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【新华财经调查】煤炭开采和洗选业增长13.2%背后的科技密码

在国家统计局近日发布的4月份经济数据中,煤炭开采和洗选业表现亮眼,行业增加值同比增长13.2%。新华财经记者走访山西多家煤炭企业了解到,科技力量正在成为煤炭行业大幅增长的助推器。

  煤炭开采拿下世界级难题

  记者在晋能控股集团塔山煤矿的地面监控中心看到,穿着白衬衣的工作人员摁下总控台的启动按钮,轻点鼠标,地下500多米的采煤机、运输机、转载机等井下综采设备相继自动运转,流畅自如地割煤、推溜、移架……监控屏幕上各类数据跳动间,源源不断的煤炭被输送到了地面。

  近年来,晋能控股集团把智能化建设作为厚植煤炭产业优势的重要战略举措。早在2019年2月,塔山煤矿正式投入运行8222智能化工作面,这是我国“千万吨级特厚煤层智能化综放开采关键技术研究及示范工程”。

  据介绍,我国厚煤层约占煤炭资源总储量的44%,但14米以上特厚煤层开采一直是世界性难题,而塔山矿平均煤层厚度在18米左右,对煤炭开采来说“难于上青天”。

  “就这一问题,我国29家高等院校、科研院所、国内外先进的矿山装备研发和制造厂商,共同攻克开采技术、成套装备、支护材料、安全保障四大难关,研发了8222智能化综放开采成套装备,开创了特厚煤层智能化开采的世界纪录。”塔山矿副总经理张兴说。

  当“最强大脑”让开采逐步向无人操作迈进的同时,也催生了人工智能、5G等技术在采掘业的应用。智能巡检机器人、实时手机视频通话、一键呼叫“网约车”,黑黝黝的矿井被科技赋予新的活力。

  在山西焦煤庞庞塔矿巷道上方,可以看见山西联通与华为公司联合部署的5G基站。负责人说,5G入井后,各个作业点的画面、数据都能实时传回地面。在庞庞塔矿主厂房,智能巡检机器人替代人工巡检变压设备,不仅可以快速准确记录设备数据信息,还可以对数据进行初步的汇总与分析。

  在煤炭开采和洗选业24家上市公司中,晋能控股集团旗下潞安环能、华阳股份、晋控煤业三家上市公司2021年研发支出分别为14.12亿元、3.41亿元、2.16亿元,三家公司合并研发支出位列中煤能源、中国神华两家央企之后。

  智能化改造提高综采效率

  记者走访多座5G煤矿发现,智能化进一步降低了煤矿企业综合维护成本,极大提高综采效率,让无人化、少人化的井下开采成为可能。以往20人班组完成的任务由现在每班七八个人便可完成,并且全都离开了工作面。依托这种智能化综放开采设备和技术,塔山矿实现了用设备替代人工,将采煤工效提升了42%,生产能耗较以往降低了5%以上。

  截至2022年1月,塔山煤矿智能化建设累计投资约3.65亿元,其中智能化煤矿系统投资2.21亿元,智能化综采投资1.36亿元,智能化掘进投资835万元;应用开发了井下皮带、泵房、变电所巡检、智能检矸、应急救援等机器人,初步构建了全面感知、5G 传输、自主决策、协同控制的智能开采新模式,矿井智能化建设初具规模。

  “生产设备的数字化升级大大减少了资源的浪费,现在实现了人力解放,人力解放并不是辞退工人,而是培训工人由强体力劳动向高技术含量转型,把‘蓝领’变成‘白领’。”张兴说,塔山矿围绕“机械化换人、自动化减人、智能化无人”的建设目标奋发赶进,从2020年建设至今,智能化系统结合巡检机器人,使很多岗位实现了无人值守,减少作业人数108人,年降低人工成本数千万元。

  2020年全国煤矿发生事故123起,智能化替代成为行业刚需。从过去的“人工操作”到如今的“智能启停”,塔山智能化系统将安全管理、生产运输、环境监测等数据全部还原显示到综合管理系统中,形成人、机、环、管闭环管控平台,通过大数据分析、人工智能技术为矿山安全、生产等方面出现的情况快速做出相应的调度和决策,实现融合联动、预警分析及快速应急响应。

  据悉,晋能控股集团今年将加速智能化项目集群建设,完成王家岭等6座智能化示范煤矿建设,并在2021年基础上,再建设150个智能化采掘工作面;打造2个智能化洗煤厂样板;建设13个无人值守变电所和4座无人值守压风机房等智能化、无人化配套项目;对70座矿井监控或通信系统启动升级改造;启动信息化、智能化系统流程再造工作,实现9个系统的内外部兼容、“一张网”运行;智能化装备产能将达到8900万吨。

  据庞庞塔矿负责人介绍,未来在智能化综采面,一个回采工作面就可减少20多人,与此同时,人员定位精度误差在30厘米以内,5G+智慧煤矿的建设将大大提升人员安全生产管理水平。

  山西焦煤的金辛达煤矿一键启动操作远在200米井下智能采煤设备,这个平均仅有1.05米的薄煤层工作面,已看不见屈膝弯腰采煤的场景;霍尔辛赫煤业主井内,绞车抓斗每58秒就从井底将25吨原煤提升到地面洗煤车间,洗出的精煤经空中皮带走廊进入智能装车系统;贺西矿使用快速掘进装备,实现了截割一次成巷,单月最高进尺625米;马兰矿创新使用大型盾构机开凿岩巷,配合自动导向定位系统、自动化控制设备运行等技术,创造了岩巷施工4241米的年度纪录。

  截至2021年底,山西焦煤建成投用了32个智能综采工作面、35个智能化掘进工作面和366个无人值守场景,5座矿井的综采工作面已全部实现智能化,生产效率大幅提升,作业人员锐减半数之多。

  如今,山西焦煤的智能化已应用于煤炭采、洗、配、销各环节,山西焦煤华晋焦煤沙曲选煤厂研发应用的“重介分选智能化研究与示范应用”关键技术达到了国际领先水平,总精煤回收率提高0.6%以上,创造效益6000万元/年。

  据悉,山西省计划3年内建成10座智能化示范煤矿、50个智能化示范综采工作面;5年内基本实现全省大型煤矿、灾害严重煤矿及其他具备条件煤矿的智能化;到2030年全省煤矿基本实现智能化。

  科技公司抢滩智能煤矿赛道

  当新科技拥抱煤炭业,保障人们安全、高效、绿色开采的同时,也催生出更多的新融合、新模式和新业态,也吸引更多科技公司涌入智能煤矿新赛道。

  去年在北京证券交易所上市的山西科达自控股份有限公司(以下简称“科达自控”),是山西省第一家、智慧矿山第一股。该公司目前共取得245项自主知识产权,参与多个国家、地方、行业标准制定。

  科达自控紧随产业智能化发展趋势,通过智能化矿井建设,把煤矿工人从恶劣的环境中解放出来,达到矿山生产无人值守,实现减人增安的目的,进而提高煤矿的生产效率。该公司成立以来,一直重视技术力量与科技创新,近3年研发费用占销售收入比重均在10%以上。

  近年来,科达自控立足山西本地市场,业务已经拓展至内蒙古、陕西、河南、河北、新疆、贵州、山东等二十多个国内矿产资源丰富的省份。与国内多家大型煤矿集团开展业务合作,包括国家能源集团、中煤集团、晋能控股集团、山西焦煤、陕煤股份、开滦集团、冀中能源、山东能源等“中国煤炭50强”大中型规模企业。

  在中煤平朔集团的露天矿,7台巨型的露天采矿挖掘机正在挥臂掘金,这些庞然大物每台都有6层楼高,一铲下去掘出的煤炭可以装满一节火车车厢。这些“巨无霸”生产均来自太原重型机械集团有限公司(简称太重集团)。

  目前,太重集团是全国唯一能制造斗容20立方米以上矿用挖掘机的企业。近些年,太重集团在智慧矿山设备领域大力开展科研技术攻关,依托国家重点实验室,加快远程操作、无人驾驶等智能化手段和新型永磁直驱技术的应用,形成智能绿色的露天矿半连续开采成套能力和服务能力。

  太重集团技术中心负责人岳海峰介绍说,太重集团加强智慧矿井相关技术及井下机器人等新产品的研究,形成智能综采成套能力,适用于我国不同地质环境的开采需求,占领智能开采技术的制高点,实现煤炭安全绿色开采、减人增效。

  机械矿用挖掘机是太重自主研制的大型露天矿山采装设备,已生产各类挖掘机1300余台,市场占有率95%以上,产品已经出口到俄罗斯、南非、智利、印度、秘鲁、伊朗、利比里亚等20余个国家。太重自主研制的75立方米挖掘机规格参数领先、技术性能先进、生产能力高效,代表了挖掘机领域的产业前沿水平。

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