张建国,教授级高级工程师,博士,博士生导师,中原学者,享受国务院政府特殊津贴专家。现任中国平煤神马控股集团有限公司常务副总经理,兼任中国煤炭学会副理事长、河南省科协副主席、中国煤炭学会瓦斯地质专业委员会副主任委员、河南省煤炭学会常务副理事长。全国优秀科技工作者、孙越崎能源大奖、煤炭行业最美科技工作者等荣誉获得者。
长期围绕煤矿瓦斯治理、瓦斯资源利用、工程优化设计、煤矿智能化建设等开展科技创新和工程实践。先后主持国家科技支撑计划、国家重点研发计划等30多项,获国家科技进步二等奖3项,省部级科技进步一等奖17项,牵头创建中国煤炭工业创新团队1个,获授权发明专利23 项,主持制定行业标准4项,出版著作8部,发表高水平论文50篇。
目前,全国大多数智能化综采工作面都建在顶底板条件好、倾角小、煤层稳定、 瓦斯含量低等煤层赋存条件较好的矿井,在赋存条件复杂的千米突出矿井涉足较少。但 具有60多年开采史的中国平煤神马控股集团有限公司(简称中国平煤神马集团)敢于攻坚克难、敢于创新发展,在平顶山天安煤业股份有限公司十矿己016-24130工作面率先建成河南省首个智能化综采工作面;在河南平宝煤业有限公司率先建成河南省首个智能化矿井,为其他条件复杂、灾害严重的千米深井建设智能化提供了借鉴和参考。为深入探究中国平煤神马集团在千米复杂条件煤矿智能化建设思路、方案和先进经验,《智能矿山》编辑部专访了中国平煤神马集团常务副总经理张建国。
《智能矿山》:目前,中国平煤神马集团煤矿智能化建设有哪些重要成果与进展?能否举个典型实例?
张建国:中国平煤神马集团经过不懈的努力,累计投入资金10多亿元,共建成省级智能化煤矿4对、采煤工作面12个、掘进工作面19个,河南平宝煤业有限公司(简称平宝公司)成功入选国家首批智能化示范煤矿名单。实现了“三个率先、 三个覆盖”,即平煤十矿率先建成全省首个智能化 采煤工作面,平宝公司率先建成河南省首个智能化掘进工作面,平宝公司率先建成河南省首家一级智能化煤矿,并入选国家首批智能化示范建设煤矿。 目前,中国平煤神马集团已建成平宝公司6.5 m大 采高,五矿、六矿、八矿中厚煤层,二矿、四矿 1.3〜1.5 m薄煤层智能化综采工作面,形成了涵盖厚、中、薄煤层的智能化生产格局;其中,二矿开创了河南省薄煤层智能化开采先河。
张建国在井下采煤工作面(右二)
国内第1个千米埋深、灾害严重、条件复杂矿井大采高(6.5 m)智能工作面,日产原煤超万吨
通过开展煤矿智能化建设,一是保障了安全生产,采掘工作面实现了 “人机分离”,做到了 “无人则安,少人则安”,实现了煤矿安全生产 “从井下到地面、从人多到人少、从现场操作到远程操控”的转变;二是实现了减人提效,煤矿单位优化1.5万人,劳动效率提高了10%以上,智能化 采煤工作面人均工效达到原来的1.2~1.5倍,部消除了单班入井人数超千人的矿井;三是提升了发展水平,2021年煤炭板块在关闭矿井3对、优化生产系统33个、关闭采区5个、压减采掘工作面33个 的情况下,集团煤炭板块实现利润19.8亿元。预计 2022年集团煤炭板块利润超50亿元。
以平煤十矿为例,十矿15-16-24130综采智能化 工作面的建成,实现了自动跟机、一键启停、远程集控、减人提效、多数据实时传输、实时监测、故障及时预警、自动甄别,实现了液压系统10级过滤、可靠运行,以及千米复杂条件突出矿井的安全高效开采,工作面单产由原来的月产8万t,增加到 试车第1个月的近11万L采煤工作面工作人员由原 来的160人减少到现在的59人,人员数量减少了近 2/3。工作面每班人员数量控制在6~8人,大幅解放了生产力,实现了减员增效。
《智能矿山》:中国平煤神马集团在智能化 矿山建设方面的总体布局、规划和目标是什么?
张建国:早在2018年,中国平煤神马集团就在谋划煤矿智能化建设工作,在河南省算是起步比较早的。2019年,集团率先在开采深度大、地质条件复杂、瓦斯灾害严重的千米深井平煤十矿己15-1- 24130工作面,建成河南省首个智能化采煤工作面, 创造了当时“国内第一套纯国产智能化综采装备、 国内第一套成功使用惯导系统、国内调试用时最短的智能化综采工作面” 3项纪录。在此基础上,在向高、中、低综采智能化工作面建设方面全面发力,在平宝公司己15-17-12100,六矿戊8-32010、四 矿己15-23090工作面分别建成6.5 m大采高、中厚煤 层和1.3 m薄煤层3个智能化工作面,运行稳定性处 于行业先进水平。2021年,十一矿己16-17-24050、 平宝公司己15-17-12110、十三矿己15-17-13050、五矿 己15-32010建成智能化工作面。2022年,集团全年 共建成国家级智能化示范煤矿1家、省级智能化煤矿3家、智能化综采工作面10个、智能化掘进工作面37个。
智能化掘进井下主控室
未来,中国平煤神马集团将认真落实《河南省煤矿智能化建设三年行动方案(2021—2023 年)》,力争通过3 - 5年的努力,实现建成煤矿智能化综采装备30套以上,智能化综采工作面占比超75%,超千米矿井、突出矿井掘进工作面全部完成智能化改造,建成10个以上一级智能化煤矿。推动集团数字化转型,实现从“建得好”向 “用得好”转变,从“数据采集”向“数据赋能” 转变,从“示范建设期”向“常态运行期”转变, 全面打造集团数字经济产业新格局,为河南省煤炭工业安全发展、高效发展、智能化发展作出新的探 索与贡献。
《智能矿山》:目前,智能化煤矿建设面临的最大难题是什么?相应的解决措施是什么?
张建国:首先,智能化设备受工作面影响较大,有时不能正常发挥其作用。包括:①采煤工作面惯性导航系统只能参于工作面输送机的自动调直,且受工作面各种因素影响较大,调直效果不理想;②工作面条件好的矿井可以实现完全自动化, 但工作面地质条件不好的矿井,如顶板破碎、煤墙 片帮、过构造带等,自动移架、自动伸收护帮板对工作面适应性不强,人工干预较频繁;③智能化掘进使用的是矿用干式除尘器,该设备可降低掘进机截割过程中产生的煤尘,但矿用干式除尘器是抽出式,对于高突掘进工作面来说,与《煤矿安全规程》相关条款相违背,且目前没有更好的选择办法,这个问题目前急需解决。
其次,智能化设备技术仍有较大提升空间。 包括:①智能化工作面摄像头只具备水平旋转功能,没有垂直调整功能,导致采煤机割煤时,摄像头不能精准跟机;②掘进机可以实现远程操作,但巷道支护实现智能化操作,仍存在很大困难,使用掘进机进行远程遥控截割时,人员撤出工作面,可以有效地避免在截割过程中发生事故,造成人员伤亡,但掘进机截割完成后,人员仍需进入工作面进行支护工作,人员在截割时离开工作面,支护时再进入工作面,这个过程时间就浪费了,影响工作效率;③由于煤矿智能化起步较晩,行业未充分成熟,行业标准不全,执行标准不固定,造成建设使用期间经常返工,容易走弯路。
最后,综掘智能化是煤矿智能化建设的难点。在全国范围内综掘智能化都没有成熟装备和技术可以借鉴。为了补齐综掘智能化建设短板,中国平煤神马集团与重庆大学和无锡华瀚能源装备科技有限公司,以产学研合作模式进行联合攻关,在平宝公司己15-17-12110工作面研发掘进智能化装备。 经过三方工程技术人员的不断探索与实践,并反复进行试验,最终攻克了许多技术难题,成功研发了智能化综掘装备,建成了河南省,甚至是全国范围内真正意义上的智能化掘进工作面。此外,集团还 规划在八矿戊9-10-21070风巷再建设1个综掘智能化 工作面。
《智能矿山》:中国平煤神马集团在智能化煤矿建设过程中取得了哪些管理经验,特别是人才培养有哪些好的举措?
张建国:近年来,中国平煤神马集团坚持把 智能化建设作为提升煤矿安全高效水平、推动煤炭 产业转型升级的必由之路,举全集团之力,加力加 速实施。在智能化建设工作中突出“四个注重”:
(1) 注重顶层设计、高位推进
中国平煤神马集团煤矿智能化建设工作在河南省起步较早,早在2018年,集团成立以党委书记、董事长,总经理为组长的领导机构,强化组织保障,认真编制规划,专门成立智能化改造事业 部,统筹全集团煤矿智能化建设工作,积极在人、 财、物等方面创造条件、提供支持。
(2) 注重分类分级、系统谋划
突出安全高效目标导向,因地制宜、宜上则上,做到新建矿井必须上,灾害严重矿井优先上, 其他骨干矿井加快上。加快推动煤矿智能化建设由采掘工作面向全矿井延伸,煤矿主通风机房、变电所、水泵房、主输送带等各类机房硐室和大型固定 设备逐步实现无人值守或集中控制。
(3) 注重科技引领、“三化”协调
坚持瞄准一流、对标先进,依托大数据、云计算、物联网等新一代信息技术手段,同步启动信息化平台建设,确保采掘智能化、系统可控可视化、管理信息化“三化”深度融合、协调推进,实现所有矿井安全生产信息管理“一张图”,搭建覆盖所有系统、四通八达的矿山数字高速公路。
(4) 注重实操实训、提升技能素质
超前培训人才,提供技术保障。采取走出去、请进来,分期分批组织技术骨干和区队长、班组长,赴淮北矿业(集团)有限责任公司、枣庄矿 业(集团)有限责任公司、宁夏煤业集团有限责任公司、郑州煤矿机械集团股份有限公司等企业,学技术、学原理、学维修,系统学习掌握智能化开采技术。邀请设备生产厂家技术人员进行技术交流, 采用理论与实操、现场与视频相结合模式,加大智能化机组操控培训力度。设备到货后,组织安装人员进行大练兵,轮流反复练习支架拆解、组装、 运输,为安全快速安装打下了基础,提供了技术保障。
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