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未来煤矿:当煤炭开采插上智能的羽翼

发布时间:2018-08-10来源:科学网点击量:1097
8月6日,贵州省盘州市梓木戛煤矿发生一起煤与瓦斯突出事故,事故造成13人死亡。

  人们不禁要问:煤炭开采什么时候才能从高危行业转变为安全行业?这也是煤炭科技工作者们一直在思考的问题。

  “煤炭科技创新的重点任务是安全、绿色、智能开采。”在8月8日召开的“煤炭安全智能精准开采”中国工程科技论坛上,与会专家一致认为:煤炭必须走智能、无人、安全开采道路,由劳动密集型升级为技术密集型,发展成为具有高科技特点的新产业新业态新模式。

  安全开采形势依然严峻

  近年来,依靠科技进步,我国煤炭安全开采形势持续好转,百万吨死亡率从2005年的2.76降至2017年的0.106(死亡375人)。

  不过,在中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮看来,我国煤炭安全开采形势依然严峻。

  他表示,尽管煤矿瓦斯、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;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。

  “煤炭仍将长期是我国主导能源,煤炭安全高效开采对保障国家能源安全和经济健康发展意义重大。”袁亮说。

  值得一提的是,我国探明的5.9万亿吨煤炭资源中,埋深在1000米以下的占53%,浅部资源枯竭,煤炭采深以平均每年10~25米的速度增加,全国采深超千米的矿井有47座。

  中国煤炭科工集团有限公司研究员王金华表示,深部开采带来的高地压、高瓦斯、高水压、高地温等问题日趋严重,而且传统的灾害和事故防治理论、技术和装备不能有效解决深部复杂地质条件带来的严重问题。

  这些都严重威胁着煤矿工人的生命安全和身体健康。

  袁亮表示,破解深部煤炭开采难题是煤炭科技工作者的责任和使命。

  精准开采是必由之路

  煤矿生产“少人则安、无人则安”,减少采煤工作面作业人员数量是减少人员伤亡、保障安全的重要手段。

  两年前,袁亮首次提出煤炭精准开采的科学构想。

  所谓煤炭精准开采,就是将不同地质条件的煤炭开采扰动影响、致灾因素、开采引发生态环境破坏等统筹考虑,时空上准确高效的煤炭无人(少人)智能开采与灾害防控一体化的未来采矿新模式。

  相较于传统煤矿动辄三四千人,90%的人在终年不见天日的井下作业,实现煤炭精准开采的每个矿不足100人,其中90%的人在地面作业,10%的人在井下开展生产准备、巡检,信息化、自动化、智能化水平高,回收率和工作效率大大提高,使高危劳动密集型艰苦行业转变为高精尖技术密集型行业。

  据了解,自首个无人开采工作面——黄陵一号煤矿1001工作面试验成功以来,我国已有70余个采煤工作面实现智能无人开采。

  井下,采煤机自动化智能运行,就像飞机进入自动驾驶状态一样;地面上,操作人员在监控室远程监控——几代煤炭人期待的“有人巡视,无人值守”的智能化无人开采由梦想变成现实。

  2017年,由袁亮牵头的煤炭安全智能精准开采协同创新组织成立,其目标是到2050年全面实现煤炭精准开采,煤炭开采从业人员零死亡。

  突破核心技术短板

  智能化无人开采是煤炭精准开采的技术支撑和重要实践。不过,专家坦言,我国智能化无人开采技术仍处于初级阶段,关键共性技术需要攻关,制约推广应用的因素需要破解。

  中国工程院院士、中国煤炭科工集团有限公司首席科学家王国法表示,目前在地质条件好的矿区煤炭智能开采取得很好效果,但由于煤矿开采条件的多样性和复杂性,智能化开采远未达到预期理想的效果和目标,仍需突破核心技术的短板。

  煤矿井下情况特殊,有甲烷、一氧化碳等易燃易爆气体,也有电磁波衰减严重,电网电压波动范围大,使煤矿智能化水平严重滞后于现代社会发展步伐。

  为此,中国工程院院士谢克昌建议,充分发挥科学家和企业家的创新主体作用,以安全、智能、精准为关键词,进一步凝练关键科学问题,优化主要研究方向,为前沿领域和颠覆性技术的突破奠定理论基础。

  同时,推进产学研用一体化,抓紧示范工程建设,通过技术标准、数字化矿山、智能矿山等的建立,促进煤炭安全智能开采中现代工程技术的突破。

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