“蛟龍翻浪” 沖出井下煤之變
置身煤海,“蛟龍”開路,是所有煤炭人的夢想。
1982年,一位20歲剛出頭的中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)生到煤礦實習(xí)。
井下,近百人擠在窄小的空間里,靠原始的“打眼放炮”手工開采,勞動強度大、作業(yè)環(huán)境差,用工人自己的話形容,那就是“四塊石頭夾著一塊肉?!?/p>
此情此景,給初出課堂的他帶來強烈震撼。年輕的小伙子下定決心,一定要用自己所學(xué),改善井下工人的作業(yè)環(huán)境。
2014年,一套創(chuàng)下穩(wěn)定圍巖單月進尺3088米世界紀錄的“煤海蛟龍”橫空出世。2023年,“煤海蛟龍”4.0升級換新。
曾經(jīng)的少年,正是“煤海蛟龍”總設(shè)計師、中國煤炭科工集團首席科學(xué)家王虹。
工欲善其事,必先利其器。1978年,全國煤炭產(chǎn)量6.18億噸,2022年,這個數(shù)字是45.6億噸,煤炭產(chǎn)量的跨越式提升離不開煤機技術(shù)的革新。
傳統(tǒng)的煤炭開采,掘進、支護、運輸三者分離,設(shè)備多、調(diào)度慢、井下操作人員多?!懊汉r札垺卑讶哂袡C整合在一起,破解了掘進、支護、運輸不能平行作業(yè)的世界級難題,為煤炭行業(yè)帶來新氣象、新變化。
能效之變
秋冬交替,陜北高原透出寒意。
500米井下,79米“長龍”盤踞。
黃陵礦業(yè)二號煤礦217智能掘進工作面,8名工人組成一個班組進行煤炭開采。
“以前掘進作業(yè)每個班至少要18個人,現(xiàn)在只需8、9個人,有了地面遠程操作系統(tǒng),下井人數(shù)比原來少多了。”煤礦副總經(jīng)理楊波說。
2021年,成套化“煤海蛟龍”設(shè)備在黃陵礦業(yè)組裝調(diào)試。(黃陵礦業(yè)二號煤礦供圖)
在人員做“減法”的同時,能效在做“加法”。黃陵礦業(yè)二號煤礦屬于高瓦斯中厚煤層礦井,在這樣的地質(zhì)條件下,傳統(tǒng)掘進月進尺最高在200多米,而現(xiàn)在可以穩(wěn)定在550米。
掘進二隊隊長常哲告訴記者,有了“煤海蛟龍”輔助,月進尺普遍比原來提升2到3倍,像黃陵這樣的復(fù)雜地質(zhì)條件也能提升1倍以上,可以有效緩解礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張,騰出更多時間進行備采工作面瓦斯治理,為采煤創(chuàng)造安全環(huán)境。
常哲提到的“礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張”,也稱為“采掘失調(diào)”。簡單來說,掘進與采煤是煤礦生產(chǎn)的兩個基本環(huán)節(jié)。掘進先行,采掘合理配合,煤礦才能正常運轉(zhuǎn)。如果掘進工程滯后,不能準備出足量的采煤工作面,將造成生產(chǎn)被動、產(chǎn)量下降的狀況。
目前,我國有4000多處煤礦,每年新掘進巷道總長超過1萬公里。任何掘進技術(shù)上的小改進,輻射到行業(yè),都能帶來巨大改變。
在“割得動”“支得住”的同時,要實現(xiàn)“掘得快”。“提高掘進效率,更新快掘技術(shù),這個問題不能忽視,也不能繞著走?!蓖鹾缯f。
隨著鉆錨一體化技術(shù)的突破、自動施工和自動控制系統(tǒng)的運用,“煤海蛟龍”不斷刷新掘進速度。2022年3月,復(fù)雜圍巖條件下,實現(xiàn)月進尺856米。2022年5月,中等穩(wěn)定圍巖條件下,實現(xiàn)月進尺2086米。
王虹表示,黃陵礦業(yè)二號煤礦井下的這條“長龍”,并不是固定形態(tài),所謂“有什么馬配什么鞍”,技術(shù)人員也會根據(jù)地質(zhì)條件進行組裝配套,目前“煤海蛟龍”最長可以達到200多米。
“煤海蛟龍”3.0版本適用范圍就拓展到了中等穩(wěn)定圍巖及較復(fù)雜圍巖,而且不僅僅是煤礦,金礦、鉀礦等礦藏,水利建設(shè)、隧道挖掘等領(lǐng)域,“煤海蛟龍”也能施展拳腳。
安全之變
煤機技術(shù)人員與煤礦工人的關(guān)系是那樣緊密。
王虹講起一件往事,上世紀末,在研發(fā)EBJ-120TP型掘進機時,需要收集大量資料。原平頂山一礦開拓區(qū)工人蔡子章是個有心人,他將曾經(jīng)試用過的許多國外掘進機的優(yōu)缺點、工藝,留心整理下來,還把工人們在井下多年工作積攢的經(jīng)驗、遇到的問題一一講給研發(fā)團隊,在我們對國外先進設(shè)備知之甚少的時候,這些情況和數(shù)據(jù),是何等珍貴……
掘進機下線,被命名為“EBJ-120TP”,其中的“T”代表研發(fā)單位中國煤炭科工集團太原研究院,“P”就代表著平頂山一礦。
曾經(jīng),EBJ-120TP型掘進機引領(lǐng)風(fēng)潮,今天,更多煤機新面孔發(fā)光發(fā)熱。
走進太原研究院彩虹基地生產(chǎn)車間,一臺臺裝配了“鋼筋鐵骨”的大塊頭,將行走于其間的人襯得很小。
2022年,山西原煤產(chǎn)量邁入10億噸大關(guān),每天約有23萬名煤炭產(chǎn)業(yè)工人奮戰(zhàn)在生產(chǎn)一線。滾滾“烏金”點亮萬家燈火,煤礦工人要付出汗水、健康,有時甚至是生命。
煤礦工人操控“煤海蛟龍”進行巷道掘進。(黃陵礦業(yè)二號煤礦供圖)
威脅井下安全的水、火、瓦斯、煤塵、頂板被稱為“五害”。1978年全國煤礦平均百萬噸死亡率9.713,2022年下降到0.054,讓工人遠離危險,棄用人海戰(zhàn)術(shù),采用現(xiàn)代化設(shè)備,勢在必行。
今年,“煤海蛟龍”升級到4.0版本,智能化提升安全感。通過集群控制,設(shè)備配備了一鍵啟停、自主行走、遠程截割等功能,工人在井下作業(yè)可以更踏實了。
太原研究院智能控制技術(shù)分院工程師王德光用3個特點概括最新一代的 “煤海蛟龍”。
——工人距離操作設(shè)備越來越遠。從站在設(shè)備上,到拉開距離通過遙控,再到后移至工作面500米以上的集中控制室操控?,F(xiàn)在,工人在地面,甚至在云端也能對設(shè)備進行操作。
——井下導(dǎo)航系統(tǒng)越來越精。經(jīng)過幾次迭代,最終選定了慣性導(dǎo)航技術(shù)作為“煤海蛟龍”的視力支撐,茫茫煤海也能精確定向。
——設(shè)備控制系統(tǒng)越來越準。煤機設(shè)備輕則幾十噸,重則上百噸,大量智能感知系統(tǒng)、路徑算法和精確控制方法,5G、大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)準確掌控著“煤海蛟龍”的一舉一動。
觀念之變
記者問王虹總設(shè)計師,面對競爭激烈的世界煤機行業(yè),“煤海蛟龍”的“護城河”是什么?
“沒有哪種‘護城河’永遠寬闊,如果有的話,那就是不斷破舊、創(chuàng)新迭代!”
太原研究院彩虹基地生產(chǎn)車間陳列的巷道掘進裝備。人民網(wǎng)記者 焦搏文攝
在太原研究院,首臺、首套、首例;填補國內(nèi)空白、攻克世界級科技難題的字眼被反復(fù)提及。“基礎(chǔ)研究、核心元部件的攻關(guān),不做是不行的。”太原研究院黨委副書記、總經(jīng)理宋德軍說得堅定。
2022年,國內(nèi)首個礦用導(dǎo)航技術(shù)實驗室在此建立,試驗室聚焦礦井少人化、無人化研究方向,立志攻克“卡脖子”技術(shù)?!耙粋€辦法不行就再想一個。”“一定解決這個難題?!薄安蛔寙栴}見到第二天的太陽。”在與科研人員交流過程中,新一輩煤炭人身上依舊閃耀著老一輩煤炭人“特別能戰(zhàn)斗”的精神光芒。
“煤海蛟龍”掘進頭智能化產(chǎn)線。人民網(wǎng)記者 焦搏文攝
作為山西省重點培育的高端裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈“鏈主”企業(yè),太原研究院也發(fā)力帶動上下游企業(yè)匯聚。以機械結(jié)構(gòu)件為例,省內(nèi)就能滿足約三分之一的供貨需求,鏈上企業(yè)隨之發(fā)展壯大。一些高端液壓、電氣元部件,一開始主要從歐美等國家采購,近幾年已在國內(nèi)培養(yǎng)了一批供應(yīng)商。
論分量,也要看成色。宋德軍說,“客觀來講,國內(nèi)供應(yīng)商還是提供基礎(chǔ)的元部件多。但我們相信,供應(yīng)商是培養(yǎng)出來的,我們非常愿意將數(shù)據(jù)、技術(shù)與優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商共享,實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新,鏈上共贏?!?/p>
圖強意縱橫,煤海煉蛟龍。
“礦井智能化、無人化是時代機遇,作為國資央企,我們將以國家使命為牽引,以市場為導(dǎo)向,力爭實現(xiàn)行業(yè)核心技術(shù)自主,靠差異化取勝?!彼蔚萝娦判氖恪?/p>
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