解决世界难题的川煤方案

来源:中国煤矿文联作协 作者:郭安廷 时间:2024-08-08 【字体:

位列于中国煤炭企业50强第39位的四川省煤炭产业集团有限公司(以下简称川煤集团)虽然成立不到20年,但追溯它的过往却是一部与新中国共同成长的创业历史。川煤集团的前身威远煤矿创办于1940年7月,系四川省最早的国有煤矿之一,由中国现代能源工业的创办人和奠基人,被尊称为“工矿泰斗”的孙越琦任第一任总经理。1943年11月,著名爱国将领冯玉祥曾两次在这里开展抗日募捐活动。抗战时期、解放初期至第三个五年计划期间,威远煤矿一直是四川省重要的优质煤生产基地之一。当年流传着这样一句话,“没有威远煤矿的煤炭,四川的蒸汽火车就翻不过秦岭,重庆的钢铁厂就炼不成好钢!”一语道明了威远煤矿在区域经济中的重要性。

2005年8月,四川省委省政府为优化调整全省煤炭工业结构,保障煤炭供应,以原攀枝花、广能、达竹、广旺、芙蓉等五家矿务局(集团)和威远煤矿、川南煤业为基础组建成立了川煤集团,注册资本金30亿元。集团现有9个二级子企业和85个三级子公司,总资产304亿元,在册职工3.3万人。建有国家大型应急储煤基地2个,静态储煤能力140万吨。2023年,集团实现营业收入160亿元,盈利8.5亿元。

目前,川煤集团拥有20对生产矿井,在四川省取得矿权内煤炭资源储量约24亿吨,原煤年产量约1200万吨。其主要商品煤种为附加值较高的焦煤、贫瘦煤等,其中达竹公司的“三分之一”焦煤产品、攀枝花公司的“巴关河”牌主焦煤产品为国内外稀缺优质冶金煤品种,有着工业味精的美誉。曾有国家大量购买“巴关河”牌25号主焦煤,深埋海底作为战略储备资源。然而造化弄人,虽然川煤集团的煤炭品种优质,但其大多数煤矿的井下煤炭赋存条件差、灾害重,大倾角、急倾斜(局部可达70度以上)和极薄煤层占比60%以上,用通俗的话来讲,煤层本来就薄,还歪起斜起长,先天发育不好。可以说,如不攻克复杂难采煤层综采技术这一难题,川煤的很多矿井将无法安全高效开采,四川的煤炭产业也就不会有未来。其实这不仅仅是川煤在前进道路上遇到的拦路虎,也是一个世界性的煤矿开采难题,因此没有现成的经验可借鉴。为了解决这一难题,川煤集团付出了无数的艰辛和努力,先后历经多年的艰辛探索和创新,终于诞生了大倾角综采这一技术。

说到川煤集团大倾角综采技术的科技攻关,就不能不提起周邦远这个名字,一个被誉为“大倾角综采之父”的人。那是1980年,27岁的周邦远从中国矿业学院毕业来到原华蓥山中断煤田指挥部绿水洞煤矿参加工作。绿水洞煤矿位于川东明珠华蓥山下,《红岩》小说中所描写的双枪老太婆的故事就发生在这里。在周邦远参加工作的七年后,绿水洞矿区35度以下煤层基本采完,剩下的煤层均是35度至55度的大倾角煤层。对于这种煤层,如果继续沿袭原来的走向长壁法开采方法,因井下工作面煤层倾角太大,顶板管理十分困难,采空侧冒落的岩块下窜时对单体柱的冲击大,会对生产组织造成极大的安全威胁。没有安全保障,生产效率还极低,每月单产仅仅只有6000吨。怎样改变这种被动的生产局面,就如一块沉重的大石头压在全矿人的心头,更令时任生产副矿长的周邦远心急如焚。周邦远立志要攻克这个难关,他经常下井蹲守在工作面进行琢磨,查勘上下出口安全距离、采煤面放炮效果、支柱回柱劳动效率等。随着第一手资料的不断积累,靠机械化解决大倾角采煤难题的思路,越来越成为周邦远坚定的追求。时间很快到了1993年,已经调任华蓥山矿务局(后改为四川华蓥山广能集团有限责任公司)副总工程师的周邦远得知攀枝花矿务局有一套进口的综采设备,于是前往洽谈,终于达成了将设备引进到绿水洞煤矿的协议。综采设备进矿之后,绿水洞煤矿专门成立了以综采设备管理安装为主的采煤五队,在6231工作面开展综采攻关。然而3年下来,采煤五队的总产量却只有3万余吨。“综采还没有炮采的效率高!”“煤层倾角大的环境下到底适不适宜搞综采,我们这么试验下去,还有必要么?”一时之间,各种否定之音纷至沓来。当时的绿水洞煤矿及冲在攻关最前头的周邦远面临着空前的压力,但他们的初心始终没有动摇。在周邦远的坚持和鼓励下,绿水洞煤矿向华蓥山矿务局打了新的综采试验报告,而与绿水洞煤矿报告同时递交的还有周邦远“若项目失败就自动辞职”的军令状。看到了周邦远与绿水洞煤矿干部职工心里的热切与焦灼,华蓥山矿务局班子经过慎重调研,反复论证,在经费极端紧张的情况下,决定筹措资金1000余万元与西安矿业学院、上海煤科分院等科研单位紧密携手,继续开展大倾角综采的攻关工作。

又是一场艰难的考验。在采煤设备选型、研发和安装的日日夜夜里,周邦远时常是怀揣两三个馒头,背着一壶冷开水就在现场一守一两天,最长的时候守了三天三夜。在设备试采的日日夜夜里,周邦远始终与其他工程技术人员及工人们在一起,向一个又一个难题发起冲锋。1998年9月,利用综采设备进行大倾角开采实验终于在绿水洞煤矿取得成功。实验工作面仅生产21天,就出煤42697吨,平均每天出煤2033吨。1999年底,绿水洞煤矿大倾角综采技术经有关专家考察鉴定,达到“国内首创、国家领先”水平,并获年度四川省科技进步一等奖,其成套设备获2005年度中国煤炭协会和煤炭学会科技进步一等奖。一时间,绿水洞煤矿大倾角综采实验成功的信息不胫而走,省内多家兄弟单位,省外的重庆、云南、湖南、黑龙江、吉林等省市煤矿,国外的土耳其、乌克兰、越南、巴基斯坦等国家的煤炭企业,先后派人前来参观取经。

绿水洞煤矿大倾角综采技术取得了初步胜利,但更大的困难接踵而至。随着开采水平的延伸,该矿井下开采煤层的倾角越来越大,倾角为60°及以下的煤层越来越少,接下来面临的是倾角为60°至70°的大倾角、急倾斜采煤工作面。在这样陡峭的工作面进行综合机械化采煤,犹如在“刀尖”上采煤,简直就是井下的高空作业。2017年6月,在四川煤炭行业的大调整中已属于川煤集团广能公司旗下的绿水洞煤矿,全矿上下统一思想、凝聚共识,决定在具有代表性的3212工作面进行大倾角急倾斜综采技术攻关。该工作面走向长550米,倾斜长140米,煤层倾角平均达到62度,最大倾角达到78度,平均煤层厚2.5米,可采储量30万吨。面对如此复杂的开采条件,工程技术人员深入现场,反复勘察、计算、讨论,绘制了2000余张图纸,终于确定了相关技术参数。综合机械化采煤设备在地面调试成功后于2018年5月开始运到井下现场安装,经过9个月的开采,最终以无一工伤的安全业绩顺利完成该工作面30万吨煤炭的回采,这标志着绿水洞煤矿大倾角、急倾斜综采技术再一次获得成功。同时,项目衍生了国家7项实用新型专利、9项发明专利,填补了之前国内外70°急倾斜中厚煤层无法实现综合机械化开采的空白。

实际上,绿水洞煤矿在攻克大倾角采煤的世界性难题的过程中,并不是单兵作战。在川煤集团的统筹部署下,大倾角综采设备制造这个光荣任务历史性地落在了嘉华机械公司肩上。始建于1971年的嘉华机械公司是川煤集团的全资子公司,建有省级技术中心,下设4个子公司和3个分公司。为解决川煤集团自身复杂煤层综采技术难题,嘉华机械公司于2005年专题立项开展了急倾斜液压综采支架研制工作,历经近2年的技术攻关,国内首套适应60度的急倾斜综采液压支架在绿水洞煤矿成功应用,由此拉开了嘉华机械公司“大倾角、急倾斜”综采研发之路。接下来,在不断地研发和生产过程中,嘉华机械公司坚持以“复杂地质条件综采装备开拓者”为己任,构建了支护装备、采煤机械、运输机械、智能化等四个专业技术研究所,建立了“以川煤为依托,嘉华为主体,产学研相结合”的技术创新平台,形成了一支分专业、分项目,具有较高素质的创新研发团队,能对煤矿采、掘、机、运、通等领域进行全方位设计、指导。先后攻克了70º急倾斜综采、大倾角急倾斜智能化综采等难关,技术水平被鉴定为“国内领先、国际先进”。目前,嘉华机械公司已成为“复杂煤层综采技术及装备”研究及制造的专业装备制造公司,是国内唯一一家生产ZJ系列急倾斜液压支架厂家、中国煤炭工业支护产品定点企业。该公司已经成功研发了四代大倾角急倾斜综采设备,获得专利授权120余项(其中国际专利1项,发明专利13项),获得计算机软件著作权8项;承研重点科技项目70余项,累计荣获省部级以上荣誉19项,其中“大倾角煤层长壁工作面综合机械化开采技术和装备”获得国家科技进步二等奖、“急倾斜薄及中厚煤层智能化开采关键技术和装备”获煤炭工业协会科技进步一等奖,并进入国家工信部公示的第三批专精特新“小巨人”企业名单。

周邦远的孜孜以求,绿水洞煤矿的敢为人先,嘉华公司的科技进步,探索出一条大倾角采煤的成功道路,在川煤集团起到了一个引领和示范作用,之后该技术的运用在全集团遍地开花、因地制宜、特色纷呈。

2011年,广能公司李子垭煤矿在首例伪俯斜5135工作面安装中,研制发明了综采支架间防倒防滑箱装置,彻底解决了曾困扰许多同类型矿井的这一世界性难题。2020年,攀枝花公司大宝顶煤矿创新了自动跟机挡矸、人员近感探测等技术,建成了国内煤层倾角最大的智能化工作面。2021年,达竹公司斌郎煤矿在井下煤层最大倾角71°的N-1211工作面,建成了全国首个急倾斜智能化工作面。2022年,广旺公司石洞沟煤矿在煤层平均倾角达到60°的条件下,进行了首个“柔采改综采”工作面试验,形成了支架自动接顶、中心距精细管理、采高监测控制等急倾斜智采特色,从技术上推动了该矿产能由30万吨/年增至70万吨/年。2023年,攀枝花公司太平煤矿在煤层平均倾角46°、煤层底板是煤与泥岩组成的复合软底板的工作面,实现了智能抬底、支架整体自动移动等,取得了急倾斜软底厚煤层综采技术的重大突破。等等。

今天之四川,作为中国战略大后方,能源需求比以往任何时候都重要。长期以来,四川煤炭供应整体呈现需求缺口大、季节波动大、保供难度大“三大特点”。作为川渝地区最大的煤炭企业,川煤集团实现了大倾角采煤综采化,解决了大倾角急倾斜采煤的难题,就等于盘活了大半个川煤的井下资源,取得了未来煤炭开采的主动权,从而确保了四川省的能源供应。川煤集团成立以来,一直把做好四川省煤炭安全生产和能源保供工作作为首要职责使命,承担了枯水期、节假日等特殊时段全省电煤保供主力军职责。成立19年间,川煤集团用约占全省8%的煤矿个数、23%的煤矿产能,生产了四川60%的煤炭,累计生产煤炭2.2亿吨,保供电煤1.1亿吨,贡献税收205亿元,坚实挺起了四川煤炭供应的“脊梁”。

一枝独放不是春,万花齐放春满园。如今,川煤集团已把大倾角综采技术产品及服务推广到了新疆、黑龙江、山西、云南、贵州等地;2019年川煤的大倾角综采设备远销土耳其,参与了“一带一路”倡议;2023年,川煤与俄罗斯玛珂公司签订设备备忘录,建立战略合作关系。据了解,目前全世界现有煤炭储量中,大倾角、急倾斜煤层占近35%,川煤集团大倾角综采技术和设备有着巨大的市场前景。用中国煤炭工业协会梁嘉琨会长的话来讲,全世界的大倾角、急倾斜煤层开采技术在中国,中国在四川,四川在川煤。川煤集团为全国和全世界复杂难采煤层综采提供了川煤方案。

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