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未來煤礦:當煤炭開采插上智能的羽翼

8月6日,貴州省盤州市梓木戛煤礦發生一起煤與瓦斯突出事故,事故造成13人死亡。

人們不禁要問:煤炭開采什么時候才能從高危行業轉變為安全行業?這也是煤炭科技工作者們一直在思考的問題。

“煤炭科技創新的重點任務是安全、綠色、智能開采。”在8月8日召開的“煤炭安全智能精準開采”中國工程科技論壇上,與會專家一致認為:煤炭必須走智能、無人、安全開采道路,由勞動密集型升級為技術密集型,發展成為具有高科技特點的新產業新業態新模式。

安全開采形勢依然嚴峻

近年來,依靠科技進步,我國煤炭安全開采形勢持續好轉,百萬噸死亡率從2005年的2.76降至2017年的0.106(死亡375人)。

不過,在中國工程院院士、安徽理工大學校長袁亮看來,我國煤炭安全開采形勢依然嚴峻。

他表示,盡管煤礦瓦斯、頂板、水害等事故逐年大幅下降,但重特大事故仍然時有發生;煤礦百萬噸死亡率與世界發達國家相比仍存在較大差距,是美國的5倍,是澳大利亞的11倍。

“煤炭仍將長期是我國主導能源,煤炭安全高效開采對保障國家能源安全和經濟健康發展意義重大。”袁亮說。

值得一提的是,我國探明的5.9萬億噸煤炭資源中,埋深在1000米以下的占53%,淺部資源枯竭,煤炭采深以平均每年10~25米的速度增加,全國采深超千米的礦井有47座。

中國煤炭科工集團有限公司研究員王金華表示,深部開采帶來的高地壓、高瓦斯、高水壓、高地溫等問題日趨嚴重,而且傳統的災害和事故防治理論、技術和裝備不能有效解決深部復雜地質條件帶來的嚴重問題。這些都嚴重威脅著煤礦工人的生命安全和身體健康。袁亮表示,破解深部煤炭開采難題是煤炭科技工作者的責任和使命。

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精準開采是必由之路

煤礦生產“少人則安、無人則安”,減少采煤工作面作業人員數量是減少人員傷亡、保障安全的重要手段。

兩年前,袁亮首次提出煤炭精準開采的科學構想。

所謂煤炭精準開采,就是將不同地質條件的煤炭開采擾動影響、致災因素、開采引發生態環境破壞等統籌考慮,時空上準確高效的煤炭無人(少人)智能開采與災害防控一體化的未來采礦新模式。

相較于傳統煤礦動輒三四千人,90%的人在終年不見天日的井下作業,實現煤炭精準開采的每個礦不足100人,其中90%的人在地面作業,10%的人在井下開展生產準備、巡檢,信息化、自動化、智能化水平高,回收率和工作效率大大提高,使高危勞動密集型艱苦行業轉變為高精尖技術密集型行業。

據了解,自首個無人開采工作面——黃陵一號煤礦1001工作面試驗成功以來,我國已有70余個采煤工作面實現智能無人開采。

井下,采煤機自動化智能運行,就像飛機進入自動駕駛狀態一樣;地面上,操作人員在監控室遠程監控——幾代煤炭人期待的“有人巡視,無人值守”的智能化無人開采由夢想變成現實。

2017年,由袁亮牽頭的煤炭安全智能精準開采協同創新組織成立,其目標是到2050年全面實現煤炭精準開采,煤炭開采從業人員零死亡。

突破核心技術短板

智能化無人開采是煤炭精準開采的技術支撐和重要實踐。不過,專家坦言,我國智能化無人開采技術仍處于初級階段,關鍵共性技術需要攻關,制約推廣應用的因素需要破解。

中國工程院院士、中國煤炭科工集團有限公司首席科學家王國法表示,目前在地質條件好的礦區煤炭智能開采取得很好效果,但由于煤礦開采條件的多樣性和復雜性,智能化開采遠未達到預期理想的效果和目標,仍需突破核心技術的短板。

煤礦井下情況特殊,有甲烷、一氧化碳等易燃易爆氣體,也有電磁波衰減嚴重,電網電壓波動范圍大,使煤礦智能化水平嚴重滯后于現代社會發展步伐。

為此,中國工程院院士謝克昌建議,充分發揮科學家和企業家的創新主體作用,以安全、智能、精準為關鍵詞,進一步凝練關鍵科學問題,優化主要研究方向,為前沿領域和顛覆性技術的突破奠定理論基礎。

同時,推進產學研用一體化,抓緊示范工程建設,通過技術標準、數字化礦山、智能礦山等的建立,促進煤炭安全智能開采中現代工程技術的突破。

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