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70年,終成煤炭智能化開采引領者

發布日期:2019-09-19     作者:     浏览数:2973    分享到:

——原煤炭工業部副部長濮洪九憶我國煤炭綜合機械化發展曆程

來源:中國能源報

編者按

煤炭是我國的主體能源。新中國成立以來,我國煤炭産量由3432萬噸增加到近40億噸;煤炭在我國一次能源生産和消費結構中的比重長期占75%和65%左右,支撐了我國國內生産總值由1978年的3645億元增加到2018的90萬億元,實現了國民經濟長周期年均9%以上的速度增長。

在爲國民經濟發展作出巨大貢獻的同時,煤炭行業自身開采技術也取得了長足的發展和進步,煤炭産業的整體面貌隨之發生了巨變。原煤炭工業部副部長濮洪九向記者講述了他親身經曆、耳聞目睹的煤炭采煤史上的技術變革,還原了煤炭工業史上的一段峥嵘歲月。

從人工到機械,60年代開始探索

采煤是一個非常古老的技術,曆史上主要是靠人工開采,拿鎬挖,用筐馱,在礦井下還用過騾子來運輸煤炭。這些是很原始、落後的煤炭開采方法。解放後,機械化有所發展,引進了蘇聯和波蘭采煤機,支架的材質也從木頭變成了金屬,但機械化程度還是很低,也沒有液壓支架。

同期綜合機械化采煤在西方國家已經開始出現。1954年,英國將采煤的幾道工序綜合起來實現了綜合機械化,簡單而言,就是在液壓支架的保護下,實現采煤機切割煤,運輸機運輸煤的技術,形成采煤機、液壓支架和運輸機綜合運用的成套裝備。隨後,西德從1957年,前蘇聯、波蘭在60年代前後開始陸續進行綜合機械化采煤。

綜合機械化采煤出現後就不一樣了,機械設備既能保障安全又能提高效率,而且用人少了,事故起數明顯下降。可以說,這項技術是采煤史上的一項革命。

早在1964年,煤炭部就組織由煤炭科學院黨委書記何以端、副院長胡師童一行六人組成的考察團赴英國、法國和西德考察煤炭工業當時的狀況、發展趨勢及現代化科學技術。他們曆時83天,進行了非常細致深入的調查。同年,何以端同志又率領煤科院人員在鄭州煤炭廠進行液壓支架的研制。

1970年11月,我們按綜合機械化開采模式在大同礦務局煤峪口煤礦進行了試驗,這是我國第一個綜采工作面,由此拉開了綜合機械化開采的序幕。

大同煤峪口煤礦的試驗,爲當時煤炭部將綜合機械化開采確定爲煤炭工業技術發展方向提供了堅實依據。

當時,煤礦工人把液壓支架形象地比喻爲“保險櫃裏給錢”,摩擦金屬支柱是“老虎嘴裏拔牙”。這項試驗提出,綜合機械化技術的優越性集中表現在“一少、兩高、三低”——冒頂事故減少,産量高、效率高,材料損耗低、回采掘進率低、噸煤成本低。

在兩年試驗的基礎上,煤炭科學院還牽頭總結提供出了六條經驗,其中特別提到要有成建制的綜采隊伍、相對穩定的領導班子,設備綜合配套,實現科研、制造、使用和工人、技術人員、領導兩個“三結合”,以及科研必須關鍵原部件先行,這對我國綜合機械化開采技術的發展具有指導意義,起到了重要推動作用。

1972年,原燃化部(1970年,煤炭部、石油部、化學部合並,組成燃料化學工業部,簡稱燃化部——編者注)在鄭州召開了全國煤礦機械化會議,決定組織綜合機械化采煤設備會戰。由北京、上海、太原、唐山各煤研所和西安、雞西、鄭州、張家口、撫順、天津等地的煤機廠,及冶金、機械、化工、軍工等行業有關廠礦協作,先後研制出垛式、節式、掩護式、支撐掩護式液壓支架,雙滾筒采煤機,重型可彎曲輸送機和高壓乳化液泵站,閥組和高壓管件等。這些爲綜合機械化開采的發展,奠定了堅實的物質技術基礎。

從周恩來到鄧小平,

70年代大力引進綜采設備

上世紀70年代初,部裏人員到英國、德國等國家考察,回國後向國務院領導彙報,國外用的都是綜合化設備,安全好、效率高、産量高。周總理很重視,決定引進國外綜采設備,並于1974年引進43套。

1977年,在鄧小平同志主持工作的時候,煤炭部已經恢複正常運轉了,部黨組向小平同志彙報綜合機械化開采的巨大優勢,小平同志當時就拍板引進了100套設備,同時國內制造500套。這個決定非常重要,因爲當時外彙緊缺,一套設備價格高達一兩千萬美元,開支巨大,不僅其它部門,就連煤炭部內部也是有爭議的。但小平同志強調,一定要解決這個事情。

先是周總理,再是小平同志的鼎力支持,應該說這是對我國煤炭工業技術實現現代化改造的一項重要戰略決策,也反映了黨中央國務院對煤炭工業和井下開采煤礦工人的親切關懷。

設備引進了,“文革”也過去了,一切步入正軌。那時煤炭部很重視綜合機械化開采技術的發展,煤炭部黨組把綜合機械化開采作爲煤炭工業發展方向,專門成立了機械化指揮部,煤炭科學院也成立了機械化會戰組。

與此同時,各地礦務局也都非常重視這項工作,相應成立了以發展煤炭綜合機械化開采技術爲目標的領導小組,設置專門的技術機構,組織技術人員開展技術攻關。當時,自上而下,大家齊心協力,克服重重困難,大力發展煤炭綜合機械化開采技術。

“洋雞不下蛋”,80年代進行技術改進

綜采設備引進初期,使用並不順當。由于地質條件不一樣,工人操作水平、技術水平有限,所以出現了“洋雞不下蛋”的情景。

記得在1974年,我當時在建井研究所工作,在山東新汶礦務局協莊煤礦井下做試驗時,當時采煤工作面就有一套引進的綜采設備,因條件不適而停止工作,工人說“洋雞趴窩不下蛋”。

時任北京煤炭科學研究院院長的賀秉章同志當時提出,一定要下力氣解決消化和改進問題,還要突破制造的任務。時任燃化部革委會主任康世恩(後任國務院副總理)也十分支持綜合機械化開采,他說:“如果你們把它(綜合機械化開采技術的消化改進——編者注)弄成了,我就從六鋪炕一步一叩首,到和平裏科學院來祝賀。”康世恩的這番話讓我們備受鼓舞,今天回想起來也依然感到振奮和感動。

接下來,煤炭科學院在解決液壓支架、采煤機和運輸機等關鍵零部件上花了很大功夫。好在當時引進設備的同時,還投資850萬美元引進了檢測設備,包括液壓支架的測試台、采煤機的實驗台,這對我們的研發工作大有裨益。

部裏爲關鍵零部件的建設配備了“采掘測試技術裝置”,針對液壓支架“三閥”、乳化液泵,采煤機的電機、齒輪、液壓泵、馬達,輸送機的中部槽、圓環鏈、鏈輪,以及皮帶機的托滾等進行技術攻關,爲提高設備可靠性提供了良好條件。

大量紮實的基礎攻關,引進吸收國外先進技術,狠抓隊伍培訓和制度建設,爲上世紀80年代綜合機械化開采技術的推廣應用奠定了堅實基礎。在周總理和小平同志的關心支持下,加之煤炭系統的科技人員、職工的努力,我國終于成功掌握了綜合機械化開采技術,采煤效率有了很大提高。

這是第一階段,從國外引進到學習並逐漸消化。

綜采大發展,90年代放頂煤攻關獲突破

到了上世紀90年代,煤炭綜合機械化開采技術進入以高産高效爲目標的高水平、大發展階段。

1995年,在铁法矿务局实验成功日产7000吨成套设备后,我国又研制了以大功率、电牵引、多电机横向布置和大截深为特征的新一代采煤机,同时应用铸焊结合封底中部槽、交叉侧卸机头、链条自动张紧等先进技术的重型刮板输送机,从而将综采设备的生産能力提高到了年产三四百万吨的先进水平。与此同时,我国还开发了长距离带式输送机系统、运人运料的高效辅助运输系统、地质保障系统、煤巷快速掘进与锚杆支护系统和安全生产监测系统,有效保障了综合机械化开采的安全、高效、高产。

1999年,綜合機械化采煤産量占國有重點煤礦的51.7%,較綜合機械化開采發展初期的1975年,提高到了26倍。

我國不但成功掌握了這項技術,還完成了改造,進一步發展了該技術,這就必須提到綜合化的放頂煤技術。

煤層有厚、中厚、薄之分,初期的綜合機械化開采技術基本用于中厚煤層,例如5、6米的煤層,煤層達到十幾米時就需要分層。綜合機械化開采的優點是巷道准備工作量少、采煤工藝相對簡單、生産集中、材料及能耗相對小,在各國煤炭行業都具有巨大吸引力,但20世紀80年代初國外試驗因出現困難而萎縮,我國卻開始引進、研究、試驗。

經過我們的技術改造和創新,可以利用綜采設備將下面的煤采完,再將上部懸空的煤層放下來,這就叫放頂煤,完成這項任務需要技術支撐。這是我國進一步發展的技術,也是做得最成功的。

當時,在遼甯沈陽緩傾斜厚煤層第一次進行了綜放開采試驗,之後在甘肅窯街、吉林遼源、新疆烏魯木齊急傾斜煤層綜放技術上均取得了突破。90年代初在山西陽泉、潞安的緩傾斜長臂工作面實現了高産高效。隨後又在山東兖州開發了綜放成套設備和技術,實現了年産四五百萬噸的成績,技術經濟指標達到了世界領先水平,並于21世紀初在澳大利亞成功應用,將這個技術推廣到了國外。

這是第二階段,綜合機械化開采技術發展到了放頂煤綜采,采煤技術有了進一步發展。

千萬噸綜采工作面湧現,21世紀初實現智能化開采

21世紀初,針對高端煤礦裝備可靠性、壽命與國外先進裝備的差距,我國對液壓支架采用了三維仿真、有限元分析等現代設計方法,研制了高強度、高韌性優質焊接無裂紋結構鋼,創新焊接技術;采煤機研制更加注重了可靠性的要求,采用了1000V變頻器、矢量控制技術、記憶截割技術、集中控制技術;刮板輸送機向著大運量、軟起動、高強度、重型化、高可靠性方向發展;皮帶輸送機采用動態分析技術,在驅動裝置、高效儲帶與張緊裝置、自移機尾、控制系統與監控裝置方面有了長足發展……千萬噸綜采工作面開始湧現。

在這個階段,年産1000萬噸的綜采設備、采煤機、液壓支架和運輸機,全部實現了國産化,並達到了世界水平。例如神華集團發展非常好,主要歸功于綜合機械化開采設備的應用。如今,我國的液壓支架過關了,運輸機也過關了,至于運輸機的鏈條則把英國的帕金森廠子全部引進過來,采煤機現在發展也不錯。

    值得一提的是,之前没有应用综采技术时,如果提到一个1000万吨的矿区,那就了不起了,一般得有十几个煤矿,将近5-10万人。现在呢,1000万吨就是一个矿,一个工作面。比如神东上湾煤矿,我去的时候,这个年产1000万吨的矿井,井下采煤工作面一个班只有9个人。同时,安全水平也达到世界水平。在煤炭前两年困难时期,凡是千万吨用了综合机械化采煤技术的矿井,基本上都能维持不亏损。煤矿在安全、效率、经济上发生了非常大的变化。

目前,我們的綜合機械化開采技術已經發展到智能化綜采,也就是進入到第三個階段,有了新的創新。簡單而言,智能化綜合機械化開采就是實現遠距離控制操作,工作面可以無人。

前幾年,我去過陝煤集團的黃陵一號井無人工作面。當時是下午四點,正是交接班時間,第二班開始作業。我下了那麽多井,不用下井就可以采煤的,還是第一次遇見。我在地面的控制室,按下兩個按鈕,上面控制台的屏幕就顯示出井下的所有狀態——首先,運輸機啓動了;然後,采煤機運轉了;接著,液壓支架移動了;最後,煤就出來了。

井下沒有人,全在地面上控制,這個令我特別興奮又感慨萬千。當年我在部裏工作,給大學生作報告的時候經常說,現在我們煤礦工人很辛苦,但以後我們就可以實現機械化、自動化,做到井下盡量少用人。那個時候還沒有智能化這個詞兒呢,但短短幾年就實現了突破,夢想變成了現實。

黃陵無人化工作面實現了常態化遠程控制和工作面無人操作的全自動化安全高效生産,獲得了去年的國家工業大獎。我去黃陵一礦的時候,煤炭價格還在觸底階段,許多煤礦都虧損,但當時他們董事長對我說:“今年我們的利潤可以達到9個億。”安全、高産、高效充分顯現,從根本上改變了礦井生産面貌。

今後我國煤炭占比將逐漸減少,但短期內不可能完全被替代。因此,我們應利用這些先進的綜合機械化開采技術,發展現代化礦井,逐漸關停小煤礦,實現煤炭行業的安全清潔高效和可持續健康發展。

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