□姚媛
数九寒冬,毛乌素沙漠的风,凛冽地刮着,寒意让人们裹上了厚厚的冬衣。经历了连续三个多月井下工业性试验的小保当二号煤矿2米采高450米长高度智能化超长综采工作面,日产突破4万吨,单月产量稳定在90万吨,让这个寒冷的冬天孕育着下一个春天的生机。
该高度智能化超长综采工作面工业性试验的成功,必将为2米以下煤层开采走出一条新路,也必将为中国煤炭行业实现“一面一人千万吨”提供榆北方案。
然而,正如古人所言:看似寻常最奇崛,成如容易却艰辛。陕煤榆北煤业在探索450米高度智能化超长综采工作面技术应用的征程上,怎样的情怀与站位就会撑起怎样的未来与格局。
陕煤榆北小保当二号矿井井田面积93.2平方公里,可采储量7.82亿吨,设计生产能力为1300万吨/年,受生态红线影响,目前矿井仅能开采2米左右的2-2煤层,如果按照陕北同等地质条件布置300米的工作面,矿井年产能超不过600万吨,面临“投产即亏损”的问题。在这样的情况下,选择什么样的开采方式,成为困扰矿井达产达效的关键难题。
带着这一问题,榆北煤业调整思路,将寻求答案的方向瞄准到了国内外已有的技术和研究上,广泛调研了解中厚煤层高效开采的可行性技术。
2020年年初,一次偶然的机会,时任榆北煤业公司总经理石增武获知——在国外,采高在2米以下、倾向长度400米左右的采煤工作面,产能已突破了千万吨。
基于国外这一开采技术,榆北煤业果断行动,在陕西煤业总经理王世斌牵头组织下,组成了项目考察团,远赴美国,调研了久益公司矿井综采自动化设备及其控制系统,深入煤矿与技术人员进行了交流和沟通。
经历了一周的调研与走访,一直在“雾里看花”的榆北人,找到了行动目标。
放眼“世界的范围”找寻答案后,榆北煤业高度智能化超长工作面“落子”的每一步,莫不着眼于行业乃至全国这个大棋局之上。
在国外,虽然美国久益公司已经形成了规模化、专业化的综采自动化装备及技术体系,实现了煤炭的高效生产。然而在国内还没有任何一家煤炭企业在2米以下煤层开发领域实现长度450米超长工作面的智能化开采,在设备选型、配套、安装等方面也没有成熟的技术和经验可供借鉴。
有人说,选择一条没有人走过的路,会不会“搬起石头砸自己的脚”。
也有人说,面对难题,要有蚂蚁啃骨头的韧劲,逐项攻破,总能看到转机。
船重千钧,掌舵一人。越是关键时刻,越能彰显领导干部的带头作用。为了推进项目有序推进,榆北煤业成立了由石增武为组长的“小保当二号煤矿2-2煤超长工作面开采成套关键技术与装备研发”课题组,初步方案为成套引进进口装备,经过多方论证,最终确定采煤机、“小三机”选用进口设备,支架选用国产装备的实施方案。
犹记得每一个日出东方的清晨,课题组经过彻夜讨论总结出小山一般高的会议纪要,每一个夕阳西下的傍晚办公桌旁总有凉透的工作餐,每一个月光洒下的深夜此起彼伏的鼠标、键盘声不绝于耳。
犹记得,超长工作面矿压显现的规律还未完全掌握,顶板难以控制,课题组自主创新,对支架进行适应性改造,形成稳定的“钢铁长城”。
犹记得,煤层厚度薄、产量要求高,课题组提出端部留三角煤双向高速割煤工艺,为日产突破4万吨奠定了基础。
犹记得,工作面高速推进,常规供液方式无法满足要求,研发了组合式高效供液系统,实现采煤机15~18米每分钟常态化割煤。
复杂交错的草稿图,成沓的方案汇报稿,让这样一件庞大工程的工作逐渐从梦想变为现实,也让榆北人距离“一面一人年产千万吨”目标越来越近。
技术创新的过程如同人一样,不经历风雨,怎能见彩虹。
回望450米高度智能化超长综采工作面技术研究与应用的路线图,技术难题和管理问题星罗棋布,从引进国外装备到装备国产化,对于立志要开创行业技术先河的榆北人来说,除去既有的国外智能制造路径之外,探索出更接地气的高度智能化创新之路才是他们的最终目标。
时针拨回到2021年9月,在小保当二号煤矿132202工作面,只见采煤机发出巨大的轰鸣声,“凿破浑沌,开拓乌金”,煤层在巨大滚筒的切割下轰然掉落,滚滚“乌金”涌入皮带,速度和产量无不展现这个“钢铁战士”的战斗力。
谁能想到,装备刚入井“服役”的时候经历了哪些“水土不服”。
要让采煤机、支架、运输机、泵站等结构复杂、数量众多的设备有条不紊地联动,还要实现视频、语音、通信的全覆盖,智能化控制系统的高度集成和常态化运行。对于这项工作的技术负责人丁彦雄来说,即使有着十几年的开采经验,450米超长工作面的智能化开采依然是个颠覆性的难题。
传统工作面只有一百六七十个支架,而450米高度智能化超长综采工作面,数量增加到了224个。这不仅仅是简单数量的增加,对其他配套设备的要求却是几何倍数级的增长。
“最考验刮板运输机的链条适应性,像链子一松的话,容易绊着链轮,就会出现卡链、断链现象。链子能不能拉得动、链轮会受到多大磨损,我们都比较担心。”小保当公司二号煤矿综采一队队长刘随强说,相对300米左右的工作面,多出的150米直接拉高了对设备的考验程度,给驱动、支护、顶板管理等带来了很多的考验。
设备刚开始调试时,由于进口运输机电机“水土不服”,接连出现故障,影响正常调试,榆北煤业经过反复调研论证,采用电机国产化替代方案,经过试运行,效果良好。
刘随强所带领的综采队是一支全新的队伍,有20多名硕士研究生,伴随着设备逐渐克服了“水土不服”、适应新工艺的过程,他们之间的默契度也在增加。450米高度智能化超长综采工作面以每分钟15~18米的速度实现了高效截割,三角煤截割也实现了智能化,单班7人作业已成常态。
工作中,他们还及时总结经验,“拉移支架时,前梁容易栽头”“距离电缆牛头和前后滚筒不能太近”“支架推移单向阀里的弹簧损坏造成支架串液,必须及时更换……”这些朴素的工作经验,让他们在磨人的煎熬中,实现了从“追赶者”到“领跑者”的跨越。
致广大而尽精微。450米高度智能化超长综采工作面的探索与实践,广泛吸收了来自行业的迫切需求,且通过榆北人的自主开发与应用,为我国2米以下煤层开采创新了一种思路、走出了一条路子、提供了一套方案、开创了一项先河。
“一个高度智能化的综采工作面,仅需1人操作管理,就能实现年产千万吨的目标。”石增武介绍道,450米高度智能化超长综采工作面,既是榆北人着眼现实的深刻总结,更赋予它面向未来的宽广情怀。
产生的经济效益可观。截至目前,450米高智能化超长综采工作面实现单班7人的少人化开采和常态化运行,使榆北小保当二号煤矿由预算亏损4个亿,实现盈利3亿元的目标。
产生的示范效应明显。2米煤层千万吨产能的实现,为榆北煤业尔林兔矿井设计产能提升到1500万吨提供了技术支撑。同时也为陕煤集团2米左右煤层开采提供了新思路,为行业中厚煤层矿井产能设计及配套装备研制提供“榆北方案”,更为我国中厚煤层的开采开辟出一条可以借鉴,可以复制的创新之路。
降低了万吨掘进率,回收率得到提升。以同等赋存条件下正常150米的工作面长度为例,工作面长度增加到450米后,可减少4条巷道的掘进量,减少了煤柱损失,提高了煤炭资源的回收率。
回首一路走来的发展历程,从意念初起的“有所耳闻”,到远赴国外的“精心求证”,再到坚定引入,迈向“一面一人年产千万吨”目标,很多参与者坦言体会到了作为首创者的孤独和艰辛,但更多的是领略到了“会当凌绝顶”的宏大梦想和喜悦,对榆北人而言,这既是一次迎难而上的跋涉,更是一次行业革故鼎新的起跑,也印刻下了骨子里永不懈怠的执着韧劲。
2021年12月30日,中国煤炭工业协会组织,中国工程院院士王双明、王国法等7位专家组成鉴定委员会,对小保当二号煤矿450米高度智能化超长工作面关键技术及成套装备进行评议和鉴定,专家组一致认为:项目成果达到国际领先水平,建议进一步推广应用。
至此,榆北人靠着“敢为人先”的气概为我国中厚煤层高度智能化开采走出了一条成功路径,让煤炭企业迎来高质量发展的“春天”。