割煤、移架、推溜、輸送一氣呵成，3月21日，國家能源集團平莊煤業(yè)老公營子礦綜放工作面正在進(jìn)行初采，全流程作業(yè)數(shù)據(jù)在信息化調(diào)度指揮中心盡收眼底，智能化生產(chǎn)“一張圖”精準(zhǔn)調(diào)度縱橫交錯的系統(tǒng)與設(shè)備……這些得益于實驗室里的先進(jìn)技術(shù)，把科技創(chuàng)新成果變成了看得見、摸得著的“烏金”。
圖為平莊煤業(yè)信息化調(diào)度指揮中心
作為擁有66年老品牌煤炭企業(yè)，平莊煤業(yè)認(rèn)真貫徹落實集團公司“1331”科技創(chuàng)新戰(zhàn)略，聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)協(xié)同攻關(guān)，加強顛覆性技術(shù)和前沿技術(shù)研究，緊緊抓住科技創(chuàng)新這個“關(guān)鍵變量”轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量發(fā)展的“最大增量”，打通科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展中的堵點卡點，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入推動力、支撐力。
平莊煤業(yè)多項科技創(chuàng)新成果脫穎而出，關(guān)鍵核心技術(shù)取得新突破，重大項目建設(shè)躍上新高度。其中，老公營子礦“軟頂硬煤綜放安全智能化開采關(guān)鍵技術(shù)及裝備”，進(jìn)一步豐富和發(fā)展國內(nèi)煤炭資源智能化開采理論與技術(shù)，對支撐智能化綜放技術(shù)與裝備出口具有重大意義；西露天礦“露天邊幫窄煤柱下資源回收關(guān)鍵技術(shù)”，填補了其它露天礦邊幫煤回收技術(shù)空白，對促進(jìn)行業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步具有重要示范作用，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
智取烏金展新篇
老公營子礦是平莊煤業(yè)井工礦主力礦井，由于3、4、5煤組均已開采完畢，6煤綜放區(qū)工作面具有“煤層特厚、軟弱特厚頂板”特點，嚴(yán)重制約礦井可持續(xù)發(fā)展。與此同時，在煤炭行業(yè)綜放開采技術(shù)發(fā)展歷程上，并沒有可借鑒“軟巖”厚及特厚煤層綜放開采方法。鑒于此情況，平莊煤業(yè)高度重視，精心部署，組建項目攻關(guān)團隊，主要研究30米厚煤層分層綜放開采工藝。
老公營子礦受立井提升、電壓等級、開采技術(shù)條件等客觀限制，分別從技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、回采安全性等方面，按照煤礦智能化建設(shè)綜放工作面安全高效開采要求，更好發(fā)揮科技創(chuàng)新關(guān)鍵性作用，扎實推進(jìn)重大項目建設(shè)，提出《厚煤層安全高效開采方案》。
攻關(guān)前沿課題，不斷提升前進(jìn)的動力。涉及智能化設(shè)備、探索首分層綜放工作面放煤控制技術(shù)，一系列科技創(chuàng)新和技術(shù)加速落地。
在推進(jìn)過程中，項目團隊多次召開項目推進(jìn)會，開展交流研討，跑現(xiàn)場、看圖紙，吃透“軟巖”礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，建立30米厚煤層首分層綜放工作面軟弱特厚覆巖拱結(jié)構(gòu)力學(xué)模型，明晰特厚軟弱覆巖與液壓支架耦合作用機制，為特厚煤層綜放工作面支架選型設(shè)計和頂板管理提供理論依據(jù)。
結(jié)合煤層賦存和開采條件，項目團隊采用特厚軟弱頂板下首分層綜放工作面放煤控制技術(shù)，復(fù)合水體下控疏結(jié)合綜放開采安全保障技術(shù)，有效解決工作面多重含水開采問題。
圖為老公營子礦智能化綜放工作面
傳統(tǒng)液壓支架在軟巖底板應(yīng)用，存在扎底問題。項目團隊根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造創(chuàng)新研發(fā)了雙四連桿超前液壓支架。頂梁和底座采用一體化設(shè)計，雙四連桿機構(gòu)與雙邊立柱呈平面布置，增強支架整體穩(wěn)定性，降低底座前端比壓，解決超前支架在巷道軟巖底板中扎底的現(xiàn)象。項目團隊介紹道：“通過開發(fā)‘預(yù)測＋探查＋疏放解危＋監(jiān)測預(yù)警’于一體的頂板采空區(qū)積水解危技術(shù)，能夠預(yù)測多煤層綜放開采覆巖破壞高度和采動影響范圍，實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)?！?/span>
工作面回采過程中，采用多輪間隔智能化放煤工藝，揭示了頂煤放出率與放煤口量化關(guān)系，創(chuàng)新多放煤口時空配合模式，大幅提升頂煤回收率。
通過產(chǎn)學(xué)研深度融合，項目取得突破性進(jìn)展，變革了傳統(tǒng)采煤方法，建成平莊煤業(yè)首個智能化綜放工作面，為煤炭行業(yè)類似地質(zhì)條件煤層開采提供有益借鑒，具有示范作用和輻射效應(yīng)。
破解難題啟新程
為提高煤炭資源回收率，延長西露天礦服務(wù)年限，平莊煤業(yè)實地考察、深入論證、科學(xué)決策，有力有序推進(jìn)露天礦轉(zhuǎn)為井工礦開采。
“露天轉(zhuǎn)為井工開采，就是對露天礦邊幫壓煤進(jìn)行回收，而工作面位于露天礦邊坡角45度臺階狀陡幫之下?！表椖繄F隊在研究中發(fā)現(xiàn)，井工開采面臨三大“卡脖子”難題——厚輝綠巖頂板破斷失穩(wěn)、露天邊幫窄煤柱傾覆、地表漏風(fēng)引起工作面自然發(fā)火。
如何攻破難關(guān)，提高資源回收率，延長服務(wù)年限，成了項目團隊攻克的“難題”。
面對工作面回采需求，項目團隊組織開展“露天邊幫窄煤柱硬厚頂板下厚煤層開采關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”，綜合采用理論分析、實驗室試驗、數(shù)值模擬、現(xiàn)場實測等研究方法，建立覆巖單一關(guān)鍵層“長懸臂+砌體梁”結(jié)構(gòu)模型，研究采場應(yīng)力、位移、能量多參量系統(tǒng)性監(jiān)測及演化規(guī)律，詳細(xì)掌握露天端幫下分層綜放工作面頂板致災(zāi)機理，開展覆巖破斷與地表巖移相結(jié)合的井上下多參量一體化頂板災(zāi)害綜合預(yù)警，提出工作面安全保障技術(shù)，為端幫壓煤井工安全高效開采提供技術(shù)支撐。
圖為西露天礦礦壓大數(shù)據(jù)分析綜合監(jiān)測平臺
通過建立露天邊幫窄煤柱硬厚頂板單一關(guān)鍵層“長懸臂+砌體梁”力學(xué)模型，推導(dǎo)工作面支架工作阻力解析公式，提出工作面頂板拉斷和剪斷破壞判據(jù)?；陧敯鍨?zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、煤體應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)、微震監(jiān)測系統(tǒng)、GNSS監(jiān)測系統(tǒng)，開展采動應(yīng)力、覆巖破斷、邊幫巖移等多場聯(lián)合監(jiān)測，開發(fā)礦壓大數(shù)據(jù)分析綜合監(jiān)測平臺，建立頂板來壓智能分級預(yù)測預(yù)警算法模型及順槽圍巖穩(wěn)定性綜合評價模型，形成覆巖與地表巖移相結(jié)合的井上下多參量一體化綜合預(yù)警技術(shù)。
由于工作面開采具有“來壓急增阻、非來壓緩增阻、來壓持續(xù)時間長、持續(xù)性周期來壓”特點，利用微震監(jiān)測系統(tǒng)，可以綜合預(yù)警分析近場覆巖頂板活動規(guī)律。
項目團隊以瓦斯作用下采空區(qū)自然發(fā)火精準(zhǔn)預(yù)警為先導(dǎo)，以均壓通風(fēng)、采空區(qū)連續(xù)開區(qū)注氮綜合防控措施為核心，開發(fā)集合采掘布局優(yōu)化與頂板控制、地表漏風(fēng)條件下三位一體綜合防滅火，搭建露天礦陡幫硬厚頂板下厚煤層開采安全保障技術(shù)體系，有效防止邊幫硬厚頂板下工作面發(fā)火。
項目落地后，實現(xiàn)了露天邊幫窄煤柱呆滯厚煤層安全、高效、高回收率開采，合理配置煤炭資源，延長礦井服務(wù)年限，成為平莊煤業(yè)推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合發(fā)展的縮影。
春來潮涌東風(fēng)勁，奮楫爭先啟新程。平莊煤業(yè)積極踐行“創(chuàng)新是企業(yè)的責(zé)任”，加速科技成果向新質(zhì)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，推進(jìn)煤炭智能綠色開采和清潔低碳高效利用，探索突破更多關(guān)鍵性新技術(shù)、運用更多新設(shè)備，推動科技產(chǎn)業(yè)深度融合，全面建設(shè)綠色、低碳、安全、高效，可持續(xù)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展能源企業(yè)。（張超）