薄煤無人開采讓“雞肋”變“真金”——峰峰集團薛村礦實現(xiàn)無人值守遠程自動化開采側(cè)記

文/張國偉

我國把厚度小于1.3米的煤層成為薄煤層。過去，薄煤層因開采難度大、成本高效益低而被冷落，成為煤炭儲量中“食之無味，棄之可惜”的“雞肋”。

2012年元月份，冀中能源峰峰集團薛村礦只有1.3米高的94702薄煤綜采工作面?zhèn)鱽硐灿?，薛村礦薄煤綜采無人值守遠程自動化開采技術(shù)成功推廣應用。該面以月產(chǎn)原煤117280.8噸，月推進度358米，日最高推進度13.5米，最高日產(chǎn)4422.6噸，一舉打破全國薄煤開采記錄。

“必須早日實現(xiàn)無人開采”

94702工作面位于薛村礦七盤區(qū)上部，東為七盤區(qū)改造平石門及94704野青工作面（已采），南為94705野青工作面（已采），西為三水平南正巷、南副巷及南正巷轉(zhuǎn)移大巷，北為七盤區(qū)改造平石門。工作面走向長度890米，傾斜長度140米（平均），煤層厚度為1.2～1.4米，平均1.3米，工業(yè)儲量291564噸，可采儲量282817.08噸，煤層傾角 0°～30°， 平均 15°。 在這種條件下采煤，無異于在孤島中工作，在虎口中拔牙。

薛村礦“瞄準‘國內(nèi)第一、世界一流’，探索遠程自動化操作，推行無人開采技術(shù)，讓極難開采的薄煤顆粒歸倉，變廢為寶，成為了真金。

早在2010年以前，薛村礦就開始探索薄煤開采新工藝，那時的薄煤開采一般采用炮采、高檔普采，生產(chǎn)效率低，安全性差。2010年，薛村礦在931302工作面成功使用了ZY3300/07/13D型掩護式液壓支架，拉開了薄煤開采從高檔普采向綜采過渡的序幕。

雖然解決了薄煤綜采問題，但那時的開采還需要人員在工作面來往穿梭，操作機器，頂架移溜。還存在開采效率低，人員勞動強度大，安全系數(shù)低等弊端。為了更加完善薄煤開采技術(shù)，薛村礦先后對主運輸系統(tǒng)、三機設備進行了多次技術(shù)改造，不斷優(yōu)化配套，提高單產(chǎn)及效率，推動了高產(chǎn)高效。

2011年10月份，一個早碰頭會上，礦長安建華的一句話震驚了所有在場的人：“必須上一套薄煤綜采遠程自動化操作系統(tǒng)，早日實現(xiàn)無人開采?！?/p>

薛村礦要打造無人采煤工作面的消息立刻在全礦炸開了鍋，所有的干部職工在驚訝的同時，都為礦上能有這樣大膽的創(chuàng)新思維拍手叫好！因為這個設想一旦成行，他們即將告別像耗子一樣窩在一米左右高的巷道內(nèi)挖煤的日子。

技術(shù)攻關(guān)，破解難題

科技是第一生產(chǎn)力。三機配套問題是擺在無人開采工作面的第一道坎兒。根據(jù)94702地質(zhì)賦存條件，薛村礦組織機電技術(shù)專業(yè)人員展開了設備的選型工作，通過多方調(diào)研、技術(shù)求證和實地考察，最終選用了上海創(chuàng)力集團生產(chǎn)的MG160/360-BWD型電牽引采煤機。

為了找到與之配套的液壓支架和刮板輸送送機，薛村礦主動與河北天擇重型機械公司聯(lián)系，考慮到薄煤層空間狹窄，對配備SAC電液控制系統(tǒng)的ZY3300/07/13D型掩護式液壓支架進行了改造，液壓支架前梁去掉了800mm。定制了配備SAC電液控制系統(tǒng)SGZ-630/220型刮板輸送機。一系列“小型”設備的投入，減少了設備占用空間，成為了實現(xiàn)薄煤高產(chǎn)高效開采的“利器”。

解決了三機配套，另一個關(guān)鍵技術(shù)就是遠程操控。為達到遠程操控的目的，薛村礦采用先進的數(shù)字化控制技術(shù)，建立了薄煤層綜采工作面遠程監(jiān)控系統(tǒng)平臺。具體生產(chǎn)時，職工可在遠離工作面幾百米外的自動化操作室，通過操作由電液控主機、數(shù)據(jù)集成主機、自動化視頻主機和采煤機遠程控制主機組成的自動化遠程操作系統(tǒng)，完成一系列生產(chǎn)流程，實現(xiàn)無人化開采。

這套“智能”裝備系統(tǒng)包括采煤機控制系統(tǒng)、電液控制系統(tǒng)、視頻控制系統(tǒng)等五大控制系統(tǒng)，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是采煤機遠程自動化和智能跟機自動化。

采煤機遠程自動化，系統(tǒng)會根據(jù)工作面頂板完整、煤層穩(wěn)定、采高變化不大的有利地質(zhì)條件，充分發(fā)揮自動化設備人工遠程控制和準確采集數(shù)據(jù)進行 “記憶截割”兩大優(yōu)勢。同時，這套系統(tǒng)還可實現(xiàn)跟機自動化，即采煤機割過煤后，液壓支架實現(xiàn)自動跟機移架。采煤機機身上安裝了紅外線發(fā)射器，液壓支架每架上安裝了紅外線接收器，當采煤機自機頭端向機尾端上行割煤時，通過紅外線傳輸，移架和頂溜動作也會依次完成。

由于整個數(shù)字化控制技術(shù)環(huán)節(jié)多、線路系統(tǒng)錯綜復雜，薛村礦打破工作面由安裝隊安裝，采煤隊使用的常規(guī)，責令負責回采94702工作面的二采區(qū)職工自己安裝工作面，從而保證了安裝質(zhì)量和設備操控。

數(shù)據(jù)傳輸是保證自動化遠程操控的關(guān)鍵。自動化遠程操作主要通過光纖傳輸數(shù)據(jù)，工作面在生產(chǎn)期間，光纖移送過程中，易發(fā)生折曲，造成光纖折斷，導致數(shù)據(jù)無法傳輸。大家集思廣益，決定光纖在移送過程中，由機電工長在現(xiàn)場指揮移送，保證光纖不和其他線路纏繞，單獨移送，不出現(xiàn)彎曲或擠壓，使這一問題迎刃而解。

工作人員在離工作面260米以外的操作硐室操作設備

采煤機割煤過程中，拖帶的管線較多，易掉出線槽，在移架時擠壞，造成生產(chǎn)事故。針對這一難題，薛村礦在生產(chǎn)過程中，對工作面各視頻監(jiān)控進行“分工”，煤壁側(cè)視頻監(jiān)控主機主要觀察采煤機割煤情況，工作面液壓支架人行道視頻監(jiān)控主機主要觀察采煤機后方線路和支架的移架、頂溜狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)情況，立即處理。

無人開采技術(shù)使老礦井煥發(fā)了新顏

2012年元月份，薛村礦在94702薄煤綜采工作面打響了“骨縫剔肉”的第一槍。

只見采煤設備安裝在只有一桌子高的極薄煤層中，工作面看不到一個采煤工人，工作面采煤機緩緩地上下運行割煤，采煤支架自如地移架，頂溜，而采煤司機在260m以外的自動化操作室，通過安裝在工作面的視頻監(jiān)控現(xiàn)場，并通過各類按鈕掌控著生產(chǎn)狀況。

“不見礦工身和影，只見煤炭滾滾來”。至此，薛村礦實現(xiàn)了薄煤層開采工藝質(zhì)的飛躍，完成了幾代煤礦人的夢想，開創(chuàng)了全國、乃至世界薄煤綜采無人值守遠程自動化開采的先河。

薛村礦實現(xiàn)無人值守遠程自動化開采，使53年的老礦井煥發(fā)了新顏，不僅資源回收率由68%提高到98%，解放出500多萬噸煤炭，直接延長5年礦井服務年限，同時還消除了瓦斯突出危險。無人工作面的實施，使薛村礦薄煤層工作面在冊人數(shù)由原來的185人減少到117人，節(jié)省人工70余人，一年節(jié)省工資開銷476萬。月進度由高檔普采時的90米提高到現(xiàn)在的358米，單進凈增268米。

薄煤無人開采技術(shù)，為集團公司各礦井以及其他單位解放薄煤層，實現(xiàn)遠程開采提供了有效的技術(shù)指導和經(jīng)驗參考。