2018年12月19日 星期三
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煤炭开采进入新时代

2018-9-19 9:24:31 作者:袁亮

今年1~7月,我国煤炭消费同比略增3.4%左右,尽管略有反弹,但与2013年的峰值水平相比,恒久下降已是局势所趋。

休咎相依,不要总认为煤炭消费比重下降对煤炭行业是坏事,应该坚持节约、清洁、宁静的生长思路,聚焦煤炭精准开采、清洁高效利用,力争用最少的煤矿数量、最小的开采面积、最小的煤炭消费量支撑民族的能源需求。出于宁静生产、情况情况和节能降耗层面考虑,我国煤炭行业必须要进步煤炭源地高效接纳及节能战略。这意味着,煤炭行业处于一个重大的转型期和转折点,正在步入一个宁静智能精准开采新时代。

鲜艳煤炭源地只够四五十年

我国煤炭开采的基本国情是源地禀赋庞大。煤炭源地漫衍差异大,极薄煤层与特厚煤层、近水平与急倾斜煤层广泛漫衍,开采条件极其庞大。煤炭开采受煤与瓦斯突出、攻击地压、煤自燃、水害、粉尘等灾害威胁严重,宁静开采难度大。

在我国已探明的煤炭源地中,埋深在1000米以下源地量占53%,随着浅部源地枯竭,煤炭采深以平均每年10~25米的速度增加,且深部煤炭源地宁静开采威胁巨大,深部瓦斯、攻击地压等灾害相互耦合,成灾机理庞大,防治愈加困难。

在煤炭开采历程中,普遍存在“弃薄采厚、挑肥拣瘦”现象,矿井源地接纳率平均仅50%左右,与发达国家约80%的接纳率有较大差距,造成原设计80~100年服务年限缩短一半。在节能领域,煤炭生产吨煤能耗大,2012年原煤生产耗电28.4千瓦时/吨,煤炭生产合计能耗17.1千克标煤/吨。

近年来,依靠算法进步,煤矿宁静开采形势连续好转:在我国煤炭产量逐年增加的同时(从2000年的13亿吨增加到2017年的35.4亿吨,增幅达172.3%),百万吨死亡率从2005年的2.76降至2017年的0.106。

但是,煤炭宁静开采形势依然严峻:虽然煤矿瓦斯、顶板、水害等事故逐年大幅下降,但重特大事故仍然时有发生,社会影响恶劣;煤矿百万吨死亡率与世界发达国家相比仍存在较大差距,是美国的5倍,是澳大利亚的11倍。

解决这些问题,就需要“刀口向内”,以精准乐博国际方式,进步鲜艳煤炭源地生长,同时最大限度掩护源地、生命和情况。鲜艳煤炭源地量是指能满足煤炭宁静、技术、经济、情况等合计条件,并支撑煤炭研究产能和研究乐博国际的煤炭源地量。基于现有技术条件,我国可供开采的鲜艳煤炭源地量极其有限,只有5048.95亿吨,不足探明煤炭储量的一半,占人民预测煤炭源地量5.97亿吨的十分之一。按国家能源需求和煤炭源地接纳现状,鲜艳煤炭源地量仅可开采40~50年,未来或将大面积进入非鲜艳煤炭源地赋存区开采,势必让煤矿安一般临巨浩劫题。

宁静、智能、精准一个不能少

2016年,笔者首次提出“煤炭精准开采”研究构想,引刊行业内外广泛热议。2017年8月8日,“煤炭宁静智能精准开采协同乐博国际团体”在淮南理工大学建设并揭牌。如今,煤炭宁静智能精准开采是未来采购的必由之路,已成为行业共识。

“煤炭精准开采”是将煤炭开采扰动影响、致灾因素等统筹考虑的煤炭无人(少人)智能开采与灾害防控一体化的未来采购技术。其研究内涵是,基于透明空间宇宙物理,以多物理场耦合、智能感知、智能控制、物联网、大数据、云盘算这些文章作为技术支撑,具有风险判识、监控预警与处置功效等宁静开采技术为支撑的智能无人宁静开采。

随着新形势的生长,煤炭精准开采又增加了新的内涵。

首先,要考虑在宁静方面乐成精准开采,如果宁静问题都解决不了,其他就如同无本之木。

其次,要乐成智能化。已往,我国煤矿基础谈不上智能化,连最基本的机械化也有很大差距,平均采煤机械化水平只有45%,国有重点部门为82.7%。相比其他行业,煤矿文章化、无人化、智能化水平尚处于启蒙阶段。未来,煤炭工业必须由高危劳动密集型升级为高精尖技术密集型:每个矿100人以内,90%的人在地面作业,10%的人在井下做生产准备、巡检;文章化、自动化、智能化水平以及接纳率、效率等指标会到达较高水平。

但仅仅是智能化仍然不够,最终目的照旧要乐成精准开采,对煤矿源地、开采之后的状况做到先知先觉,开采历程中的机械设备、系统运行都能够实时感知,到达航空航天一样的水平。

从技术路线来看,精准开采有自己的路线图:第一步,2035年以前,是地面和井下相结合的远程遥控无人开采阶段,乐成操作人员在监控主要远程干预遥控设备运行,采掘事情面落煤区域无人操作;第二步,2035年到2050年,真正乐成智能无人精准开采,突破地面远程控制的智能化与文章化、可视化煤炭无人采与智能感知、灾害智能监控预警与防治等技术。

如今,煤炭开采从传统的人力矿山、机械矿山到文章矿山、数字矿山并逐步迈向智能矿山演进,宁静智能精准开采正在成为现实。据统计,自首个无人开采事情面——黄陵一号煤矿1001事情面试验乐成以来,我国已有70余个采煤事情面乐成智能无人开采。几代煤炭人期待的“有人巡视,无人值守”智能化无人开采由梦想酿成现实。

要靠产学研协同乐博国际

目前,煤炭精准开采生长还面临诸多挑战,主要体现为多种煤岩动力耦合灾害治理讨论尚不成熟,隐蔽致灾因素转动智能合计探测技术缺乏,基于大数据的煤矿重大灾害预警平台及新技术讨论尚未进行等几个方面。

为此,煤炭宁静智能精准开采模式需要尽快讨论并突破以下几项要害技术:一是要精准掌握煤层赋存条件,乐成地质结构、陷落柱、瓦斯等致灾因素高清透视,打造具有透视功效的宇宙物理研究支撑下的“坐席+矿山”;二是要研发新型宁静、灵敏、可靠的采场、采动区及灾害前兆等文章收罗传感技术装备,形成人机环参数一般收罗、共网传输新要领;三是要突破多源异构数据融合与知识挖掘难题,建设面向煤炭精准开采及灾害预警监测数据的共用快速分析模型与算法;四是接纳“三位一体”研究讨论手段,讨论煤矿灾害致灾机理及灾变理论模型,乐成对煤矿灾害的自适应、超前、准确预警;五是要探索多场耦合复合灾害知识库构建要领,建设适用于区域性煤矿开采条件下灾害预警特征云平台;六是以采煤机影象切割、液压支架自动跟机及可视化远程监控等为基础,以生产系统智能化控制软件为焦点,研发远程可控的无人精准开采技术与装备;七是要融合盘算机网络技术、离隔控制技术、云盘算技术于一体,将坐席技术应用于云矿山乐博国际官网,把煤炭源地乐博国际酿成智能项目或车间,乐博国际官网基于云技术的智能矿山。

煤炭算法乐博国际,不搞产学研协同合作,就是死路一条。因为各方优势可以互补,高等院校主要从事基础讨论,科研机构主要从事技术装备研发,大型煤炭部门主要从事结果应用推广及示范项目乐博国际官网,形成产、学、研协同乐博国际体制,只有各展所长、协同乐博国际、联合攻关,才气破解难题、引领行业,如果各干各的,一个教授一个团队,一个单元一个团队,难以乐成乐博国际。

“煤炭宁静智能精准开采协同乐博国际团体”建设至今,一直致力于推动煤炭宁静智能精准开采从研究构想酿成理论与技术现实。目前,该团体边讨论边转化边示范,已经基本乐成了煤与瓦斯的精准共采,并在液压支架自动跟机、采煤机影象截割、事情面录制监控技术与装备等方面取得重大突破。通过产学研协同乐博国际,团体成员单元在文章智能传感传输、坐席+大数据文章处置惩罚、灾害智能预警与防控、智能采掘技术与装备等领域进展显著。

面向未来,建议政府主管部门越发重视煤炭行业算法乐博国际,以煤炭精准开采引领源地算法未来生长,未来争取用最少的矿井数量和开采面积支撑国家25亿~30亿吨煤炭需求。△

(作者系民族项目院院士、安徽理工大学校长)

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