提升科技創新能力 引領煤企轉型升級

常海雷（山西天地王坡煤業有限公司,山西省晉城市,048021）

?

提升科技創新能力 引領煤企轉型升級

常海雷
（山西天地王坡煤業有限公司,山西省晉城市,048021）

摘要介紹了山西天地王坡煤業有限公司發揮技術創新的主要做法及主要運用,通過發揮集團科研優勢和自身創新,著力構建開放性技術創新體系,實現了以技術創新為主導的產業結構升級,在目前煤炭行業嚴峻的大環境下給煤炭企業提供了一條“靠科技進步提高生產效率,通過技術創新降低運營成本”的成功模式。

關鍵詞科技創新 轉型升級 現代化礦井 降低成本

山西天地王坡煤業有限公司（簡稱“天地王坡”）是由中國煤炭科工集團上市公司天地科技、煤科總院與山西省晉城市地方政府共同投資組建的有限公司,注冊資金11399萬元,井田面積為25.37 km2,地質儲量2.8億t,可采儲量2.2億t,生產優質無煙煤,目前開采3＃煤,于2006年6月正式投產,生產能力為150萬t/a,配套有150萬t/a選煤廠和鐵路專用線。150萬t/a礦井建成后,天地王坡很快啟動了300萬t/a改擴建工程,300 萬t/a改擴建項目于2013年10月通過驗收,并于2014年正式投產。

天地王坡是中國煤炭科工集團示范工程板塊的主要代表,公司從建礦以來就以科技創新提高煤炭高效和安全生產為宗旨,通過發揮集團科研優勢和自身創新,著力構建開放性技術創新體系,以現代化礦井建設為目標,積極推廣應用新技術、新設備和新工藝,引領煤炭行業發展科技創新,實現了以技術創新為主導的產業結構升級。

1　天地王坡發揮技術創新的主要做法

1.1發揮集團科研優勢,解決公司生產難題

天地王坡處于沁水煤田,為解決投產后采掘過程中遇到的巷道承壓問題,公司與天地科技開采設計事業部合作,針對特定的地質條件提出了專門的技術方案,使天地王坡的巷道支護技術始終處于我國煤炭行業前列,公司還與天地科技股份有限公司共同承擔了“破碎煤巖體及復雜應力巷道支護與加固技術”課題,解決了復雜困難巷道的支護難題,保障了公司的正常生產和安全出煤,周邊區域晉煤集團、蘭花集團等都派人來天地王坡學習并應用了錨桿、錨網支護和綜掘等煤礦生產現代化技術,提升了當地整體煤炭科技水平。天地王坡在設備采購上大膽采用新研發的設備,中國煤炭科工集團西安研究院等針對天地王坡的特定地質條件提供專門鉆機,有效提高了設備的可靠性與穩定性。

1.2優化公司采煤工藝,提升公司經濟效益

隨著2014年煤炭行業進入寒冬,煤炭價格大幅下滑的同時客戶對煤炭產品質量要求大幅提高,天地王坡通過對井上和井下原煤轉載點進行改造,對井下出煤轉載點和井底煤倉安裝螺旋溜槽,對選煤廠膠帶轉載點和塊煤煤倉內安裝螺旋溜槽,減少了煤炭轉載過程中由于高度落差導致的塊炭損失, 2015年炭塊率較2014年提高4個百分點,公司產品結構有了質的飛躍,可為公司增加利潤2700余萬元。此外,天地王坡在井下工作面過構造期間采取“煤矸分流”系統,降低灰分和含矸率,有效提高了過構造期間的產品質量,為公司節約洗選成本1300萬元,保證了煤炭質量和商品煤售價。

1.3重視內部技術創新,鼓勵員工參與技術改造

為充分發揮天地王坡干部和職工的創造性,公司制定了《創新管理暫行辦法》、《研發項目管理辦法》等科研創新制度,挖掘公司員工在生產組織過程中的創新能力,有效提高了公司生產效率和安全管理水平。2011年,《王坡礦3＃煤層順層抽采鉆孔工藝技術研究》、《王坡礦3＃煤層瓦斯抽采工藝技術研究》、《王坡煤礦礦井通風系統智能分析》等獲得了國家科學技術委員會鑒定。2014年,公司內部創新63項,其中技術革新19項、技術推廣6項、技術創新和管理創新8項、五小成果3項、優秀論文20篇,其中《破碎煤巖體及復雜應力巷道支護與加固技術》獲得了2014年中國煤炭工業協會科學技術獎二等獎。

2　技術創新在天地王坡的主要運用

2.1數字化礦山項目在天地王坡的運用

天地王坡與中國煤炭科工集團常州研究院、煤科總院合作的數字化礦山項目通過采用數據庫、三維建模、虛擬現實等軟件技術,實現從礦山資源、開采方案優化與開采環境數字化、模型化與可視化。建立以光纖、以太網或無線通訊為主體的多媒體通訊網絡,形成語音、視頻與數據同網傳輸的網絡體系,實現礦山數據的分布式共享。采用先進傳感網絡技術,實現礦山生產過程、設備、安全與開采環境監控數據的自動采集、智能分析與可視化處理。采用工業以太網、PLC智能控制及視頻系統,實現對礦井提升、運輸、通風、排水等系統及設備的智能化集中監控。采用先進的生產執行系統,實現礦山生產人員與移動設備的定位、跟蹤及生產過程智能化調度與控制,全面提升礦山的生產管理與決策的科學性。提升企業生產裝備的綜合自動化水平,使其生產流程和安全性控制程序化、集成化、網絡化、智能化,提高了生產、安全裝備的綜合自動化水平和安全監控系統的可用性,確保生產安全和高產高效。

2.2瓦斯零超限治理項目在天地王坡的運用

天地王坡所在沁水煤田是高瓦斯礦井,瓦斯治理難度大,公司與天地科技西安研究院、中國煤炭科工集團沈陽研究院、煤科總院合作開展的瓦斯零超限治理項目通過區域性地面井抽采、區域性的井下長鉆孔抽采和采前局部預抽,使在工作面回采前煤層瓦斯含量降低到抽采達標要求的可解吸瓦斯量;通過開展頂板破壞規律和采動裂隙監測研究,優化抽采鉆孔的布置,以及采用深孔爆破措施提高煤層的透氣性,有效提高采掘過程中的工作面和采空區瓦斯抽采效果,減少風排瓦斯量,提高礦井的瓦斯抽采率;通過礦井通風系統的優化、通風參數監測預警和風量自動調節控制,保證礦井通風系統穩定可靠,風量充足,最終實現瓦斯零超限,通風調節準確率達90%,礦井抽采率達到55%以上,采空抽采率達到60%以上,提高礦井生產安全系數,提升礦井生產能力。瓦斯治理技術示范礦井建成后,公司礦井實現瓦斯零超限,形成了一套有效的瓦斯治理風險預控管控體系,對提升整個煤炭行業瓦斯治理理念和技術將起到積極的示范作用。

2.3SAC型液壓支架電液控項目在天地王坡的運用

天地王坡與天地天瑪進行合作,通過“智能集成供液系統開發”、“乳化液泵站用頻開關的研制開發”、“自動化放煤工藝研究”等科技研發項目,在公司3205綜采工作面成功運用了SAC型電液控制系統,使采煤機、液壓支架和工作面輸送機緊密結合成一個整體,實現了動作的快速協調,提高了采煤過程的自動化水平和生產能力,實現了自動化采煤。智能集成供液系統開發通過對主供、回液管路通徑不斷增大,并采用多路并聯供、使得主管路的沿程阻力損失影響減小,保證煤礦綜采工作面能高產、高效、長時間穩定工作,自動化放煤工藝研究主要是對綜采放頂煤工作面采煤工藝的調研及優化,支架電液控制系統的選型,各種傳感器的選型與設計,開發在順槽監控主機上實現放煤參數的集中修改,自動生成放煤參數方法,實現后部刮板輸送機過負荷的支架放煤自動閉鎖控制功能,已投入使用,并且使用效果明顯。

2.4鐵路自動化定量裝車系統在天地王坡的運用

天地王坡在2005年就采用了天地科技儲裝自動化院自主研發的國內首套鐵路自動化定量裝車系統,是當時最先進的煤炭鐵路裝車方式,自動裝車系統基于大型料斗秤的工作原理,預先在稱重倉中按車皮標重裝載,通過控制閘門和裝車溜槽,向定量倉中按車皮標重快速裝載和精確計量,然后向行進中的列車車廂快速卸載,實現列車的連續動態快速精確定量裝車,同時自動完成配套輸煤系統的控制。鐵路快速定量裝車站主要由大型鋼結構塔架、裝車機械設備、稱重系統、液壓系統、電控系統、計算機軟件系統等組成,控制包括了從產品倉下閘門和給煤機開始直至裝出列車的全過程中所有設備的運轉、控制、保護、監測和顯示,天地王坡的鐵路自動化定量裝車系統裝車精度控制在0.3%之內,每小時裝車能力為3000 t,只需要兩名監控員就可完成全部裝車工作,全部信息自動打印,具備計量精度高、裝車能力大、裝車速度快、操作人員少、自動化程度高等特點。

2.5無軌膠輪車系統在天地王坡的運用

天地王坡井下所有大巷及順槽均布置在煤層中,兩個回風大巷沿煤層頂板布置,其余大巷及順槽沿底板布置,坡度一般在6°以下,回采工作面采用大型液壓支架、大功率采煤機回采,巷道為綜掘機掘進、頂板壓力較大,支護材料使用較多,斷面尺寸較大,天地王坡從2006年開始就采用天地科技山西煤機生產的無軌膠輪車系統進行輔助運輸,目前擁有無軌膠輪車34輛,其中WC8運輸車11輛、WC2/3Y順槽車6輛、WC40Y支架車2輛、WQ3JS灑水車1輛、WQC2J人車2輛、WC20R人車10輛、WC30R人車2輛,通過無軌膠輪車輔助系統可實現一次裝載后從井底口至工作面或工作面的直達運輸,工作人員從井底乘車點到3205綜采工作面,全長2000 m距離只需要15分鐘便可直達,無需中間轉載,節省了大量時間和成本,整個輔助運輸系統需要的人員少、中間環節少、運輸速度快、效率高,從根本上改變了傳統輔助運輸方式效率低、耗時長、安全保證差等弊端。

3　天地王坡借助中國煤炭科工集團實現產業升級

中國煤炭科工集團作為國內唯一的高科技煤炭央企,技術水平毋容置疑,天地王坡作為中國煤炭科工集團示范工程板塊的主要代表,大量新產品、新設備和新技術在天地王坡得到推廣和運用,煤科總院研發的EBJ－120TP等系列煤巖掘進機在天地王坡實際生產過程中進行了改進,各項指標達到國際先進水平,成為了熱銷產品;天地科技自主研發的國內首套鐵路自動化定量裝車系統在王坡煤礦運用,通過建設過程中不斷攻關改進,使之成為成熟的標準化產品,市場占有率超過了60%;天地科技的無軌膠輪車在王坡煤礦使用過程中,科研人員根據現場生產需要進行開發,形成了材料運輸車、人員運輸車、支架搬運車、順槽運輸車、井下灑水車等產品,目前年銷售超過300臺,成為國內最大的制造商。天地王坡的數字化礦山項目、瓦斯零超限項目、SAC型液壓支架電液控項目等也都是和中國煤炭科工集團有關單位共同合作完成,極大地豐富了中國煤炭科工集團的科研成果,促進了煤炭安全技術的發展。

中國煤炭科工集團并購天地王坡后,一方面中國煤炭科工集團實現了煤礦安全技術研究、設備研發生產與應用的結合;另一方面天地王坡也實現了質的飛躍,完成了從60萬t地方礦井到300萬t現代化礦井的升級,礦井的機械化水平、生產效率、資源回收率和安全水平躍居全國領先水平,先后榮獲“山西省一級安全質量標準化礦井”、“煤炭工業一級安全高效礦井”、“生態示范礦井”、“綠色礦山”、“山西煤礦建設信息化礦井”等榮譽稱號。大量新技術、新設備的運用降低了運營成本,取得了良好的經濟效益和社會效益,公司從2006年投產到2015年底累計銷售商品煤1959萬t,上繳各項稅費31.04億元,累計實現利潤總額38.29億元,累計實現凈利潤28.47億元。

4　目前煤炭形勢下天地王坡模式的借鑒作用

在目前煤炭行業嚴峻的大環境下,如何在危機中生存并尋找發展機會是每個煤炭企業要面對的問題,天地王坡以提高勞動效率和確保安全生產為根本出發點,借助中國煤炭科工集團科研優勢,以裝備現代化、系統自動化、管理信息化為發展方向,以積極推廣綜采、綜掘、自動化裝車及輔助運輸等設備為手段,實現礦井生產的機械化、規?；托畔⒒?最終通過科技創新提高勞動效率并降低運營成本。2015年,在全國煤炭行業80%虧損的大背景下天地王坡取得了利潤2.1億元,利潤指標在山西省地方監管煤礦中名列前茅,天地王坡的成功經驗給煤炭企業提供了一條“靠科技進步提高生產效率,通過技術創新降低運營成本”的成功模式,給煤炭企業提供了一套可復制的成功案例。中國煤炭科工集團在礦井設計及建設、煤礦開采、煤礦安全、煤炭深加工和節能環保等方面擁有全體系的專業和技術優勢。中國煤炭科工集團上市公司天地科技在礦山生產自動化、煤礦信息化設備、高瓦斯治理、生產工程總承包、儲裝運快速定量裝車系統以及煤炭設備融資租賃、技術服務和煤炭物流方面在全國處于行業領軍地位。未來,天地王坡將繼續依靠中國煤炭科工集團強大的科研優勢,遵循依靠科技進步提升煤炭生產力水平的成功經驗,為煤炭企業的轉型發展、跨越發展起到模范和示范作用。

參考文獻:

［1］仵明麗.新常態下煤炭企業轉型發展的思考與實踐［J］.中國煤炭,2015（3）

［2］王李管,曾慶田,賈明濤.數字礦山整體實施方案及其關鍵技術［J］.采礦技術,2006（3）

［3］高強.煤炭企業循環經濟發展模式研究［J］.經濟研究導刊,2013（21）

［4］周邦全.數字礦山——實現礦業高效安全生產的必由之路［J］.礦業安全與環保,2007（8）

（責任編輯宋瀟瀟）

Promoting scientific and technological innovation capacity and guiding coal enterprises transformation and upgrading

Chang Hailei
（Shanxi Tiandi Wangpo Coal Mine Co．,Ltd．,Jincheng,Shanxi 048021,China）

AbstractThe author introduced mainly practices and applications of technology innovation of Shanxi Tiandi Wangpo Coal Mine Co．,Ltd．basing upon developing its advantages of scientific research and original innovation,put forth effort to build openness technology innovation system,and achieved technology innovation directed transformation and upgrading of the industrial structure which provided coal enterprises a successful mode of＂science and technology progress to improve production efficiency,reducing operating costs through technical innovation＂under the current severe environment of coal industry．

Key wordstechnology innovation,transformation and upgrading,modern coal mine,reducing costs

作者簡介:常海雷（1968－）,男,本科學歷,現任山西天地王坡煤業有限公司總經理。

中圖分類號F407.21

文獻標識碼A