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大學畢業生到煤礦實習。
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、作業環境差,用工人自己的話形容,那就是“四塊石頭夾著一塊肉。”
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,改善井下工人的作業環境。
2014年,一套創下穩定圍巖單月進尺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。
曾經的少年,正是“煤海蛟龍”總設計師、中國煤炭科工集團首席科學家王虹。
工欲善其事,必先利其器。1978年,全國煤炭產量6.18億噸,2022年,這個數字是45.6億噸,煤炭產量的跨越式提升離不開煤機技術的革新。
傳統的煤炭開采,掘進、支護、運輸三者分離,設備多、調度慢、井下操作人員多。“煤海蛟龍”把三者有機整合在一起,破解了掘進、支護、運輸不能平行作業的世界級難題,為煤炭行業帶來新氣象、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。
“以前掘進作業每個班至少要18個人,現在只需8、9個人,有了地面遠程操作系統,下井人數比原來少多了。”煤礦副總經理楊波說。
在人員做“減法”的同時,能效在做“加法”。黃陵礦業二號煤礦屬于高瓦斯中厚煤層礦井,在這樣的地質條件下,傳統掘進月進尺最高在200多米,而現在可以穩定在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,像黃陵這樣的復雜地質條件也能提升1倍以上,可以有效緩解礦井生產接續緊張,騰出更多時間進行備采工作面瓦斯治理,為采煤創造安全環境。
常哲提到的“礦井生產接續緊張”,也稱為“采掘失調”。簡單來說,掘進與采煤是煤礦生產的兩個基本環節。掘進先行,采掘合理配合,煤礦才能正常運轉。如果掘進工程滯后,不能準備出足量的采煤工作面,將造成生產被動、產量下降的狀況。
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。任何掘進技術上的小改進,輻射到行業,都能帶來巨大改變。
在“割得動”“支得住”的同時,要實現“掘得快”。“提高掘進效率,更新快掘技術,這個問題不能忽視,也不能繞著走。”王虹說。
隨著鉆錨一體化技術的突破、自動施工和自動控制系統的運用,“煤海蛟龍”不斷刷新掘進速度。2022年3月,復雜圍巖條件下,實現月進尺856米。2022年5月,中等穩定圍巖條件下,實現月進尺2086米。
王虹表示,黃陵礦業二號煤礦井下的這條“長龍”,并不是固定形態,所謂“有什么馬配什么鞍”,技術人員也會根據地質條件進行組裝配套,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定圍巖及較復雜圍巖,而且不僅僅是煤礦,金礦、鉀礦等礦藏,水利建設、隧道挖掘等領域,“煤海蛟龍”也能施展拳腳。
安全之變
煤機技術人員與煤礦工人的關系是那樣緊密。
王虹講起一件往事,上世紀末,在研發EBJ-120TP型掘進機時,需要收集大量資料。原平頂山一礦開拓區工人蔡子章是個有心人,他將曾經試用過的許多國外掘進機的優缺點、工藝,留心整理下來,還把工人們在井下多年工作積攢的經驗、遇到的問題一一講給研發團隊,在我們對國外先進設備知之甚少的時候,這些情況和數據,是何等珍貴……
掘進機下線,被命名為“EBJ-120TP”,其中的“T”代表研發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,EBJ-120TP型掘進機引領風潮,今天,更多煤機新面孔發光發熱。
走進太原研究院彩虹基地生產車間,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,山西原煤產量邁入10億噸大關,每天約有23萬名煤炭產業工人奮戰在生產一線。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。
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,棄用人海戰術,采用現代化設備,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,工人在井下作業可以更踏實了。
太原研究院智能控制技術分院工程師王德光用3個特點概括最新一代的 “煤海蛟龍”。
——工人距離操作設備越來越遠。從站在設備上,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。現在,工人在地面,甚至在云端也能對設備進行操作。
——井下導航系統越來越精。經過幾次迭代,最終選定了慣性導航技術作為“煤海蛟龍”的視力支撐,茫茫煤海也能精確定向。
——設備控制系統越來越準。煤機設備輕則幾十噸,重則上百噸,大量智能感知系統、路徑算法和精確控制方法,5G、大數據、云計算等新興技術準確掌控著“煤海蛟龍”的一舉一動。
觀念之變
記者問王虹總設計師,面對競爭激烈的世界煤機行業,“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、創新迭代!”
在太原研究院,首臺、首套、首例;填補國內空白、攻克世界級科技難題的字眼被反復提及。“基礎研究、核心元部件的攻關,不做是不行的。”太原研究院黨委副書記、總經理宋德軍說得堅定。
2022年,國內首個礦用導航技術實驗室在此建立,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。“一個辦法不行就再想一個。”“一定解決這個難題。”“不讓問題見到第二天的太陽。”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“特別能戰斗”的精神光芒。
作為山西省重點培育的高端裝備制造產業鏈“鏈主”企業,太原研究院也發力帶動上下游企業匯聚。以機械結構件為例,省內就能滿足約三分之一的供貨需求,鏈上企業隨之發展壯大。一些高端液壓、電氣元部件,一開始主要從歐美等國家采購,近幾年已在國內培養了一批供應商。
論分量,也要看成色。宋德軍說,“客觀來講,國內供應商還是提供基礎的元部件多。但我們相信,供應商是培養出來的,我們非常愿意將數據、技術與優質供應商共享,實現協同創新,鏈上共贏。”
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,以市場為導向,力爭實現行業核心技術自主,靠差異化取勝。”宋德軍信心十足。
責任編輯: 張磊