• 《当代矿工》杂志官方网站
  • 地址:北京市芍药居35号中煤信息大厦
电话:010-84657854

做好薄煤层开采的“厚文章”

◎ 国家能源集团神东煤炭 郝文婷

《煤矿安全规程》将地下开采中厚度小于1.3 米的煤层定义为薄煤层。这类资源占我国煤炭可采储量的20%,但因为开采难度大、效益低,长期被视为“难啃的硬骨头”。国家能源集团神东煤炭(以下简称“神东”)作为保障能源供应的排头兵,始终以“国之大者”的担当直面挑战。面对浅部厚煤层开发进入深部区,薄煤层开采成为可持续发展的“必答题”。

解码薄煤层——能源棋局中的“必争之地”

榆家梁煤矿,一场“空间革命”率先展开。作为神东首个薄煤层智能化开采试点,面临着诸多严峻挑战,可谓是“开局即遇硬仗”。

面对重重挑战,神东积极研发适用于薄煤层开采的专用设备,不断探索适配薄煤层开采的新技术、新方法。通过吸收引进先进技术,结合自身实际情况进行二次创新,最终在薄煤层开采技术上取得了一系列重大突破。

“通过多年的实践积累和探索,我们总结出了16 项关键技术,有些是先研究出技术解决现场问题,比如三维地质建模技术、5G 高速通信技术。有些是在解决工程问题的过程中孕育出来的技术,比如割三角煤技术、支架主从调度技术。有些是多项技术创新叠加融合二次创新出来的,比如采煤机自主规划截割模板技术、采煤机工艺驱动引擎技术。通过解决‘人—机—环—管’协同作业难的问题,最终实现综采工作面无人化生产。”榆家梁煤矿机电副矿长丁文博说道。

榆家梁煤矿的技术创新实践过程,经历了从半自动化生产到少人化生产,到无人操作、有人巡视生产,最后发展为无人化生产4个阶段,为神东在薄煤层开采上写下了破题之笔,证明了薄煤层里有文章可做。

而榆家梁煤矿的成功,只是神东薄煤层开采这个“厚文章”的开篇。随着开采范围扩大,矿区薄煤层占比已达14%,且地质条件呈现“煤层更薄、构造更复杂、赋存更分散”的特点,越来越多的薄煤层开采难题出现在面前。

攻坚薄煤层——多维突破下的“硬核答卷”

如何将薄煤层开采这篇“文章”写得更加出彩,关键在于如何汲取榆家梁煤矿的成功经验,并将其转化运用到更多矿井的开采实践中,实现多点突破。作为神东生产主力矿井之一的哈拉沟煤矿,同样面临着薄煤层开采的重重制约。

哈拉沟煤矿综采二队副队长王天凯说:“在薄煤层受限空间作业,其实比厚煤层作业的劳动强度大很多。最近我们又遇到了一个顺槽走向坡度大的问题。6°的下坡,这对于煤机司机在两端头的过渡是相当大的挑战。此外,工作面断层密集,最大断层落差达1.8 米,相较于厚煤层较大的采高调节范围,薄煤层因采高可调节范围小,过断层时难以通过调整采高避开断层或减少割岩量。”

哈拉沟煤矿综采二队直面过断层、巷道坡度大等复杂难题,积极制定并实施了一系列针对性举措,显著提升了生产效率,日产量从最初的2 刀煤到3 刀煤稳步增加至7刀煤,并保持稳定产出,成功实现安全高效回采。这些阶段性成果不仅为哈拉沟煤矿积累了宝贵经验,更辐射至整个矿区。

针对上覆集中煤柱带来的开采难题,寸草塔煤矿综采队进行了工艺创新。由于工作面受集中煤柱影响,若按常规开采,大块矸石极易掉落堵塞过煤高度仅280 毫米的采煤机,导致运输中断。为此,团队创新性地将传统“沿顶破底”工艺转变为“沿底破顶”,通过割除工作面200~300 毫米的伪顶,将可能掉落的大块矸石预先破碎成小块,有效避免堵塞风险。这一创新不仅有效应对了上覆集中煤柱带来的难题,还彻底解决了支架空顶距离过大的隐患,进一步提高了薄煤层开采的安全性和高效性。随着新工艺的全面推广,生产效率稳步提升,矿井的生产能力得到进一步增强。从最初的每班4 刀煤,提升到了10 刀煤到11 刀煤。

“新设备与新工艺的完美结合,让我们成功开采出以往难以触及的煤炭资源,煤炭资源回收率提升3%,每多留1 米巷道可增收约1 万元,实现了资源的最大化利用。与此同时,工作面无人化、智能化技术的应用,地面远程操控设备,大大改善了员工作业环境,为行业提供了更多可复制的经验。”寸草塔煤矿生产副矿长刘国臻说道。

从“一矿一策、一面一策”的精准施策,到“技术—装备—管理”的系统革新,神东在薄煤层开采攻坚中走出了一条“实践—认识—再实践”的螺旋上升之路。在不同矿井的差异化实践中,既延续成熟经验,又直面新挑战,完成从“单点突破”到“系统攻坚”的跨越,实现了从“单章节”到“多篇章”的质变,让薄煤层开采的“文章”有了深度与广度。

创新薄煤层——智启新程中的“无限可能”

随着探索的不断深入,除了要依靠传统技术的积累,智能开采作为转型的核心力量,为这篇“文章”注入领航魄力。大柳塔煤矿综采六队接过“智能开采”的接力棒,在薄煤层领域开展创新实践。综采六队打造的“太空舱”远程操控中心,如同为薄煤层开采作业装上“智慧大脑”。

“远程操控中心集成了井下所有设备的运行信息与操控功能,工作人员在地面即可实时监护设备状态、完成操作指令。工作面配备的采煤机具备自适应截割功能,能够依据预设规划自动完成割煤作业,整个智能化开采流程在地面实现无盲区、无死角的精准管控,真正达成了一键远程作业,大幅提升了开采的安全性与效率,实现减人增效的目标。”大柳塔煤矿综采六队队长陈积梁说道。

一个按钮、一句指令,就能实现远程作业,安全高效的高级智能化工作面,实现了减人、增安、提效。

在推动薄煤层开采智能化升级的进程中,神东高端设备研发中心凭借“小个子,大能量”的创新理念,为薄煤层高产高效开采奠定了坚实的技术基础。研发的国产中厚偏薄和薄煤层智能化采煤机已在井下使用9 台,机身低、功率大、可靠性高和智能化的特点,使矿井可采煤层厚度降低到1.3 米,大大提高了薄煤层的资源回收率,提高了整机在复杂地质条件下的适应性和可靠性。

从“能不能采”到“能不能采得好”的技术跨越,从“单个案例”到“系统方法论”的经验跨越,从“企业探索”到“行业标准”的价值跨越。每一次突破,都为薄煤层开采这篇“文章”增添新的“章节”与“注解”,让其变得愈发厚重、立体。

神东在薄煤层开采领域的探索,是一场煤炭资源二次开发利用的接力赛,每一棒都在突破,每一程都在积累。从“难啃的骨头”到“创新的高地”,用创新和实践在薄煤层开采中书写了一篇属于中国煤炭行业的“厚文章”。这里,有迎难而上的勇气,有敢为人先的智慧,更有保障国家能源安全的担当。当技术的厚度超越煤层的薄度时,这片曾经的“边缘地带”,正在成为能源革命的核心战场。每一次技术突破都是新的段落,每一项标准形成都是新的章节,书写着资源高效开发、行业创新引领的“厚文章”,为煤炭行业高质量发展提供可借鉴的神东方案。

(责任编辑:朱晓莉)