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神东煤炭集团采煤技术革命

2021-08-18 来源:莆田机械信息网

神东煤炭集团:采煤技术革命

1954年的夏天,一代伟人毛泽东在北戴河观海时感慨万千,写下了“萧瑟秋风今又是,换了人间”这一不朽的诗句。当时的中国煤矿工人还是靠“两镐一炮”在采煤。正是这一年,世界上首套综合机械化采煤设备已在英国问世。

综采设备大大降低了矿工的劳动强度,保证了矿工的生命安全,提高了劳动效率。然而,让中国煤矿工人真正“换了人间”已是改革开放以后了。尤其是上世纪80年代末,神府东胜煤田的大开发,助推了我国煤炭历史上一场影响深远的采煤革命。在神东煤田开发之初,虽然煤炭资源赋存条件优越,仍然采用打眼放炮的采煤方式和轨道运输,用人多、环境差、效率低。对如何建设神东矿区,也曾有过激烈的争论。但争论归争论,敢为人先的煤田开发者把技术超前的理念深深扎根于开发建设的每一步进程。负责神东煤田开发的华能精煤公司在成立之初,就突破传统观念束缚,挑战落后的采煤工艺,探索先进的开发模式,瞄准世界先进水平,开始引进国外先进的成套综合机械化采煤设备。1992年6月26日,华能精煤公司向国家计委请示,引进采煤机、刮板运输机、转载机、破碎机、电液控制系统及胶轮输送车等国外先进采煤技术和设备,建设神东矿区第一个600万吨高产高效现代化矿井——大柳塔煤矿。【原神府煤田开发公司总经理何永久:“中央为什么下这个决心,让国家计委直接抓这一块?就是要排除各种思想的干扰,它有一个好处。这是一个基本的东西,基础的。后来慢慢大伙儿自动地就改了,小井慢慢地扩大,你像大柳塔煤矿,它也是有一个过程,从小井改成90万吨、120万吨,后来就干脆搞一个300万吨、600万吨矿井。”】要把大柳塔煤矿建成一座高产高效的现代化新型煤矿,就需要解放思想、大胆创新。神东多次派出技术人员出国考察学习,开阔了眼界,在“有轨还是无轨,国产还是引进、综掘还是连采”等几个关键问题上统一了思想,形成了矿井建设“系统要简单,装备要先进,技术要创新,队伍要专业,管理要提升”的共识。突破传统煤矿的设计理念,充分发挥浅埋煤层赋存优势,创新开拓方式,矿井实行无盘区条带式布置,实现了煤矿开拓系统的简单化。【时任神华神府分公司总工程师兼大柳塔矿矿长,现任中煤集团总经理、中国工程院院士王安:“无轨胶轮化是大家能直观地看到的有形的部分,无形的对矿井深层次的影响,大家看不到。你比如说,我们把2000米长的工作面延长到6000米长的工作面,用我的话说,单元体的放大就意味着系统的简化,你想过去6000米,要是一个工作面是2000米,你得摆3个盘区,两翼你就是6个盘区,现在我工作面一个盘区没有,完全是无盘区布置,大巷两侧直接把工作面拉开。”】【神东煤炭集团技术研究院常务副院长贺安民:“这个技术说起来很简单,但是它对神东公司的影响,对整个神东矿区,乃至整个鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田开采至关重要。”】在开拓方式变革的同时,又将大柳塔煤矿的运输创新改造为无轨胶轮化运输,正是这两项关键技术奠定了神东技术现代化的基础。【原华能精煤神府分公司副总经理戴绍诚:“搞无轨胶轮化是一个革命,因为煤矿除去主业,采煤、掘进以外,运输是一个很大的制约因素。因为不管立井也好,斜井也好,用轨道绞车可以上山下山。比如说我在桑树坪煤矿,光3个运输队就用了700多人,少了就不行,因为它的维修量大,它的路程长,而且要不停地换装。所以我说我们这儿的条件好,应该搞无轨胶轮化。”】然而,在大柳塔煤矿第一个综采工作面搬家倒面时,由于缺乏足够的经验,无轨胶轮车运输并没有缩短时间,有关决策人员对无轨胶轮化运输产生了质疑。把无轨运输改回到有轨运输,不但要增加3000多万元的投资,时间也需要一年才能完成,更重要的是这将影响到1995年10月1日,华能精煤公司把大柳塔煤矿的正式投产作为向国庆献礼的计划的实现。【何永久:“当时的争论很大,而且矛盾很激化。这个事说老实话,也不能完全怨上级公司,因为大伙儿都有认识,上级公司有一部分干过的领导都是在轨道那种状况下干的。他就认可那个东西比较有把握,坏了还可以收拾嘛。”】【王安:“到底是把有轨铺回去,还是坚持用无轨胶轮化,有很大一部分人坚持把这个有轨运输再铺回去的。但如果大柳塔再把这个轨道铺回去,那神东模式就没了。”】就在这种激烈的争论过程中,神府公司认真总结经验,解决无轨胶轮运输中的一系列技术问题,在大柳塔煤矿的第二个工作面搬家倒面时终于成功了。无轨胶轮化运输灵活、快速、环节少、运输成本低,既解脱了长久以来辅助运输对矿井大幅度提高产能的制约,又为神东矿区整体生产系统的简化、快速搬家倒面、6000米延长工作面的形成奠定了基础。神东矿区的实践证明,煤矿无轨胶轮化运输是一项革命性技术,是建设大型矿井必不可少的关键技术之一。神东首创辅巷多通道无轨胶轮车快速搬家新工艺是缩短矿井停产时间,实现高产、稳产的关键技术之一,把综采搬家倒面平均速度由国内的30天、国外的15天,缩短为7天左右。【神东煤炭集团大柳塔煤矿总工程师陈苏社:“辅巷多通道无轨胶轮车快速搬家新工艺,是在1996年大柳塔煤矿12煤,1209国产设备综采工作面,在非常困难的情况下发明的。就是从工作面的前边,平行与工作面开掘了一条巷道,然后每隔5米打一个洞洞,最后从每个洞洞里掏这个设备。支架、溜槽一点一点掏,从那撤出来以后,觉得这个方法挺好。”】神东在国内首创超长工作面布置,对参数设计进行了大胆创新,使工作面推进长度由原来的800—1000米增加到4000—6200米,工作面长度由原来的80—120米增加到220—420米,工作面可采量最大达1500万吨以上。【神东煤炭集团公司副总工程师张有河:“按照我们专业术语叫综采工作面的走向长度和倾向长度,不论是走向长度和倾向长度的增加都不单纯是一个数字的增加。神东公司最早的工作面120米、180米,到咱们现在的400多米,我说的是宽度,就是倾向长度,那么走向长度也一样,由原来的1800米到2000米、4500米。一方面我们的用人少了,另一方面产量也高了,充分发挥了设备的潜能,减少了搬家倒面,为安全高效生产提供了有力的保障。”】二由于矿井工作面总装机容量不断增加,供电距离长,线路损耗大,电压波动大,影响设备正常运行。为有效解决这一问题,神东在国内首创采区地表建立35千伏箱式移动变电站,通过钻孔直接向井下工作面供电,减少了供电环节和值守人员,缩短了供电距离,降低了故障率,保证了采掘设备的供电安全和质量。【神东煤炭集团供电中心主任赵福祥:“这样呢,既解决了井下大功率设备的启动和运行工作,也节约了很多财力、物力和人力,起到了一个很好的效果。”】神东集团多年来与国内、国际先进的制造厂商合作,先后研制出适合神东矿区的ZYY系列5种架型的大采高电液控制支架,并对采煤机及其它主要综采设备进行了技术革新,创新性的成果达600多项,使国际先进综采设备的设计技术、制造技术及一流的先进设备在神东矿区得到了有效的应用。【时任神东煤炭集团董事长、现任中国神华副总裁翟桂武:“实际上神东发挥的作用不是简单引进设备,我们把技术理念思想引进来了,我们在开采的工艺、开采的技术方面有创新。”】大柳塔煤矿在开始的时候,应用的也是国产采煤设备。但是由于神东矿区煤质的特点,很难满足矿井高产的需要。【原神东公司总经理、现任神华集团副总经理王金力:“神东有一个特点,就是它的煤不是特别硬,F系数等于3,在煤矿里不叫特别硬的煤,但是它特别不好割。”】【时任神华集团公司总经理韩英:“那没办法,下不来煤没办法,后来我说换采煤机,这才决定换美国久益的采煤机。”】大柳塔矿1996年引进了第一台美国JOY公司的6LS—3型采煤机。先进的设备固然带来了高效率,但问题也接踵而至。【翟桂武:但是后来的备件太贵了,几个部件加起来比整机都贵,而且它因为供货周期长,另外老外卖给你设备,并没有卖给你技术,维修都成问题。”】后来补连塔煤矿直接引进了德国DBT公司生产的WS型液压支架,虽然基本满足生产要求,但仍存在着问题。为此,神东决定花大力气、花大工夫,找国内最优秀的厂家、科研院校,走产学研相结合的路子。本着有所为有所不为的原则,从零件到整机逐步开始了国产化的尝试。【王金力:“神东引进以后,我们搞了两个基地,叫神东技术创新基地,这个名称很好。实际上是把太(原煤)科院,那是中国煤科总院的搞装备最好的一个单位,拉到神东来。神东的设备由他们一件一件都分解了。”】神东在设备使用过程中,大力进行国产化改革和创新,通过产学研的结合,从零星到成套,从一般到关键,截至2013年年底,共研发出107种共1221台(套)国产化设备和18251种共177.6万件零部件,推进了中国煤机制造的国产化进程。三1998年神府、东胜两公司整合后,神东通过产学研相结合,加快了高产高效现代化矿井的自动化、信息化改造。【时任神东煤炭集团副总经理、现任神华信息技术有限公司总经理王继生:因为大家都知道整个煤炭行业属于一个传统行业,这方面还是比其他行业相对落后,但是神东确实有这方面的强烈的需求做驱动。神东必须要搞自动化、搞信息化。我举几个简单的例子,你比如说,当时井下多少人,不知道。这些人分布在什么区域,哪个采区有多少人,都不知道,因为没有系统来支持它。”】【神东煤炭集团技术研究院常务副院长贺安民:“我们神东矿区是第一家把信息化技术延伸到这个煤矿井下,这也是一个重大技术突破,这里边也有好多曲折的事,动人的故事。”】【神东煤炭集团公司副总经理王国旺:“在那个年代,地面我们很多系统很多地方都不能把这个信息化用上,那么我们就敢想到把信息化、自动化用到井下了。没有一种很好的想法、没有这种理念,我觉得几乎是不可能做到的,也是不可思议的一件事情。事实上这个自动化信息化用到井下以后,功效大大提高了,人员大大减少了,设备系统运行的可靠性大大提高了。你像现在我们所有的矿井自动化程度这么高,实际上就是在那个时候就有了。”】根据煤层浅埋深、薄基岩、易自燃、煤尘具有极强爆炸性等特点,神东创新了“多巷道、大断面、低负压、大风量”的通风系统设计,实现了通风网络简单、阻力减小、能力提升。【神东煤炭集团公司副总经理、总工程师杨俊哲:“神东应用这种通风方式以后,在加长加宽工作面,大面积推广应用这一块,发挥了积极的作用。现在神东综采工作面的宽度,从原来的200多米发展到现在的400多米宽,长度从原来的2000多米发展到现在的6000多米长,这些工作面的应用与这种通风方式的应用,是分不开的。没有这种通风方式的支撑,神东超长超宽工作面的应用也就实现不了。”】多年来,神东煤炭集团通过集成国内外先进管理和技术,并结合神东矿区客观条件不断进行创新,相继在生产技术、建井技术、机电技术、自动化改造、信息化技术等方面取得了一系列创新和突破,截至2013年底,共取得自主知识产权的专利技术344项、实用新型专利技术293项,2003年《神东现代化矿区建设与生产技术》获得国家科技进步一等奖。这是发生在戈壁滩一片不毛之地上的中国煤炭工业的一场革命。仅仅二十几年的时间,神东煤炭集团为我国煤炭工业实现脱胎换骨的现代化嬗变做出了榜样!多年来,神东在采煤工艺和技术上不断创新,走出了一条煤炭工业可持续发展的新路子,实现了煤炭开采由劳动密集型向技术密集型的转变、由高危行业向本质安全型企业的转变、由环境污染型向清洁环保型煤炭企业的转变。

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