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中国经济的韧性|神东:知难而上 敢为人先

从引进、消化、吸收,到中低端自主发展与高端引进,再到高端的综采装备国产化和自主创新,我国煤炭综采设备国产化走过了三十年的不平凡发展道路。

摒弃制约、攻坚克难、孜孜以恒。中国煤炭工业企业用坚韧、用卓绝、用钻研书写了从“追赶”到“领跑”的高歌。

在此背景下,近日,记者再次走进神东,调研其锦界煤矿自动化水平与纯水介质的研发应用。这是记者两年来第三次走进神东了。神东,像个高大、坚定的运动员,一直在煤炭业高质量发展的跑道上奔跑、追赶,在打造数字矿山、绿色矿山上不断加码。

受制于矿井内复杂的地质条件,在世界范围内,煤炭工业的自动化水平相较于电力、油气等能源行业相对较低。

2015年,锦界煤矿成为神东煤炭集团第一批国产化改造的自动化试点,且截至目前,其综采一队自动化率已达93%;2018年10月,锦界煤矿纯水介质研发应用成功。神东煤炭集团取得的这些成就代表着中国煤炭行业的不断转型升级进程,推动着我国煤炭工业科技赶超国际先进水平。

突破

有智者自有千计万计。勇于突破的韧劲儿存在于神东的血液里。

锦界煤矿机电办于在川介绍,神东的综采自动化早在2008年就开始设计实施,在自动化的过程中,由于早先大量使用进口设备,外方按照自己的程序和工艺生产,并不配合神东所提出的一些要求,自动化程度达不到神东的标准。

面对这种情况,神东认为,不能受制于人。随着神东锦界煤矿2015年的国产化设备改造,神东与国产设备厂家建立了较为顺畅的沟通,按照神东提供的综采经验和设计想法,自动化相关的电控设备、支架、操作系统等逐步完善。

牵一发而动全身。神东的国产化设备改造极大推动了我国煤炭装备制造业的发展,其“巨人的胃口”和“尽善尽美”的心态在推动煤炭装备制造业水平与实力不断提升与壮大的同时,也降低了自身的生产成本。

“一开始先是一个班试1-2刀,到现在生产(基本)完全依靠自动化,变化是‘质’和‘量’上的。”于在川说。事实上,锦界的自动化改造最初也是面临诸多质疑的,一些煤矿工人对新投入使用的自动化设备是否安全,工人劳作量到底会增加还是减少持怀疑态度。

随着锦界综采自动化的实施,所有的疑虑都打消了。锦界煤矿自动化率达到国际先进水平,其共有三个综采队,综采一队自动化率达93%,综采二队自动化率达82%,综采三队自动化正在积极建设,预计2019年完成自动化改造。

自动化在神东的建设实施是我国煤炭工业现代化建设的必然要求。2019年1月,国家煤矿安监局出台了《煤矿井下单班作业人数限员规定(试行)》,对生产、建设煤矿井下单班总人数及采掘工作面单班作业人数作出规定。

锦界综采自动化投产带来了煤矿安全生产的加强和煤矿工人工作环境的改善;同时,井下作业人员减少,工人劳动强度降低、人工工效有效提高。以锦界煤矿综采一队为例,正常综采队标配约70人左右,该队目前仅有53人,相比传统工作面,每班减少4人。该队人工工效由原来的每人每天大约生产322.9吨提升至377.9吨。

曾经的煤矿工人作业环境差而危险,由于长期吸入煤尘而导致煤肺病的比比皆是,煤矿事故也屡见不鲜。如今,随着我国煤炭工业的智能高效发展和绿色发展要求,脏乱差的煤矿实现了美丽矿山的历史转变,安全生产也取得显著成效,由1978年百万吨煤矿9.44的死亡率下降到2017年的0.106。

功崇惟志,业广惟勤。“我们要用而且要用好。”于在川说。锦界煤矿高自动化率的实现,离不开煤炭人的艰苦付出,通过不断总结和创新,解决了许多自动化关键技术难题。

如,在准确度方面,采取“记忆割煤,人工干预”的方法,让采煤机通过学习记忆刀,自动化生产时,煤机自动调取记忆数据(煤机位置、牵引速度、摇臂高度等)以应对煤层高度等变化,实现自动化常态化生产。在实现自动化割煤的基础上,为减少支架的人为操作,减少生产期间工作面作业人数,利用支架的红外检测与联动技术,协同应用12工步法自动割煤工艺,解决机头机尾定位差、误抬刀等难题,实现煤机和支架的联动,自动模式下,分别减少煤机司机和支架工各1人。

另一方面,锦界煤矿还解决了工作面机头机尾自动割三角煤等问题,主要解决了定位精度差,折返点割不透等问题。在哪里停机更准确,停机后如何反刀,左右摇臂如何自动变换位置,都是很难攻克的工艺难题。经过反复试验,锦界煤矿通过增加复位磁铁,优化割煤程序等方式,使得该问题得以解决。

当前,美国、澳大利亚等国的煤炭开采工作面自动化水平相对较高,但能够达到无人开采的寥寥。精益求精,为了实现100%自动化割煤,锦界煤矿还在不断努力。该矿成立了相关的研究办公室和协调小组,重点攻关煤岩识别、地质条件复杂、煤层位置变化靠机器识别难度大等技术难题,力求实现无人工作面。

“要做好、一定要实现”,面对未知与艰险,神东一贯以来都怀揣坚强的信念。

创造

雨果说,科学到了最后阶段,便遇上了想象。锦界煤矿的纯水介质便是敢于想象与创造的科技成果。

除锦界煤矿之外,在世界范围内,没有任何一个煤矿运用纯水介质来实现支架的压升,而广泛采取混有3%乳化油的乳化液。据介绍,在使用纯水介质前,仅锦界煤矿原来每年消耗的乳化液约有330吨,可见煤矿乳化液消耗之大。这些带有油脂的污染水渗入地下会污染地下水源,且需要几十年,甚至上百年才能降解。

“要想实现绿色开采,就要解决乳化液跑冒滴漏的问题。最环保的就是水,纯水是实现绿色开采代替乳化液最理想的介质”。锦界煤矿综采二队副队长王振文说。

不凑合,不将就,要做就做到极致。在国家能源集团层面的重视下,纯水介质的研发进入实质阶段,其的应用面临的最大难题是如何防止金属设备的生锈和磨损。

经过反复试验和处理,神东发现,纯水的电阻率≥15MΩ·cm时,具有防锈、绝缘、润滑等作用,锦界煤矿纯水介质研发成功。王振文称,截至目前,经过半年的试用,锦界煤矿纯水介质应用效果显著,纯水介质不仅不必乳化液差,还解决了环保问题,也有效化解了采完煤后的污染问题。

纯水介质的应用是环环相扣的。“关键不在研发,要解决的是设备的问题,水的运输问题,运输中二次污染的问题,以及控制纯水电阻率范围使设备不生锈的问题,还要考虑存储问题。”王振文说。

为此,锦界煤矿开发了纯水介质液压系统,包括纯水制备装置、纯水高压泵站、纯水支架,纯水三机四个组成部分。其中,制备装置为全新装置,为首次被运用到井下,其他装置为改造装置。

对于纯水介质乃至纯水介质液压系统的研发,王振文始终是轻描淡写,但其背后的巨大的环境价值、社会价值却是不可估量的。地下水资源丰富的锦界煤矿,在运用了纯水介质后,从抽取到使用到排放,真正做到了绿色使用闭环。

引领

作为我国的主体能源和重要工业原料,煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重长期占主导地位。煤炭工业作为我国重要的基础产业,有力支撑了国民经济发展。

我国传统产业转型升级速度举世瞩目,中国煤炭工业更是完成了从多、小、散、乱转变为大型煤炭基地、大型煤炭企业集团、大型现代化煤矿的转变,其生产方式从手工作业和半机械化为主转变为机械化、自动化、信息化、智能化为主。煤矿绿色、安全开采也取得了历史性的成就。

其中,近年来,仅神东集团就涌现出了一批闪现着“神东智慧”的先进科技创新项目,包括工作面无盘区布置、国内首家应用辅助运输无轨胶轮化、创新“多巷道、大断面、低负压、大风量”的通风系统、厚及特厚煤层一次采全高技术、世界首套8 . 8 米超大采高工作面等,不仅加速了国内煤炭工业装备制造的发展进程,也让煤炭工业智能转身摆脱国外技术桎梏。

这些科技成果是神东煤炭集团“五大引领”(党建引领、模式引领、效益引领、创新引领、队伍引领)理念的典型事例和具体实践,包括风险预控管理体系等的很多神东标准以及探索成果,已经纳入了我国相关行业标准,极大地推动者我国煤炭行业的现代化发展。

近年来,不仅在传统工业领域,我国在信息业、制造业、互联网业也相继爆发了一大批全球领先的科技成果。包括神东在内的众多中国企业奋力拼搏、勇于突破,敢于创新,他们遇水搭桥,逢山开路的不服输态度正是我国经济的韧性之所在。 (索炜 通讯员 李德春 李媛)

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