創(chuàng)新研發(fā) 開采自動化解決行業(yè)多方問題

文/本刊記者 宋 莉

創(chuàng)新研發(fā) 開采自動化解決行業(yè)多方問題

文/本刊記者 宋 莉

馬營

煤炭開采業(yè)在我國能源供應(yīng)鏈中一直占有重要的地位，如何提高開采效率、減少人力資源的使用、降低人員傷害系數(shù)、保證開采過程的安全性，一直是煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域不斷追求的重要內(nèi)容。

沈陽沈礦選礦設(shè)備制造有限公司技術(shù)總監(jiān)馬營多年來一直從事煤炭開采技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，他根據(jù)我國煤礦的實(shí)際地質(zhì)條件，著重于無人自動化開采技術(shù)的研究，應(yīng)用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)，研發(fā)出一套先進(jìn)的無人自動化開采系統(tǒng)。近日馬營向記者介紹了這套系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢，以及在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用情況。

《中國科技財富》：目前，我國煤炭開采行業(yè)面臨的主要問題有哪些？

馬營：煤炭一直是各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要能源之一，開采技術(shù)水平的高低直接影響著整個國家的能源供給水平，影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。目前，我國煤炭開采行業(yè)面臨著開采效率低、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、人工需求量大等問題，都需要在技術(shù)上的不斷進(jìn)步和完善，才能加以解決。首先，我國煤炭需求一直較大，但在開采環(huán)節(jié)由于技術(shù)和成本的原因卻存在著“采厚棄薄”的現(xiàn)象。在開采過程中著重于對煤層厚的區(qū)域進(jìn)行開采，并會留下大量不易開采部分，使該區(qū)域煤炭不能完全得到開采利用，造成資源的巨大浪費(fèi)。其次，開采技術(shù)總體水平落后，裝備差、效率低，特別是一些中小型煤礦，多個環(huán)節(jié)需要大量人工來代替機(jī)械化作業(yè)，大大降低了開采效率。再次，技術(shù)設(shè)備的落后，造成工人需求的大量增加，同時也增加了傷害事故的發(fā)生機(jī)率，煤礦特大人員傷亡事故的發(fā)生，其中工作面瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸與頂板事故是礦井重大災(zāi)害發(fā)生的重要原因，如何減少傷害，也是技術(shù)方面亟需改進(jìn)的重點(diǎn)。

《中國科技財富》：針對煤炭開采行業(yè)存在的問題，您在技術(shù)研發(fā)方面是如何解決的？取得了哪些成果？

馬營：實(shí)現(xiàn)少人、無人的自動化采礦方式，一直被認(rèn)為是未來很長一段時間內(nèi)煤炭開采行業(yè)要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)目標(biāo)。各國也都在進(jìn)行著相關(guān)的技術(shù)研究。而自動化采礦技術(shù)一直是我和公司技術(shù)團(tuán)隊研發(fā)的重點(diǎn)，利用機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化采礦方式，是我們追求的目標(biāo)。目前，我們已經(jīng)研發(fā)出一套先進(jìn)的自動采礦系統(tǒng)，運(yùn)用可編程序控制器，通過人機(jī)交互界面，在工作面無人或少人的情況下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。工作人員只需在控制室操作集控臺通過程序控制工作面設(shè)備自動完成刨煤、落煤、裝煤、運(yùn)煤，液壓支架自動推溜、拉架的支護(hù)過程，實(shí)現(xiàn)了采煤過程的自動化運(yùn)行。

《中國科技財富》：您研發(fā)的自動化采礦系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢有哪些？

馬營：我研發(fā)的自動化采礦系統(tǒng)將自主定位與自動導(dǎo)航技術(shù)、煤巖自動識別技術(shù)、液壓支架電液控制技術(shù)、刮板輸送機(jī)自動推移技術(shù)、井下高速雙向通訊技術(shù)、組件式礦山軟件與模型技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及井下多傳感器技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)結(jié)合到一起，實(shí)現(xiàn)采煤過程的自動化運(yùn)行。該系統(tǒng)具有煤巖界面自動識別與自動調(diào)高能力，可進(jìn)行自主定位，利用礦井電子地圖，在計算機(jī)上顯示其所在位置，直觀地顯示采煤機(jī)行進(jìn)狀態(tài)；采礦流程實(shí)現(xiàn)了智能化操作，在采礦設(shè)備整體與整個作業(yè)流程中可自動控制、協(xié)調(diào)、適應(yīng)、保護(hù)、調(diào)整和修復(fù)；雙向高速通訊技術(shù)使礦井在通信上實(shí)現(xiàn)了快速、準(zhǔn)確、完整、清晰、實(shí)時地采集與傳輸井下各類環(huán)境指標(biāo)、設(shè)備工況、作業(yè)參數(shù)和調(diào)度指令等數(shù)據(jù)；多傳感器的配合使用，使信息的采集更加準(zhǔn)確，為操作者提供了最直接有效的信息，使其可以準(zhǔn)確掌握采礦的進(jìn)展，以及周圍環(huán)境情況；擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲功能，建立起相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，可實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的增加、刪減、修改、查詢、報表打印等功能，并為可視化技術(shù)提供三維數(shù)據(jù)，可對采礦過程中出現(xiàn)的安全、故障、意外等問題進(jìn)行模擬、分析與預(yù)測。此外，自動化開采系統(tǒng)還支持在煤質(zhì)條件發(fā)生變化時，對設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和液壓支架的推移參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)工作面遠(yuǎn)程控制和安全、高產(chǎn)、高效開采。

《中國科技財富》：您研發(fā)的自動化開采系統(tǒng)具有先進(jìn)的技術(shù)水平和優(yōu)勢，目前在煤炭開采行業(yè)應(yīng)用情況如何呢？

馬營：自動化開采系統(tǒng)的成功應(yīng)用，可以說打破了不同開采環(huán)境對機(jī)械設(shè)備的限制，經(jīng)改良后的機(jī)械設(shè)備可以進(jìn)入狹窄空間和危險地段作業(yè)，增加了開采效率，減少了人員傷害的危險，使煤炭資源得到了更有效的開采和利用。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了工作面生產(chǎn)過程自動化、采煤工藝智能化、工作面管理信息化以及操作的無人化，從而確保了高產(chǎn)、高效和安全生產(chǎn)。

由于可以解決煤炭開采行業(yè)中存在的諸多問題，該系統(tǒng)的應(yīng)用推廣效果非常好。目前，已經(jīng)有多家大中型煤礦企業(yè)使用了這一系統(tǒng)，并得到了非常好的反饋信息。同時，還有許多企業(yè)已經(jīng)與我們達(dá)成了合作意向，希望通過自動化開采系統(tǒng)來提高自身煤礦的開采能力，減少人員傷害事故的發(fā)生。雖然，相比傳統(tǒng)的開采方式，使用自動化開采系統(tǒng)需要一定的財力和物力的投入，并進(jìn)行相應(yīng)的人員培訓(xùn)與長期維護(hù)，但從長遠(yuǎn)角度來說，系統(tǒng)在提高開采率、避免煤炭資源浪費(fèi)、減少礦工人數(shù)配置等方面將發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化開采與管理的同時，節(jié)約大量成本支出。特別是在安全保障方面，自動化開采系統(tǒng)可以將傷亡事故發(fā)生控制到最低，保證工作人員的人身安全，減少甚至避免礦難的發(fā)生，有著非常重大的社會意義。