近日,兖矿能源集团深部厚煤层数智化开采技术荣获国家科技进步奖二等奖。这项技术成功突破世界煤层采高最大5.5米的技术极限,实现8米以上的颠覆性突破,全球首次完成深部厚煤层数智化开采。
在陕西省榆林市金鸡滩煤矿,由于采用了世界最先进的8.2m超大采高综采技术,在世界上首次完成了深部厚煤层智能综采实践,开采效率提升83%,资源回收率提高20%以上。
兖矿能源金鸡滩煤矿党委书记、矿长张伟:“目前,金鸡滩煤矿具备了特厚坚硬煤层条件下年产两千万吨的生产能力,工作面回收率达到了93%以上,比全国平均水平显著提高。”
长期以来,受开采技术局限,6m以上厚煤层只能采用“分层”或“掏芯”开采,即使采用国外最先进装备,其一次割煤高度也无法突破5.5m。
中国工程院院士王国法:“很多的8-10米的厚煤层长时间采用传统的开采方式,分层开采、掏心采,造成大量的资源的浪费。”
据了解,深部厚煤层在全国煤炭资源的占比达到45%,其中特厚煤层占其中的一半以上,尤其我国西部煤炭主产区,特厚煤层储量丰富,总资源量达上万亿吨。
中国工程院院士王国法:“因为我们几十年的开采,中浅部的资源逐渐地枯竭,全国煤炭开采深度每年以10-25米的深度延伸,所以深部资源是我们主要的煤炭资源。特别是深部的厚煤层开采,对能源的保障、国家重大战略需求是非常重要的。”
而深部厚煤层强矿压和围岩失稳支护技术,是制约深部厚煤层综采的世界性难题。
东华重工兖矿智造公司副总工程师姜彪:“在地下开采中,支护是前提条件,大家都知道,我们煤炭行业,综采成不成功,首先看支架能不能撑得住走得动。”
积极响应习近平总书记“向地球深部进军”的号召,兖矿能源联合10余家科研单位和相关高科技企业,组织科研、设计、制造、生产等全产业链核心人员100余人,历经10余年攻关,通过建立基于矿山大模型的人工智能运行平台,集成了煤矿智能化十大数智系统,突破控制系统的定位、导航和传输等技术瓶颈。
兖矿能源设备管理中心技术质量科科长余铜柱:“通过装备制造核心技术的突破,创立支架与围岩耦合理论,优化设计方法,创新包含抗冲击立柱在内的液压支架结构,辅助开发三机协同、设备群组协调控制软件,使装备配套更贴合现场安全高效生产的需求。”
这项技术在世界上首次成功应用在8m以上超大采高成套装备上,通过数智化开采技术的加成,实现了深部厚煤层智能高效开采。
兖矿能源集团设备管理中心主任郑灿广:“同时也带动了我们装备制造技术重大进步,特别是我们大采高成套装备、高端液压支架、智能控制系统、采煤机、刮板运输机等装备配套,都实现了重大突破。”
这项技术支撑兖矿能源建成12处智能化煤矿,累计建成112个智能采煤工作面,减少井下人员2800人。同时,该技术还出口到澳大利亚、德国、俄罗斯等主要采煤国家,助力国内外煤炭智能开采产量达2.8亿吨/年,有力支撑了先进产能的释放。
中国工程院院士王国法:“目前我国煤炭生产量仍然占我们一次能源的67% ,消费量接近60% ,所以(煤炭)这样一个主体地位不可能改变,我们这项技术就是改变传统的煤炭生产的方式,是以技术创新来实现生产力的一个跨越式的提升。”