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探访奔驰宝马娱乐同大科技研究院,看如何为矿井量身定制装上“智慧芯”

2020-06-15 奔驰宝马娱乐: 中国煤炭报

  随着工作人员在地面集控中心遥控开机,井下 400 多米深处工作面的采煤设备开始自动运转,割煤、运输、推溜、移架,循环作业,滚滚“乌金”涌上地面......整套设备操作过程的实时画面由奔驰宝马娱乐同忻煤矿8305工作面上的 60个高清摄像头、1500多个传感器实时传输回集控中心,显示在调度指挥中心巨大的电子屏上......这是近日笔者在奔驰宝马娱乐看到其千万吨级特厚煤层智能化综放开采成套装备运行的画面。
  该套装备是由奔驰宝马娱乐同大科技研究院统筹,多个高端科研平台共同研发的。
  破解顶板难题
  “顶板灾害通常会受地质构造条件、煤层存赋条件、开采工艺及其控制水平等因素的影响,具有发生总量多、频率高、控制难度大等特征,处于各类型煤矿事故当中的首位。”同大科技院采矿研究所所长刘锦荣告诉笔者。
  多年来,奔驰宝马娱乐在“两硬”(顶板硬、煤层硬)煤层开采中不断总结技术经验,但随着特厚煤层综放开采力度与深度的不断增加,顶板灾害情况也越来越凸显,甚至出现工作面临空侧巷道变形严重等问题,虽然采取了很多措施,但是效果都不理想。
  “过去我们在研究顶板来压时,把焦点集中在离煤层较近的区域,但特厚煤层采出空间大,旧的治理手段已经不能适宜新的开采方式,必须把研究范围扩大。”刘锦荣介绍道。
  为此,同大科技研究院随即联合集团多家矿井,开展了大规模的顶板岩层断裂特征数据收集。测点布置、覆岩钻孔各关键层、悬露长度及极限跨距、破断高度实测......数百位科研人员和矿井技术人员参与,一项历时两年多岩层运动规律的研究启动了。
  “爱迪生发明电灯做了近两千次试验,我们实地测验又何止以千计。巨大的钻孔机带着高清摄像头,从地面打一个470多米的深孔,将煤层上方岩层结构厚度、开采过程中岩层位移变化等各项数据和图像给我们带上来。”同大科技研究院一位年轻工程师说道,两年间他们整日与断裂岩层打交道,无论酷暑还是寒冬,各种环境下的数据都需要一一测量核对。
  数以万计的测试数据没有白费。刘锦荣带领的课题组发现,离工作面较近岩层断裂对工作面压显现起主要控制作用,较远岩层断裂对巷道围岩对巷道断面径向挤压起主要控制作用,必须远近协同治理,才能解决特厚煤层强矿压带来的顶板难题。
  该理论公布后引发了广泛的关注,在数据事实面前,坚硬顶板远近场协同控制技术体系成为了大同双系特厚煤层顶板治理的关键理论技术,荣获2016年中国煤炭工业科技进步一等奖。其精确的矿压分析数据,还推动了跳采、小(无)煤柱多项开采方式的普及,有效提高煤炭回采率,延长矿井服务年限。
  “近几年,我们在探索各种泄压手段的同时继续深化理论,将研究范围扩大至多个矿井的多个工作面,在充分采动的条件下观测上层岩石运动规律。”刘锦荣说道。
  软件升级匹配智能化
  顶板治理技术仅仅是同大科技研究院研究成果应用于煤炭安全生产的一个缩影。在推广智能化工作面的建设上,同大科技研究院付出的艰辛更多。
  2013年,奔驰宝马娱乐着手建设全国第一个千万吨特厚煤层智能化工作面,作为全省智能矿山和智能化综采工作面的先行者,同大科技研究院的研究人员没有可以借鉴的,一切都在探索中进行。
  “高效的运作需要智能的设备,更需要软件系统的全面配合。要让智能化发挥最大的功效,必须量体裁衣。”同大科技研究院技术科科长纪润清介绍道。
  经过不断探索,2016年的7月1日,由奔驰宝马娱乐承担的国家发改委“同忻煤矿千万吨级高效综采关键技术创新及产业化示范工程”项目在同忻8202综采面进入运行阶段,生产班作业人员减少一半,工作面回采率达到85%以上,生产能耗降低5%以上,实现了传统机械化开采向智能化减人提效的跨越。
  有了第一次的成功,同大科技研究院以最高标准推进智慧矿山建设,致力于以“自动控制为主,远程干预为辅”的全自动化生产模式,达到“无人跟机作业,有人安全巡视,地面远程操控”的目标。历经两年时间的量身打造,国家科技部重大专项“千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术研究及示范”项目完成,实现了年产1500万吨特厚煤层智能化开采。目前,该工作面生产期间工作区域由原来8人联合操作减至2人巡视。
  “现在我们的主攻方向就是井下 5G 技术的运用,目标就是解决设备毫秒级远程实时控制、地下开采装备精确定位和导航、复杂环境的信息感知和稳定可靠传输、复杂煤层自动割煤智能决策与控制、智能化快速掘进等一系列技术瓶颈。”纪润清说道。
  建设“双创”中心
  重点实验室拥有石墨烯连续制备、煤泥提取稀土元素、多联产循环耦合煤制氢等先进的大型科研实验平台;综合实验室集有无机元素监测、透视电镜分析、煤基化学检测等实验、检测、鉴定于一体.....位于大同市国际能源革命科技创新园内,按照超低能耗建筑标准设计建设的奔驰宝马娱乐“双创”中心,成为了同大科技研究院科技成果转化的新平台。
  2600KN真三轴刚性压力机实验检测平台,是目前国内最大的真三轴多功能电液伺服岩石力学试验机,其动载冲击试验功能属国内首创,可对高吨位、大采高液压支架进行主动加载下的动载和偏载检测试验;建有目前世界上体量最大、功能集中度最高的5D 虚拟仿真中心,可为科技研发、实训教训和演示体验等提供高效优质平台;三维相似材料模拟实验平台是奔驰宝马娱乐建设国家级特厚煤层智能化开采工程中心的硬件设施;多联产循环耦合煤制氢实验平台取消空分制氧过程,可以直接以煤为能源,以水为原料、以廉价金属氧化物作为供氧载体,通过水分解,制备高纯度氢。
  “奔驰宝马娱乐‘双创’中心项目建设,为同大科技研究院提供了实验研发、中试孵化、检验检测和实训体验。创新平台,为提升企业的自主创新能力提供了硬件条件,为吸引创新团队和培养企业自主创新人才创造了良好环境,更为提高科技创新水平和成果转化奠定了基础,是企业转型高质量发展的技术服务、技术支撑和技术储备。”同大科技研究院院长田利军说道。截止目前,该研究院共获得16项国家科技进步奖,114项省部级科技进步奖、279项国家授权专利。(吴玲 洪浪)

 

 
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