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煤矿安全高效生产面临“掘进”大考
发布时间:2020-12-09 15:25:22     作者:中国能源报   浏览量:708   分享到:

作为采矿核心环节,掘进事关煤矿生产的效率、安全及智能化水平。但目前,传统掘进工艺待更新、采掘失衡现象突出、煤矿之间差距较大等问题横陈——

煤矿安全高效生产面临“掘进”大考

■本报记者 朱妍 《中国能源报》(2020年12月07日第 15版)

  “2017年上半年,小保当矿井正值建设期,仓促引进快掘装备进行工业性试验,由于多方面原因,最终未能成功。2018年,我们决定再引进、再改造、再升级,研制出较为成熟的半自动化快掘成套装备1.0版。通过60多项技术优化,后来形成适用性更加完备的自动化2.0版,创下单巷91米/日的最高纪录。目前又形成高度智能化的3.0版,3个人就能完成一套循环作业。可以说,我们品尝过痛苦,也经历过煎熬。”在近日召开的全国煤矿快速掘进现场交流会上分享经验时,陕煤榆北煤业有限公司总经理石增武连连感叹。

  其所说的“掘进”,是煤矿生产的核心环节之一,事关矿井安全、生产布局及开采效率等。但据记者了解,行业长期存在“重采煤、轻掘进”现象,仍在普遍延用传统综掘和连采工艺,掘进装备水平已远远落后于采煤智能化水平,成为煤矿智能化建设的薄弱环节。多位专家呼吁,亟待建设现代化掘进体系。

  “如果掘进系统实现不了智能化,整个矿井就谈不上智能化”

  我国井工煤矿数量超过90%、产能占比85%,因此需要在井下开掘大量巷道。巷道服务年限少则1-2年,多的超过20年甚至更长。我国为采煤而新掘的巷道平均达到12000公里/年,相当于地球直径长度,规模世界第一。

  “若按平均50米的万吨掘进率计算,2019年掘进工程量超过1.5万公里,煤巷、半煤岩巷约占总掘进量的70%。这么大的工程量,对于煤矿生产举足轻重。随着规模化、集约化发展,为满足年产百万吨级、千万吨级的超大超长工作面生产,巷道掘进年消耗将大幅增加。”中国煤炭工业协会副会长孙守仁表示。

  同时,掘进水平直接影响着矿井安全。孙守仁称,我国煤矿赋存条件千差万别,决定了掘进的复杂性与多样性。其施工面临瓦斯、透水、塌方等事故风险,在生产作业中属于相对危险的工序。“掘进面一旦发生事故,救援难度比较大。抓安全生产,掘进安全是重中之重。”

  由于任务繁重,掘进作业量大、人多。中国工程院院士、中国煤科集团首席科学家康红普指出,我国掘进工作面约1.6万个,掘支人员超过70万,是回采人员的3倍多。目前,掘进作业多个环节仍高度依赖人工。

  “掘进作业普遍具有强度大、风险高、环境差等特点,要求必须用最安全、最高效、最智能的技术装备和管理手段,解放工人双手劳动,降低安全风险和职业危害。”孙守仁进一步称,除了提升掘进水平、改善劳动环境,更重要是进一步减少掘进人数,通过减人提效降低安全风险。“掘进对实现煤矿少人化、无人化及智能化发展具有重要意义。如果掘进系统实现不了智能化,整个矿井就谈不上智能化。”

  不同矿井月单进3000-100米不等,采掘失衡是重大安全风险源

  尽管作用重大,掘进作业却存在多处短板。业内专家证实,我国煤矿掘进工艺从人工发展到半机械化、机械化,目前虽已迈向自动化、智能化,但传统掘进格局尚未打破,机械化、自动化程度仍然然偏低。相比之下,掘进技术总体落后于采煤技术。在全国已建成的智能化采掘工作面中,掘进仅占1/4左右。

  “目前,传统综掘仍占全部掘进工作面的70%左右,炮掘工艺占到20%以上。这些工艺仅在设备上实现机械化、半机械化,其他工艺大量依靠人工。”孙守仁举例,对国有重点煤矿采掘工作面的调查显示,2006年以来,采掘比始终在1:3以上,说明随着煤炭的深度开发和综采发展,采掘矛盾较为突出。对比1978年和2018年,采煤机械化程度由32.34%升至78.5%,而掘进机械化程度由14.5%升至60.4%。“采掘失衡是重大安全风险源,是制约安全高效生产的主要因素。”

  在康红普看来,掘进自身发展也极不平衡。“陕北、神东等条件较好的矿区,煤系地层完整、构造少,煤巷最高月进尺超过3000米。但其他一般及复杂地质条件矿区,数量约占全国的90%,平均月进尺不足200米。有的矿井甚至还靠打眼放炮、人工攉煤,平均月单进仅百米。”

  “不足”还表现在人员素质、装备水平等方面。“一线掘进人员平均年龄偏大、平均学历较低。特别是老矿,掘进队伍年龄和素质结构失衡更突出,高层次人才严重匮乏,难以满足掘进技术装备快速升级要求。掘进装备智能化程度不高,尤其是大功率重型掘进机、掘锚机组等,与国际先进还存在一定差距,需要整机进口或引进关键元部件。”一位企业人士告诉记者。

  “不是直接跨过机械化和自动化,就可以搞成智能掘进”

  受上述短板制约,安全事故更易发生在掘进面。据统计,2012-2019年发生的瓦斯、水害、顶板较大及以上事故,掘进面分别占到48.9%、58.6%和27.7%。建设现代化掘进体系,既是行业共识,也是现实之需。

  “一定时期内,掘进仍是煤炭开采最重要的环节之一。至少在没有颠覆性的采矿技术革命到来之前,掘进还少不了。”孙守仁提出,构建一个安全、高效、绿色、智能的现代化煤矿掘进新体系,效率是解决一系列问题的“牛鼻子”。只有想方设法把掘进的工效、单进和开机率提上去,才能实现采掘均衡。“高效不仅是效率快,还要质量好。注重掘进整体系统的质量和效率提升,背后依赖先进的技术装备和管理水平。”

  康红普认为,掘进作业需同时满足“好、快、省”的要求。具体包括效果好,能够有效保证安全;速度快,可满足采煤工作面快速推进要求;成本低,推动吨煤成本进一步降低。

  “我国煤矿分布广泛,根据不同地质条件,分类开发快速掘进装备,尤其是一般及复杂条件煤巷快速掘进成套设备研发。”康红普称,掘进是一项系统工程,任一环节存在短板都会影响整体进度。因此要统筹推进,各个作业环节能力相互匹配,提高整体作业水平。

  记者还了解到,目前已有的智能掘进工作面,普遍未能实现集中控制和远程操作,实质仍属于机械化、自动化掘进。“既要大胆融合现代信息技术,尽快突破少人无人掘进技术。我们也要深刻认识实现智能掘进的长期性和复杂性,不是所有煤矿都可以搞智能掘进,也不是直接跨过机械化、自动化,就可以搞成智能掘进。‘一矿一巷一策’分步实施、精准推进,切勿盲从。 ”孙守仁提醒。