神东,中国第一大煤都,这些第一你知道多少?

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楼主 2019-02-17 12:02:39
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1、建成国内首个7米大采高长壁综采工作面

煤炭资源是不可再生的资源,是煤炭企业赖以生存和发展的物质基础。作为资源型企业,最大限度地提高煤炭资源回收率是深挖企业潜力,创造企业效益最大化的有效保障。

基于最大限度提高特厚煤层资源回收率、减少煤炭开采过程中的浪费,神东煤炭集团结合矿区资源储存和分布实际,联合国内外煤机设备制造厂家组织科技攻关,逐步使工作面采高由矿区开采初期的4.5m采高,成功应用到5.5m采高、6.3m采高、7.0m采高工作面,破解了超大采高综采工作面巷道布置及开采技术、设备选型配套关键技术、顶板岩层控制技术、快速贯通技术、防止煤壁片帮技术、两端头垂直过渡技术等关键技术难题,单工作面多回收煤量 214万吨,实现经济效益7.5亿元,为我国同类条件下煤炭开采提供了新的技术途径,获得国家矿产资源节约与综合利用奖励基金4500万元。

截至目前,超大采高长壁综采成套技术先后在神东大柳塔煤矿、补连塔煤矿、上湾煤矿、三道沟煤矿等4个矿井运用,回采工效达到541.7吨/工,工作面回采率达到了96.8%。单个工作面装机功率超过11000kw,生产能力每天达3.5~4万吨,单个工作面最高日产可达4.6万吨、单月最大产量达129万吨。工作面采用两端头垂直过渡技术,以倾向长度300m,推进长度4500m的工作面为例,每个工作面可多回采煤量约30万吨。

2014年,补连塔矿7米大采高综采工作面全年生产原煤1500万吨,先后创出日产原煤5.5万吨、月产原煤138万吨新水平,创造世界井工煤矿综采工作面单产新纪录,回采率达96%。



2、建成国内首个数字化、智能化矿山

两化融合是工业化和信息化发展到一定阶段的必然产物,是建设中国特色社会主义工业发展的必然趋势和选择。根据神华集团数字矿山建设的“五个统一”要求,神东以信息化、自动化基础扎实、矿井管理水平高的锦界煤矿为试点,投入全公司优势资源和力量,建成了国内首个数字化、智能化矿山。

锦界数字矿山示范项目主要以综合智能化控制为基础,以安全高效协同作业为目标,基于集成共享的互联网平台和真三维地理信息技术,利用先进高效的“一网一站”基础万兆网络平台及多功能综合一体化分站,将煤矿地理、水文地质、人员车辆跟踪定位、井下巷道环境监测、设备运行监控等信息集成在一个一体化平台上,最终实现信息数据“全”覆盖,“全”共享、“全”分析,实现管理“全”透明、生产“全”记录、人机“全”监控,从而提高矿井安全管理水平、降低生产运营成本。

截止2015年8月,成功研制出综合智能一体化生产执行系统,并在神东公司部署上线运行,不仅实现了公司与各矿井之间的生产数据相互共享、自动统计汇总,而且为公司的生产任务统筹安排、灵活调度、决策分析等提供参考依据,特别是为神东开展OEE分析、降本增效、精益化管理方面等提供了有力的数据支撑。

对比传统矿井建设模式,锦界数字矿山示范项目建成后,实现了全过程的智能化控制,单产水平提高10%、单进水平提高12%,井下作业人员减少6%、全员工效提高16%,设备利用效能提高5%、产能增加8%。实现了智能化开采和自动化生产,有效提高生产效率和经济效益。获得2014年度中国煤炭工业协会科技进步奖特等奖、神华集团公司第四届科技进步奖一等奖。



3、全断面高效快速掘进系统

高效快速的煤巷掘进技术、装备是确保企业实现煤矿高效生产的必要条件。受煤矿巷道掘进区域地质构造、巷道掘进设备水平、巷道掘进施工工艺等因素影响,当前国内煤矿普遍掘、支不平衡,工作面割煤时间仅占17%—34%,而支护时间却要占到50%—67%,掘进效率较低。

为了提高煤矿的巷道掘进速度,满足国家发展对煤炭的紧迫需求,神东煤炭集团联合中国煤炭科工集团太原研究院和沈阳北方重工集团,成功研发了世界首套煤矿全断面高效快速掘进系统, 标志着我国煤炭掘进技术站在了世界的制高点。

该系统主要包括全断面高效掘进机、十臂锚杆钻车、连续运输系统、辅助运输和掘进通风系统五部分,总长210米,总重630吨。新系统借鉴隧道施工的盾构技术,整合了传统的掘进、运输、支护、除尘等工序,采取掘、支、运平行作业,使大断面25平方米煤巷掘进做到掘支同步、一次成巷,每分钟掘进0.3米,每小时运输1500吨,可实现50米无线遥控,具有快速掘进、高效支护、连续运输、自动定位、移动供电五大特点。

目前,新系统已在神东大柳塔煤矿成功试用,创下了单班掘进82m、日掘进158m、月掘进3088m的国内新纪录,已具备月掘进4000m的生产能力,采煤掘进效率提高了10倍,掘进成本降幅明显,延米成本降低149.8元/米。同时,新系统还避免了以往工作面设备频繁移动的危险,采煤工不需在空顶下工作,也不再暴露于粉尘中,掘进效率大幅提高、作业环境明显改善。

全断面快速掘进技术及装备的研发与应用,有效破解了矿井掘支失衡的矛盾,提高了单进水平和掘进效率,丰富了我国煤巷掘进技术装备体系,同时提升了我国煤机装备制造水平,实现煤矿掘进装备从“中国制造”到“中国创造”的跨越,为安全高效矿井建设提供了可靠的支撑和保障。



4、行业首家应用“长压短抽”混合式通风除尘技术

神东矿区由神府煤田和山西河东煤田组成,其中神府煤田成煤期为侏罗纪,煤层原有自然水分为8~16%,煤尘爆炸指数为32%~37%;河东煤田成煤期为石炭二叠纪,以保德煤矿为典型,煤层原有自然水分为2.57%,煤尘爆炸指数为31%。一直以来,受井下地质复杂、国内装备制造水平等因素影响,煤矿掘进工作面煤尘大、风流小、除尘效果不甚理想。

为了给广大员工创造一个安全、健康的生产作业环境,神东煤炭集团把保护员工身体健康作为企业的重要基础性工程和员工的第一福利,立足世界前沿技术,在掘进工作面,创新性地采用“长压短抽”通风并配合湿(干)式除尘风机除尘技术,确保实现生产作业环境安全健康。

“长压短抽”混合式通风除尘技术主要是在综掘机掘进工作面、连续采煤机掘进工作面、掘锚机掘进工作面,将除尘风机放置在距工作面50~60m的胶带机上,随胶带机前移,抽出式风筒沿胶带机布置,将吸风口延伸到掘进机截煤滚筒处,利用抽出式风机(除尘风机)产生的负压,将掘进工作面截煤、破碎、支护等产生大量粉尘的乏风吸入,转移到除尘风机进行除尘净化后排出,达到除尘降尘目的。“长压短抽”通风方式,使用湿(干)式除尘风机除尘技术,既解决了快速掘进工作面通风问题,又解决了工作面防尘问题,作业区域平均全尘浓度、呼吸性粉尘浓度分别从200.5mg/m3降到10 mg/m3以下、46.4mg/m3降到3mg/m3以下,降尘率达到94%,达到了国家煤矿职业卫生标准,解决了掘进工作面粉尘严重超标、污染环境以及影响员工职业健康的问题。此项技术在2014年全国防尘降尘技术交流会上得到专家的一致认可,已在全国推广应用。



5、自主研发国内首套6000米单点驱动可伸缩胶带机

随着矿井开采技术的提高,神东矿区年均使用4000米以上的顺槽胶带机近10部。目前国内外单点驱动顺槽胶带机最长为3000m,当顺槽长度大于3000米时,配套安装方式是两部“3000米单机”搭接和“加中部驱动6000米”,均为两点驱动方式,存在驱动点多、功率平衡效率低、控制过程复杂等不足,造成矿建工程成本大、能效差、维护费用高等。

为了破解上述技术难题,进一步降低煤矿成本,2013年神东实施开发带宽1.4米、机头单点驱动、运送距离达6000米的可伸缩胶带机,创新了行业张紧控制的观念,实现了国内单点驱动达到6000米输送距离的重大突破。项目开发了新型低阻托辊,降阻50%以上,寿命延长到5万小时;开发了完全自动张紧系统,可根据负载自动计算胶带机所需的最小张力值,并自动调整控制张力;制动系统采用电磁制动器和UPS电源组合,可在系统断电的情况下实现ABS松带,保障整机的安全性;提高了张紧响应速度,标准架重量降低50%,强度提高15%,使安装、回撤更为方便,工人劳动强度降低了50%。

截止2015年7月1日已经运行210天,工作面推进2650米,累计过煤量451.9万吨,设备运行正常稳定。经过实际测算,6000米胶带机模拟摩擦系数降低至0.019以下,较行业标准降低13.6%;整机铺设与3000米胶带机搭接或加中部驱动安装相比,在安装过程中不需要在中驱位置修建洞室、安装基础、设备通道等工程设施,节约了驱动部电气设备、机头架等大型部件的安装,直接经济效益年节约数百万元,安装回撤可节约三天工期,可增加产值近两千万元。



6、建成国内首个区域中央自动化控制中心

煤炭是我国的基础能源,煤炭采掘业是国民经济的基础性产业,煤炭采掘业技术创新水平,直接关系到国家安全生产和能源保障。相比国外大型煤炭装备企业和生产企业,我国自动化采煤工艺起步晚,自动化程度低,且过度依赖国外装备与技术。且目前矿井大都具有综合自动化、安全监测监控系统、视频系统、人员考勤定位系统、通讯系统、数据上传等17个独立系统,控制系统与管理系统之间缺乏中间层,实时数据不完整、不全面。各系统间数据不能充分共享,重复的设施、数据较多,综合性分析难度大,不利于提供有效的安全生产决策依据。

立足于提升国内煤炭采掘业的技术含量和创新水平,借鉴德国工业4.0的发展理念,神东煤炭集团在大柳塔煤矿建设区域中央自动化控制项目,以矿井采掘平面地图为载体,将公司所属大柳塔矿、哈拉沟矿、上湾矿、补连塔矿的所有生产、监测和控制信息,实现集中显示和集中控制、数据管理分析,为公司生产决策提供数据依据,实现自动化控制、系统自动报警和人力物料的管理,实现对各矿井系统的数据集成展示、集中控制,建立专业调度体系,实现煤矿生产优化排程,构建面向区域的现代化煤矿生产运营指挥体系。该技术通过在综采工作面安装记忆割煤与远程自动化控制系统进行采煤工作面设备的自动操作,实现了生产过程中工作面无人操作,并通过“云台监控”和远程控制来完成采煤工作面的智能化和自动化开采,打破了国外技术封锁,为我国技术装备水平的提高打下了坚实的基础。

项目主要分为PSI系统平台建设、井下自动化改造、中央生产指挥中心建设三部分,通过在大柳塔区域四矿(大柳塔矿产量3792万吨、哈拉沟矿产量1582万吨、上湾矿产量1569万吨、补连塔矿产量2892万吨)建立一个中央指挥中心,总体指挥四矿近亿吨煤炭生产(9835万吨),并引入德国PSI公司先进的管理理念和软件平台,实现各矿各系统的数据集成展示、集中控制,建立并推行专业调度体系;实现煤矿生产优化排程;构建面向区域的现代化煤矿生产运营指挥体系。

其中:PSI系统于2015年6月在大柳塔矿试运行,井下作业总工时较年初减少了5760工时,未来三年预计可减少井下岗位工139人,践行了“无人则安”的管理理念。吨煤成本平均降低1.1元/吨。预计11月底在补连塔矿、上湾矿、哈拉沟矿上线,实现对四矿的10个系统、17个综采工作面、20个连采工作面、121部胶带运输机,总运输距离150公里、55个中央变电所、191配电点、26个中央泵房,140中转水仓,2000多个临时排水点等全范围覆盖。中央生产指挥中心计划10月份正式投用,将总体指挥四矿亿吨煤炭的生产组织,平均日产量28万吨,最远控制距离达到30公里。



7、建成国内首个井下“一网一站”系统

信息化是促进工业化发展的有效抓手,为了解决矿井井下布线多、设备多和运行维护工作量大的问题,2013年神东煤炭集团自主研发煤矿通信“一网一站”项目,以实现对井下通讯传输系统的整合,为安全生产提供更有效的技术支撑。

“一网”是指建设一张井下承载以太环网,用来统一承载井下工业电视系统、通信系统、定位系统、广播系统、监测监控系统和工业自动控制系统的业务流传输。主要是针对井下每套系统各自建传输安装维护困难的现状,提供了增强型万兆工业环网方案。包含视频监控、安全监测、自动化控制、无线通信、人员定位、车辆定位、调度指挥、语音广播等八大系统的统一接入,实现了一网、超大带宽、多制式,满足了矿井未来发展要求,填补了矿山行业万兆环网方案上的空白。“一站”是指一个站点同时具备无线通信基站、固定IP电话、定位基站、广播分站和Wi-Fi 热点的功能,称之为综合分站,提供3G、wifi、人员定位、广播、固定语音等功能。

截止目前,一网一站项目已在神东上湾煤矿试运行成功,并在锦界煤矿推广应用,实现了矿井单站广播、区域广播、全站广播、紧急广播、对讲、手动录音等所有广播功能,实现了井下人员和车辆精确定位、历史轨迹回放、人员和车辆考勤及报表统计、标识卡求救和紧急撤离等突发告警定位功能,实现了专网内和专网与公网之间的语音、短信、上网等功能,井上井下无缝漫游切换,对有线用户、无线用户的统一调度及井上下一机一卡一号功能,实现了煤矿的3G、IP电话、定位、广播、工控等统一接入与承载、ATN环网保护,实现了3G、定位、WIFI、IP电话、交换机的集成,极大地减少了井下设备数量,实现了井下八大系统的统一接入和统一承载,减少了光缆数量,降低了员工维护工作量,其投资量比原井下八大系统建设费用降低30%以上。



8、“煤炭开采水资源保护与利用”实验室获批国家重点实验室

“煤炭开采水资源保护与利用”实验室,以神东公司四个中心和一个创新基地(神东技术创新基地)为依托,被国家科技部认定为国家重点实验室。这是神华科技发展史上的一项重大事件,意义重大,影响深远。它标志着神华在“煤炭开采水资源保护与利用”技术领域处于全国领先水平,而且引领这一领域的技术发展方向。实验室的建设和运营,必将为神华“建设国际一流的清洁能源和清洁能源技术供应商”提供重要支撑作用。



9、生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术获得国家科技进步二等奖


神东矿区地处晋陕蒙接壤地区的黄土高原与毛乌素沙漠过渡地带。开发初期,地面沟壑纵横,流动沙丘广布,原始植被种类单调,植被覆盖率仅有3-11%,风蚀区面积占总面积的70%,是国家级水土流失重点监督区。

为了最大限度减少煤炭开采对生态环境的扰动和破坏,保护矿区周边生态环境,神东煤炭集团创新建立了生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术,开发了现代开采地下水赋存环境与地表生态环境四维探测技术,建立了观测系统,获得开采全过程(采前—采中—采后—稳定期)覆岩和地表生态环境多属性数据体;建立了与采动过程和工艺参数等有关的覆岩渗透率模型;揭示了采后覆岩由顶板岩层至地表具有层状及含水性自修复规律,以及现代开采工程中“三类水”运移规律。运用现代开采技术,使均匀沉降面积增加了40%以上,开发了开采工艺优化减损、分区引导修复技术,显著改善了矿区生态环境。 创新矿井水储存、净化、利用的新模式与技术,已形成了集水库选址、坝体构筑、库容确定、水体调运、水位监测于一体的“分布式地下水库”建设成套技术,实现了矿井水分时分区储存、动态调控、矿井水水质达标不外排。

2014年,神东矿井水储水利用累计节约污水处理费和工业用水费约4.4亿元。仅大柳塔煤矿矿井水年产生量566万吨,井下复用量539万吨,复用率95%。2014年,《生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术》获国家科技进步二等奖。2013年,国土资源部已将地下水库技术作为先进适用技术进行推广应用。中国工程院近百名院士参加的“推动能源生产与消费革命战略研究”国家重大战略咨询项目,已将煤矿地下水库技术作为煤炭生产革命的重要技术方向。根据我国煤炭资源开发长期发展规划中14个煤炭资源开发基地及6-8个亿吨级矿区和8-10个5000万吨特大型煤炭企业集团的要求,生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术未来可望在西部生态脆弱区由大型煤炭企业集团主导开发的大型煤炭基地推广实施,促进煤炭开采的生态文明建设,应用前景良好。以煤矿地下水库和生态环境自修复促进技术为核心的地下水资源与地表生态保护方法,若在晋陕蒙接壤区全面推广,将年减少矿区外购水约3亿立方米,提高生态修复效率45%以上,经济和社会效益巨大。


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