2018，向科技興煤再出發(fā)

2018，向科技興煤再出發(fā)

新時代是奮斗者的時代

新年伊始，煤炭人總有些新期待，對工作、對生活、對礦區(qū)，包括對支撐行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的煤炭科技。

過去幾年，煤炭人勠力同心，科技興煤決心之大、力度之大、成效之大前所未有，煤炭綠色開發(fā)與清潔利用水平大幅度提高，黑色煤炭搖身一變成為綠色資源。一代代煤炭人擺脫“傻大黑粗”的心愿不再是空中樓閣，“機械化換人、自動化減人”成效明顯，煤炭人比歷史上任何時候都更加堅信“科學技術是第一生產力”。

發(fā)展現(xiàn)代煤炭工業(yè)，根本出路在科技、關鍵在人才。2018年，又將有一大批科技項目陸續(xù)實施，為煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護航。

同時，鑒于煤炭開采面對的是未知的、不確定性極高的自然世界，我國礦井開采深度逐年增加、開采煤層賦存條件趨向復雜、生態(tài)文明理念日益深入人心，所以煤炭人面對的形勢依然嚴峻，科技興煤路上仍會遭遇各種新困難、新挑戰(zhàn)。

新時代是奮斗者的時代，幸福都是奮斗出來的。唯有勠力同心，攻堅克難，不馳于空想、不騖于虛聲，一步一個腳印，踏實走好腳下每一步，才能使科技興煤在煤炭行業(yè)真正內化于心、外化于行，確保煤炭工業(yè)成為有奔頭的產業(yè)，礦工成為體面的職業(yè)，礦區(qū)成為安居樂業(yè)的美麗家園。

為了讓科技興煤之路走得更穩(wěn)、更快，《中國煤炭報》特邀地勘、采煤、建井、安全、煤機、選煤等領域知名專家、一線技術工人，暢談他們期盼的煤炭科技，為奔向更好的明天鼓勁加油！

王雙明

中國工程院院士王雙明

為清潔采煤提供地質保障

2018年，是黨的十九大召開后的開局之年，也是改革開放40周年。作為煤炭資源與地質勘查領域的一名工程技術老兵，我期盼煤炭資源與地質勘查科學技術在2018年取得新進展，為煤炭安全綠色開采、清潔高效利用提供地質技術保障，為貫徹落實黨的十九大提出的推進能源生產和消費革命作出新貢獻。

地質勘查是煤炭工業(yè)的基礎。1949年以來，我國先后開展了3次全國煤田預測工作，揭示了中國煤炭資源的總體分布規(guī)律和煤炭資源總量，建立了中國煤地質學理論，為國家經濟社會發(fā)展提供了資源基礎。改革開放以來，煤炭資源勘查圍繞煤炭工業(yè)戰(zhàn)略西移重大需求，建立了地球物理勘探和鉆探相結合的綜合勘查技術體系，為國家大型煤炭基地規(guī)劃建設提供了資源保障，支撐了改革開放后中國經濟高速發(fā)展對煤炭需求的快速增長。

受中國富煤、少油，缺氣能源資源稟賦特點制約，煤炭資源作為基礎能源的地位短時間內難以改變。按照黨的十九大提出的“兩個百年”奮斗目標和生態(tài)文明建設總體要求，煤炭工業(yè)必須由高速增長轉變?yōu)楦哔|量發(fā)展，煤炭資源勘查工作必須由以發(fā)現(xiàn)和查明煤炭資源為主要任務轉變到保障安全綠色開采、清潔高效利用上來。

2018年，期盼在煤炭資源勘查領域實現(xiàn)以下突破：圍繞西部水資源匱乏、生態(tài)環(huán)境脆弱、地表條件復雜的特點，發(fā)展能查明煤炭資源富集區(qū)煤、水、地表生態(tài)系統(tǒng)空間賦存特點和規(guī)律的高效高精度勘查技術，實現(xiàn)多種勘查技術相融合；創(chuàng)新能實現(xiàn)礦井采掘過程連續(xù)超前探測的地球物理勘查和成像技術；突破以大數(shù)據為基礎的三維地質建模技術，為建設數(shù)字礦山、透明礦井和智能化無人開采提供地質技術支撐。

王國法

中國工程院院士王國法

裝備更智能礦山更智慧

2018年，期盼煤炭智能化采掘技術裝備和智慧礦山技術創(chuàng)新取得新進展、新突破，裝備更智能、礦山更智慧。

以“煤礦千米深井工作面圍巖控制及智能開采技術”和“煤礦智能開采安全技術與裝備研發(fā)”兩個“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目為依托，在井下工作面高精度三維動態(tài)地質模型構建、圍巖狀態(tài)感知、開采裝備智能控制、工作面開采條件實時預測及處置、地理信息系統(tǒng)和設備定位、智能化開采控制技術及裝備、工作面支護、割煤和運輸三大系統(tǒng)的綜合協(xié)調智能推進等技術方面取得初步成果，研發(fā)支護設備群組協(xié)同控制系統(tǒng)和智能化支護裝備，建立工作面多信息融合的圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測預警平臺和基于大數(shù)據的智能開采效能與安全分析決策系統(tǒng)，為工作面智能化開采創(chuàng)造條件。

2018年，期盼啟動實施硬煤特厚煤層超大采高智能化綜放成套技術和裝備研發(fā)，陜西、內蒙古重點礦區(qū)薄煤層智能化高效綜采成套技術和裝備研發(fā)，中厚煤層年產千萬噸綜采智能化成套技術和裝備研發(fā)，鄂爾多斯盆地深井安全高效開采成套技術和裝備研發(fā)；加快智能化快速掘進技術與裝備的研發(fā)與推廣。

2018年，期盼清晰規(guī)劃出智慧煤礦2025年情景目標和技術體系架構，在基于北斗系統(tǒng)的精準地質信息系統(tǒng)、智能礦井通風排運系統(tǒng)、危險源智能預警和消災系統(tǒng)、智能快速掘進和采準系統(tǒng)、機器人化智能開采系統(tǒng)、礦井全工位設備設施健康智能管理系統(tǒng)、礦山綠色開發(fā)與生態(tài)再造系統(tǒng)、智慧煤礦集中管理系統(tǒng)等八大系統(tǒng)關鍵技術創(chuàng)新方面取得新成果，以便早日實現(xiàn)裝備更智能、礦山更智慧。

劉志強

煤礦深井建設技術國家工程實驗室主任劉志強

鑿井不下井實現(xiàn)建井夢

在幾百米深的井筒內，鑿井作業(yè)人員在泥里、水里、高噪音和粉塵環(huán)境下，艱辛地進行鉆眼、裝藥、爆破、出渣、砌壁等作業(yè)，極易得職業(yè)病。作為建井科研人員，我感到心酸。

2018年，希望各種智能鑿井裝備的出現(xiàn)，能大大減少鑿井作業(yè)人員的數(shù)量，降低鑿井作業(yè)人員的勞動強度，并顯著改善他們的作業(yè)環(huán)境。

期盼能研制出地面遙控炮眼鉆鑿、定量裝藥、巖渣自動裝運、鋼筋綁扎、井壁澆筑的智能自適應多功能鑿井機器人；研制出本安型無線起爆雷管，滿足裝藥機器人裝藥和雷管的布設要求，網絡控制精確延時起爆，提高爆破破巖效率。

2018年，希望可控的機械破巖代替爆破破巖更進一步，解決好“破巖和防止巖石破壞”這一矛盾，實現(xiàn)“鑿井不下井”的終極目標。

2018年，期盼全地面機械化的鉆井法鑿井技術在西部弱膠結巖層井筒取得突破，借助新型破巖滾刀、高效排渣鉆頭等提高鉆進速度；反井鉆機鉆井適用范圍更加廣泛，突破導孔偏斜控制難題，借助耐磨新材料綜合提高滾刀壽命，在解決煤礦井筒工程問題的同時，放眼我國礦山及地下工程建設各個領域，將煤礦的先進技術及裝備，應用于隧道、發(fā)電、廢料儲存等領域。

期盼下排渣式豎井掘進機達到工業(yè)性應用水平，上排渣式豎井掘進機開始研發(fā)；支護掘進一體化潛孔式豎井掘進機、高效建設豎井式地下停車場，可為解決城市停車難題提供新思路，同時帶動城市管廊、地鐵以及海綿城市地下空間豎井施工技術裝備水平提升。通過建井技術變革，促進地下工程施工技術進步。

周福寶

中國礦業(yè)大學安全工程學院院長周福寶

更多煤礦能實現(xiàn)綠色掘進

部分煤礦井下綜掘工作面粉塵濃度非常高，采用傳統(tǒng)手段降塵效果不理想，生產過程中每立方米空氣里含有上百毫克呼吸性粉塵是常事。粉塵，一方面存在爆炸隱患，另一方面極易誘發(fā)工人塵肺病。為此，2018年，期盼更多煤礦能實現(xiàn)綠色掘進。

綠色掘進，是指掘進過程中，通過技術進步和科學管理，最大限度降低粉塵濃度、節(jié)約水資源，保障作業(yè)人員身心健康的掘進施工。

近年來，我所在的團隊以此理念為指導，開展了綜掘工作面通風過濾降塵理論與新技術研究，揭示了煤塵含水和空氣噴霧對煤塵過濾的影響規(guī)律，提出了改善脈沖噴吹流場的方法，建立了脈沖清灰最優(yōu)參數(shù)模型，形成了綜掘工作面干法過濾降塵的理論與設計方法。

以上述理論研究為基礎，我們研發(fā)了高精度金屬基濾筒，徹底解決了傳統(tǒng)濾筒不阻燃、不抗靜電的矛盾，同時顯著提高了濾筒的使用壽命；設計了智能脈沖噴吹清灰裝置，有效提高了清灰效率，解決了濾筒糊袋問題；開發(fā)了與掘進機配套使用的干式過濾除塵技術與配套工藝系統(tǒng)。

上述裝備在冀中股份公司葛泉煤礦煤巷和淮南礦業(yè)集團丁集煤礦巖巷應用，綜掘工作面除塵率高達95%以上，掘進機后方30米以外粉塵濃度近零排放，工人可直接在后方巷道就餐和休息。中國煤礦塵肺病防治基金會多次組織專家到現(xiàn)場考察，建議推廣該技術，從源頭上預防塵肺病。

2018年，盼望更多煤礦能用上這項技術，實現(xiàn)綠色掘進。

趙樹彥

北京國華科技集團董事長兼總工程師趙樹彥

選煤實現(xiàn)七大技術突破

考慮到我國選煤廠的發(fā)展方向為“高效、簡化、大型、智能”，2018年，期盼選煤科技取得以下七方面技術突破。

一是高精度選煤方法取得長足進步，以滿足用戶對質量要求的不斷提高。1毫米以上粗粒煤重介質旋流器在保持高分選精度的同時，單機處理能力突破1750噸/小時，入料粒度上限突破250毫米，徹底淘汰淺槽重介質分選機；1毫米至0.1毫米粗煤泥重介質旋流器的分選精度提高30%以上，處理能力成倍提高；0.3毫米以下細粒煤浮選機的分選精度提高10%以上，單機處理能力成倍提高。

二是進一步簡化高精度選煤工藝，主要針對動力煤。淘汰塊末煤分級洗選、預先排矸和預先脫泥工藝，成倍簡化動力煤洗選工藝環(huán)節(jié)，將全部入選的動力煤選煤廠的投資降低30%以上，運營費用降低20%以上。

三是選煤系統(tǒng)的可靠性提高13%以上，確保年生產時間超過6000小時，同時將選煤廠不均衡系數(shù)降低到1.05以下，配以高效可靠的大型選煤設備，單系統(tǒng)年處理原煤能力達1000萬噸以上。

四是選煤廠實現(xiàn)無人值守。目前，國際上最先進的煤炭灰分儀的測量精度，已接近我國動力煤選煤廠的要求。為此，期盼我國3年至5年內出現(xiàn)真正意義上的無人值守智能化動力煤選煤廠，10年內出現(xiàn)同類煉焦煤選煤廠。

五是隨著微泡浮選技術的成熟，可代替重油的1%超低灰精煤分選工藝取得突破，煤炭的利用范圍和價值得到拓展。

六是精煤無溫干燥技術取得突破，安全性、節(jié)能性和環(huán)保性大大改善。

七是大型高效脫介篩的研發(fā)取得實質性突破，單機處理量提高60%以上。

朱時廷

同煤集團同忻煤礦技術員朱時廷

攻克智能化四個難題

2018年，期盼妨礙智能化實現(xiàn)的四個難題均被攻克。

一是綜采工作面“找直找平”?！叭眱善健?，指支架直、運輸機直、煤壁直、頂板及底板平整。這是保證綜采工作面正常推進的關鍵，也是影響智能開采在現(xiàn)場落地實施的最直接因素。目前，自動移架工藝存在移架誤差大等問題，進而影響“三直兩平”。為此，期盼加大對支架傳感器的穩(wěn)定性和精確性的研發(fā)力度，以解決精準移架問題。

二是煤矸識別。采煤機自動割煤是一種記憶性割煤，通過先收集人工割煤信息，再通過模仿實現(xiàn)自動割煤。這種方式僅僅是復制粘貼式的，即系統(tǒng)不能根據條件變化自主調整參數(shù)。此外，對于綜放工作面來說，該方式在放煤過程中也無法對“見矸關窗”作出有效控制。為此，期盼煤矸識別技術取得新突破。

三是超前支護成自動化死角。目前，綜采工作面的超前支護段一般采用單體柱或超前支架，借助人工隨著綜采工作面推進而移動。我國的智能化系統(tǒng)均是基于采煤機的位置信號觸發(fā)其他動作，未涉及超前支護段的智能化。為此，期盼安全事故頻發(fā)的超前支護段，也可實現(xiàn)智能化。

四是遠程操作實際應用難。“一鍵啟?！?，僅是對設備電機的啟?？刂?，而未真正實現(xiàn)遠程控制采煤機割煤、遠程移架、遠程放煤。究其原因，主要在于傳感器的限制和遠程監(jiān)控的局限性，無法遠程掌握設備的實時變化情況。為此，希望智能化系統(tǒng)在監(jiān)測監(jiān)控方面更加精細。

楊建威

煤科總院巷道所國家項目攻關組工程師楊建威

讓智能開采走進深部煤礦

2014年5月8日，陜西煤業(yè)化工集團黃陵礦業(yè)公司一號井1001綜采工作面首次實現(xiàn)“有人巡視、無人值守”，開創(chuàng)了煤礦智能開采的先河。

隨后，智能開采技術在神華集團（已重組更名為國家能源集團）、中煤集團、同煤集團等大型煤炭企業(yè)推廣應用，取得顯著的經濟效益和社會效益。然而，目前智能開采技術僅在埋深較淺、礦壓顯現(xiàn)不強烈的礦井應用較好，并未成功推廣到深部煤礦。

深部煤礦與淺部煤礦有本質區(qū)別，特別是1000米以深礦井。深部煤礦極易出現(xiàn)工作面大面積片幫、順槽巷道圍巖大變形、沖擊地壓等強烈礦壓顯現(xiàn)問題。這些問題是深部煤礦智能開采的“緊箍咒”，其解決與否直接決定了深部煤礦能否實現(xiàn)真正意義上的智能開采。

目前，智能開采技術研究多集中在裝備智能控制技術上，如工作面找直技術、煤矸識別技術、智能機器人技術等，尚未與圍巖智能耦合，不能對上述礦壓顯現(xiàn)情況自感知、自適應、自決策。

為此，2018年，期盼開展基于深部開采礦壓規(guī)律的新型自感知、自適應、自決策的智能開采技術研究，對工作面開采工況預先感知，并通過相應技術進行調整，避開深部強擾動的礦壓顯現(xiàn)區(qū)，實現(xiàn)“圍巖—裝備”智能耦合，破解深部煤礦智能開采的“緊箍咒”，最終實現(xiàn)煤礦井下無人開采的宏偉目標。