厚度米多的煤層，開(kāi)采難度大、投入成本高、安全風(fēng)險(xiǎn)突出，經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)低于中厚煤層。國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭積極響應(yīng)國(guó)家十四五規(guī)劃中推進(jìn)煤炭清潔高效利用加快智能化發(fā)展要求的關(guān)鍵舉措，將目光錨定這片難開(kāi)發(fā)的寶藏，毅然打響一場(chǎng)向薄煤層要安全、要產(chǎn)量、要效益的攻攻堅(jiān)仗，讓昔日的效益洼地”轉(zhuǎn)變為驅(qū)動(dòng)發(fā)展的新增長(zhǎng)極

勇拓疆界 挑戰(zhàn)開(kāi)采極限值

神東礦區(qū)位于晉陜內(nèi)蒙古三省區(qū)交界能源富集區(qū)，是我國(guó)首個(gè)年產(chǎn)億噸的煤炭生產(chǎn)基地。

隨著礦井開(kāi)采向深部延伸，神東中厚偏薄煤層（厚度1.3—1.8米）剩余可采儲(chǔ)量高達(dá)11.97億噸。這份儲(chǔ)量看似可觀，開(kāi)采條件卻非常嚴(yán)苛，如同在巖石夾縫中掘金。傳統(tǒng)綜采設(shè)備難以施展拳腳，礦工作業(yè)空間更是局促逼仄，不僅生產(chǎn)效率難以提升，更直接制約了資源回收率與整體盈利能力。

但由于淺部厚煤層資源日趨緊缺，儲(chǔ)量頗豐的中厚偏薄煤層，成為了保障神東未來(lái)產(chǎn)能接續(xù)的關(guān)鍵戰(zhàn)略儲(chǔ)備。

圖為薄煤層采煤工作面巡檢機(jī)器人

幾年來(lái)，神東以技術(shù)創(chuàng)新為利刃，以智能化升級(jí)為羽翼，通過(guò)構(gòu)建“5G+智能采煤系統(tǒng)，成功突破薄煤層開(kāi)采技術(shù)瓶頸。通過(guò)延長(zhǎng)工作面推進(jìn)距離、升級(jí)核心裝備，構(gòu)建起覆蓋地質(zhì)勘探、智能截割、跟機(jī)移架的全流程智能化體系，不僅扭轉(zhuǎn)了薄煤層難采、低效的原有認(rèn)識(shí)，更以工作面無(wú)人化、智能化高效開(kāi)采的實(shí)踐路徑，提供了安全提級(jí)、效率躍升的標(biāo)桿方案。

數(shù)智驅(qū)動(dòng) 裝備破繭增效能

受限于1.3米至1.8米的狹窄開(kāi)采作業(yè)空間，工人作業(yè)時(shí)需長(zhǎng)期蜷縮在不足正常站立高度的工作面里，以跪著或側(cè)臥姿勢(shì)操作設(shè)備，一個(gè)班下來(lái)，超千次地重復(fù)彎腰、伸展，腰椎、膝關(guān)節(jié)都在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。這種高強(qiáng)度的勞作不僅嚴(yán)重?fù)p害礦工的職業(yè)健康，更成為阻礙薄煤層實(shí)現(xiàn)規(guī)模化開(kāi)采的一大瓶頸。

智能化轉(zhuǎn)型成為破解薄煤層傳統(tǒng)開(kāi)采桎梏的核心驅(qū)動(dòng)力。

支架壓力稍高，把跟機(jī)移架速度調(diào)至0.8秒。”1210日，大柳塔煤礦太空艙遠(yuǎn)程操控中心，全景屏幕上的數(shù)據(jù)跳動(dòng)不停，綜采六隊(duì)黨支部書(shū)記、隊(duì)長(zhǎng)張傳寶盯著屏幕，與采煤機(jī)司機(jī)許超強(qiáng)通過(guò)遠(yuǎn)程控制調(diào)整設(shè)備參數(shù)。

圖為大柳塔煤礦智能太空艙

與此同時(shí)，井下的22305薄煤層工作面，兩名檢修工正在進(jìn)行日常巡檢，頭頂?shù)?/span>機(jī)器人紅外探頭正在逐一掃過(guò)液壓支架，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳至地面。

根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，許超強(qiáng)輕點(diǎn)鼠標(biāo)，采煤機(jī)隨即啟動(dòng)記憶割煤模式，滾筒精準(zhǔn)切入1.3米厚的煤層，煤流順著刮板輸送機(jī)奔涌。張傳寶則通過(guò)數(shù)字孿生系統(tǒng)，校準(zhǔn)工作面坡度參數(shù)，修正了一處0.3度的偏差。

這套遠(yuǎn)程集控機(jī)器人巡檢模式，就是專門(mén)為薄煤層設(shè)計(jì)的。5G網(wǎng)絡(luò)保障指令毫秒級(jí)傳輸，避免人工現(xiàn)場(chǎng)操作的誤差。自動(dòng)跟機(jī)系統(tǒng)減少了支架漏矸風(fēng)險(xiǎn)，解決薄煤層空間狹小、作業(yè)困難等難題。通過(guò)高精度地質(zhì)探測(cè)、三維建模、智能導(dǎo)航、記憶截割、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)的集成應(yīng)用，在礦井地面調(diào)度中心就能對(duì)井下薄煤層工作面進(jìn)行一鍵啟停、無(wú)人跟機(jī)操作。采煤機(jī)如同被賦予了智慧大腦，能自動(dòng)適應(yīng)煤層起伏變化，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開(kāi)采。

如今，大柳塔煤礦井下薄煤層工作面，單班作業(yè)僅需人，較以往減少了人，工效提升60%，煤炭資源回收率提高至92%。這一系列突破，成功將礦工從繁重又局促的作業(yè)環(huán)境中解脫出來(lái)。

烏金滾滾中，智能化技術(shù)如一把神奇鑰匙，開(kāi)啟了薄煤層寶藏之門(mén)。曾經(jīng)被視為雞肋的薄煤層，在智能化的賦能下，成為產(chǎn)厚效益的聚寶盆。

智創(chuàng)引領(lǐng) 長(zhǎng)面拓維煥新能

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作面長(zhǎng)度通常控制在200米260米區(qū)間，其運(yùn)作模式好像一條短跑賽道，人員和設(shè)備是運(yùn)動(dòng)員，處于頻繁的起跑、加速與彎道減速循環(huán)中。采煤機(jī)完成加速割煤后，便要立即準(zhǔn)備轉(zhuǎn)向操作，大量有效作業(yè)時(shí)間被消耗在設(shè)備調(diào)向過(guò)程中。

神東創(chuàng)新工作面布置方式，最大限度減少巷道掘進(jìn)量、優(yōu)化工藝布局，為薄煤層開(kāi)采開(kāi)啟全新可能。

哈拉溝煤礦井下31202工作面，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度足足有303.6米。增加工作面切眼長(zhǎng)度，核心思路就是兩個(gè)字——提效。這就好比在賽跑時(shí)拉長(zhǎng)直道的占比，減少彎道折返的頻次。如此一來(lái)，各類開(kāi)采設(shè)備便如同在順暢的跑道上疾馳，不用頻繁地在端頭啟停、調(diào)整姿態(tài)，無(wú)效操作時(shí)間被大幅壓縮，有效割煤時(shí)長(zhǎng)顯著提升，整體作業(yè)效率實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

圖為寸草塔二礦加長(zhǎng)工作面安裝完畢

寸草塔二礦401.2米加長(zhǎng)工作面于12日投產(chǎn)。之前需要布置個(gè)綜采面的采掘區(qū)域可直接優(yōu)化為個(gè)綜采面，降低巷道掘進(jìn)量，減少安裝回撤次數(shù)。較傳統(tǒng)工作面，每刀可多產(chǎn)煤200噸以上，同時(shí)減少了割三角煤和跑空刀時(shí)間，生產(chǎn)效率大幅提升。新規(guī)劃的錦界煤礦、石圪臺(tái)煤礦等礦井的超長(zhǎng)工作面也將在明年陸續(xù)投產(chǎn)。

在推進(jìn)地質(zhì)條件穩(wěn)定的大段薄煤層開(kāi)采時(shí)，神東果斷一次鋪就長(zhǎng)工作面，為自動(dòng)化設(shè)備搭建起大展身手的廣闊舞臺(tái)。割煤、移架、運(yùn)輸?shù)裙ば蛄鲿车貐f(xié)同運(yùn)行，減少人為干預(yù)、巷道掘進(jìn)和搬家倒面的次數(shù)，攤薄了噸煤成本，薄煤層開(kāi)采的效率、安全性和經(jīng)濟(jì)效益得到顯著提升。

云智引領(lǐng) 開(kāi)啟智聯(lián)新圖景

功夫不負(fù)有心人。短短五年間，神東在攻克中厚偏薄煤層高效開(kāi)采的征程中，破解了設(shè)備適應(yīng)性、工藝優(yōu)化等系列難題，積累了寶貴的智能化開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)。

神東調(diào)度指揮中心，巨大的電子屏上跳動(dòng)著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。5G信號(hào)如神經(jīng)般貫穿礦區(qū)，數(shù)字孿生技術(shù)讓工作面變得透明可見(jiàn)，操作員輕點(diǎn)鼠標(biāo)，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。神東成功打造會(huì)思考的智能工作面，通過(guò)智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)自動(dòng)調(diào)整截割參數(shù)，液壓支架智能跟機(jī)移架，給礦井裝上了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，使薄煤層開(kāi)采作業(yè)變得游刃有余。

圖為檢修工在薄煤層工作面作業(yè)

今年月，一場(chǎng)聚焦中厚偏薄煤層高效開(kāi)采的行業(yè)盛會(huì)在神東啟幕。來(lái)自清華大學(xué)、中國(guó)礦大等高校，煤科總院、天地科技等科研機(jī)構(gòu)，還有鄭煤機(jī)等裝備制造企業(yè)的專家學(xué)者，與神東各生產(chǎn)單位技術(shù)骨干齊聚一堂，圍繞高效截割、高速牽引、智能運(yùn)輸、無(wú)人化運(yùn)行等核心要素，展開(kāi)了一場(chǎng)頭腦風(fēng)暴，共同勾勒出中厚偏薄煤層智能高效開(kāi)采的技術(shù)路線圖。

下一步，我們將在深化產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新、加快智能裝備迭代升級(jí)、完善智能化開(kāi)采標(biāo)準(zhǔn)體系等方面重點(diǎn)推進(jìn)，不斷提升中厚偏薄煤層開(kāi)采的智能化水平，全力向著工作面年產(chǎn)400萬(wàn)噸原煤、單產(chǎn)水平提升30%的目標(biāo)邁進(jìn)。神東生產(chǎn)管理部副經(jīng)理?xiàng)羁〔收f(shuō)道。

作者：李霞 董博文 金淑峰

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