制精確延時起爆，提高爆破破巖效率。

2018年，希望可控的機(jī)械破巖代替爆破破巖更進(jìn)一步，解決好“破巖和防止巖石破壞”這一矛盾，實(shí)現(xiàn)“鑿井不下井”的終極目標(biāo)。

2018年，期盼全地面機(jī)械化的鉆井法鑿井技術(shù)在西部弱膠結(jié)巖層井筒取得突破，借助新型破巖滾刀、高效排渣鉆頭等提高鉆進(jìn)速度；反井鉆機(jī)鉆井適用范圍更加廣泛，突破導(dǎo)孔偏斜控制難題，借助耐磨新材料綜合提高滾刀壽命，在解決煤礦井筒工程問題的同時，放眼我國礦山及地下工程建設(shè)各個領(lǐng)域，將煤礦的先進(jìn)技術(shù)及裝備，應(yīng)用于隧道、發(fā)電、廢料儲存等領(lǐng)域。

期盼下排渣式豎井掘進(jìn)機(jī)達(dá)到工業(yè)性應(yīng)用水平，上排渣式豎井掘進(jìn)機(jī)開始研發(fā)；支護(hù)掘進(jìn)一體化潛孔式豎井掘進(jìn)機(jī)、高效建設(shè)豎井式地下停車場，可為解決城市停車難題提供新思路，同時帶動城市管廊、地鐵以及海綿城市地下空間豎井施工技術(shù)裝備水平提升。通過建井技術(shù)變革，促進(jìn)地下工程施工技術(shù)進(jìn)步。

周福寶

中國礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院院長周福寶

更多煤礦能實(shí)現(xiàn)綠色掘進(jìn)

部分煤礦井下綜掘工作面粉塵濃度非常高，采用傳統(tǒng)手段降塵效果不理想，生產(chǎn)過程中每立方米空氣里含有上百毫克呼吸性粉塵是常事。粉塵，一方面存在爆炸隱患，另一方面極易誘發(fā)工人塵肺病。為此，2018年，期盼更多煤礦能實(shí)現(xiàn)綠色掘進(jìn)。

綠色掘進(jìn)，是指掘進(jìn)過程中，通過技術(shù)進(jìn)步和科學(xué)管理，最大限度降低粉塵濃度、節(jié)約水資源，保障作業(yè)人員身心健康的掘進(jìn)施工。

近年來，我所在的團(tuán)隊以此理念為指導(dǎo)，開展了綜掘工作面通風(fēng)過濾降塵理論與新技術(shù)研究，揭示了煤塵含水和空氣噴霧對煤塵過濾的影響規(guī)律，提出了改善脈沖噴吹流場的方法，建立了脈沖清灰最優(yōu)參數(shù)模型，形成了綜掘工作面干法過濾降塵的理論與設(shè)計方法。

以上述理論研究為基礎(chǔ)，我們研發(fā)了高精度金屬基濾筒，徹底解決了傳統(tǒng)濾筒不阻燃、不抗靜電的矛盾，同時顯著提高了濾筒的使用壽命；設(shè)計了智能脈沖噴吹清灰裝置，有效提高了清灰效率，解決了濾筒糊袋問題；開發(fā)了與掘進(jìn)機(jī)配套使用的干式過濾除塵技術(shù)與配套工藝系統(tǒng)。

上述裝備在冀中股份公司葛泉煤礦煤巷和淮南礦業(yè)集團(tuán)丁集煤礦巖巷應(yīng)用，綜掘工作面除塵率高達(dá)95%以上，掘進(jìn)機(jī)后方30米以外粉塵濃度近零排放，工人可直接在后方巷道就餐和休息。中國煤礦塵肺病防治基金會多次組織專家到現(xiàn)場考察，建議推廣該技術(shù)，從源頭上預(yù)防塵肺病。

2018年，盼望更多煤礦能用上這項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)綠色掘進(jìn)。

趙樹彥

北京國華科技集團(tuán)董事長兼總工程師趙樹彥

選煤實(shí)現(xiàn)七大技術(shù)突破

考慮到我國選煤廠的發(fā)展方向?yàn)椤案咝?、簡化、大型、智能”?018年，期盼選煤科技取得以下七方面技術(shù)突破。

一是高精度選煤方法取得長足進(jìn)步，以滿足用戶對質(zhì)量要求的不斷提高。1毫米以上粗粒煤重介質(zhì)旋流器在保持高分選精度的同時，單機(jī)處理能力突破1750噸/小時，入料粒度上限突破250毫米，徹底淘汰淺槽重介質(zhì)分選機(jī)；1毫米至0.1毫米粗煤泥重介質(zhì)旋流器的分選精度提高30%以上，處理能力成倍提高；0.3毫米以下細(xì)粒煤浮選機(jī)的分選精度提高10%以上，單機(jī)處理能力成倍提高。

二是進(jìn)一步簡化高精度選煤工藝，主要針對動力煤。淘汰塊末煤分級洗選、預(yù)先排矸和預(yù)先脫泥工藝，成倍簡化動力煤洗選工藝環(huán)節(jié)，將全部入選的動力煤選煤廠的投資降低30%以上，運(yùn)營費(fèi)用降低20%以上。

三是選煤系統(tǒng)的可靠性提高13%以上，確保年生產(chǎn)時間超過6000小時，同時將選煤廠不均衡系數(shù)降低到1.05以下，配以高效可靠的大型選煤設(shè)備，單系統(tǒng)年處理原煤能力達(dá)1000萬噸以上。

四是選煤廠實(shí)現(xiàn)無人值守。目前，國際上最先進(jìn)的煤炭灰分儀的測量精度，已接近我國動力煤選煤廠的要求。為此，期盼我國3年至5年內(nèi)出現(xiàn)真正意義上的無人值守智能化動力煤選煤廠，10年內(nèi)出現(xiàn)同類煉焦煤選煤廠。

五是隨著微泡浮選技術(shù)的成熟，可代替重油的1%超低灰精煤分選工藝取得突破，煤炭的利用范圍和價值得到拓展。

六是精煤無溫干燥技術(shù)取得突破，安全性、節(jié)能性和環(huán)保性大大改善。

七是大型高效脫介篩的研發(fā)取得實(shí)質(zhì)性突破，單機(jī)處理量提高60%以上。

朱時廷

同煤集團(tuán)同忻煤礦技術(shù)員朱時廷

攻克智能化四個難題

2018年，期盼妨礙智能化實(shí)現(xiàn)的四個難題均被攻克。

一是綜采工作面“找直找平”?！叭眱善健?，指支架直、運(yùn)輸機(jī)直、煤壁直、頂板及底板平整。這是保證綜采工作面正常推進(jìn)的關(guān)鍵，也是影響智能開采在現(xiàn)場落地實(shí)施的最直接因素。目前，自動移架工藝存在移架誤差大等問題，進(jìn)而影響“三直兩平”。為此，期盼加大對支架傳感器的穩(wěn)定性和精確性的研發(fā)力度，以解決精準(zhǔn)移架問題。

二是煤矸識別。采煤機(jī)自動割煤是一種記憶性割煤，通過先收集人工割煤信息，再通過模仿實(shí)現(xiàn)自動割煤。這種方式僅僅是復(fù)制粘貼式的，即系統(tǒng)不能根據(jù)條件變化自主調(diào)整參數(shù)。此外，對于綜放工作面來說，該方式在放煤過程中也無法對“見矸關(guān)窗”作出有效控制。為此，期盼煤矸識別技術(shù)取得新突破。

三是超前支護(hù)成自動化死角。目前，綜采工作面的超前支護(hù)段一般采用單體柱或超前支架，借助人工隨著綜采工作面推進(jìn)而移動。我國的智能化系統(tǒng)均是基于采煤機(jī)的位置信號觸發(fā)其他動作，未涉及超前支護(hù)段的智能化。為此，期盼安全事故頻發(fā)的超前支護(hù)段，也可實(shí)現(xiàn)智能化。

四是遠(yuǎn)程操作實(shí)際應(yīng)用難?！耙绘I啟?！?，僅是對設(shè)備電機(jī)的啟停控制，而未真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制采煤機(jī)割煤、遠(yuǎn)程移架、遠(yuǎn)程放煤。究其原因，主要在于傳感器的限制和遠(yuǎn)程監(jiān)控的局限性，無法遠(yuǎn)程掌握設(shè)備的實(shí)時變化情況。為此，希望智能化系統(tǒng)在監(jiān)測監(jiān)控方面更加精細(xì)。

楊建威

煤科總院巷道所國家項(xiàng)目攻關(guān)組工程師楊建威

讓智能開采走進(jìn)深部煤礦

2014年5月8日，陜西煤業(yè)化工集團(tuán)黃陵礦業(yè)公司一號井1001綜采工作面首次實(shí)現(xiàn)“有人巡視、無人值守”，開創(chuàng)了煤礦智能開采的先河。

隨后，智能開采技術(shù)在神華集團(tuán)（已重組更名為國家能源集團(tuán)）、中煤集團(tuán)、同煤集團(tuán)等大型煤炭企業(yè)推廣應(yīng)用，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而，目前智能開采技術(shù)僅在埋深較淺、礦壓顯現(xiàn)不強(qiáng)烈的礦井應(yīng)用較好，并未成功推廣到深部煤礦。

深部煤礦與淺部煤礦有本質(zhì)區(qū)別，特別是1000米以深礦井。深部煤礦極易出現(xiàn)工作面大面積片幫、順槽巷道圍巖大變形、沖擊地壓等強(qiáng)烈礦壓顯現(xiàn)問題。這些問題是深部煤礦智能開采的“緊箍咒”，其解決與否直接決定了深部煤礦能否實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能開采。

目前，智能開采技術(shù)研究多集中在裝備智能控制技術(shù)上，如工作面找直技術(shù)、煤矸識別技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)等，尚未與圍巖智能耦合，不能對上述礦壓顯現(xiàn)情況自感知、自適應(yīng)、自決策。

為此，2018年，期盼開展基于深部開采礦壓規(guī)律的新型自感知、自適應(yīng)、自決策的智能開采技術(shù)研究，對工作面開采工況預(yù)先感知，并通過相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行調(diào)整，避開深部強(qiáng)擾動的礦壓顯現(xiàn)區(qū)，實(shí)現(xiàn)“圍巖—裝備”智能耦合，破解深部煤礦智能開采的“緊箍咒”，最終實(shí)現(xiàn)煤礦井下無人開采的宏偉目標(biāo)。