從陜西省榆林市中心城區(qū)驅(qū)車約1小時(shí)左右,便可抵達(dá)毛烏素沙漠邊緣?;哪?#xff0c;一個(gè)直徑達(dá)8.5米的巨大井鉆正在泥漿池中作業(yè)。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)周圍塔吊林立,地下機(jī)器穿越數(shù)千米巖層,使人們與用億萬(wàn)年時(shí)間積淀而成的煤炭得以聯(lián)結(jié)。這里便是陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)可可蓋煤礦的建設(shè)現(xiàn)場(chǎng),也是我國(guó)煤礦智慧化建設(shè)的真實(shí)寫照。
陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)可可蓋煤礦立井鉆井法施工現(xiàn)場(chǎng)。資料照片
陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)可可蓋煤礦斜井智能掘進(jìn)機(jī)組。資料照片
敢為人先 創(chuàng)新智能化建井思路
作為我國(guó)主體能源,煤炭發(fā)揮著重要作用。隨著供給側(cè)改革的深入推進(jìn),我國(guó)煤炭開發(fā)布局已明顯從中東部轉(zhuǎn)向晉陜蒙區(qū)域,同時(shí)大型現(xiàn)代化煤礦數(shù)量逐步增多。據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),截至2020年7月,我國(guó)已建成千萬(wàn)噸級(jí)煤礦52處,其中44處位于晉陜蒙區(qū)域,以晉陜蒙區(qū)域?yàn)橹鞯那f(wàn)噸級(jí)礦井集群已然形成。
千萬(wàn)噸級(jí)的大型現(xiàn)代化煤礦在國(guó)家能源保供中發(fā)揮著重要作用,但受制于傳統(tǒng)建井技術(shù)制約,建設(shè)周期往往較長(zhǎng)?!耙跃步ㄔO(shè)為例,雖然工程量只占井巷工程總量的10%左右,但工期卻占井巷施工總工期的40%到50%,大量時(shí)間消耗在了井筒施工過(guò)程中,導(dǎo)致建成一個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)煤礦需要耗費(fèi)10年左右?!标兾餮娱L(zhǎng)石油集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師范京道說(shuō)。
由于目前我國(guó)中西部地區(qū)的煤礦井筒建設(shè)主要以鉆眼爆破、機(jī)械施工為主,因此井下作業(yè)安全、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等成為制約煤礦建設(shè)效率的重要因素。
“可可蓋煤礦位于我國(guó)重要的能源基地——陜西榆林,井田上覆巖層被厚厚的風(fēng)積沙松散層覆蓋,基巖以泥巖、弱膠結(jié)性砂巖為主,具有強(qiáng)賦水、弱膠結(jié)、易變形、遇水泥化的特性。傳統(tǒng)的‘鉆爆法’建井模式難以適應(yīng),容易引起突水、潰沙、坍塌等事故災(zāi)害?!笨煽缮w煤業(yè)公司總經(jīng)理汪青倉(cāng)介紹。
2020年2月,國(guó)家八部委印發(fā)了《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》,指出煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐,為我國(guó)煤礦建設(shè)指明發(fā)展方向。
一面是保障國(guó)家能源安全的使命在肩,另一面是復(fù)雜多變的施工條件。儲(chǔ)量達(dá)26億噸、采用斜井—立井聯(lián)合開拓的千萬(wàn)噸級(jí)陜西延長(zhǎng)石油可可蓋煤礦,提出“智能化建井,建智能礦井”的技術(shù)理念,發(fā)明智能化建井方法,創(chuàng)新智能化建井工藝、技術(shù)和裝備,并進(jìn)行艱苦攻關(guān)和工程實(shí)踐,進(jìn)一步提高了我國(guó)礦井建設(shè)的效率和安全性。
“2018年以來(lái),我們先后去了9個(gè)省份,調(diào)研了近20次,組織過(guò)600余人次的專家論證,形成了37萬(wàn)字的書面材料……少人、安全、綠色、自動(dòng)化、機(jī)械化、智能化建井是可可蓋煤礦人追尋的目標(biāo)?!蓖羟鄠}(cāng)說(shuō)。
攻堅(jiān)克難 “一鉆完井,高效成井”
立井和斜井,是可可蓋煤礦井筒的兩種重要類型。按照設(shè)計(jì)方案,立井深500米,主要用來(lái)通風(fēng);斜井長(zhǎng)度達(dá)5300米,全斷面40平方米,斜坡達(dá)6度,主要用于生產(chǎn)資料的運(yùn)輸。井筒建設(shè)往往是煤礦建設(shè)中最為耗時(shí)的環(huán)節(jié)之一,在確立了智能化建井思路后,可可蓋煤礦便開啟了裝備創(chuàng)新、技術(shù)攻破之路,將煤礦建設(shè)工期縮短2年,投資成本節(jié)約達(dá)10億元。
在斜井建設(shè)方面,可可蓋煤礦創(chuàng)新煤礦斜井智能化建井方法,進(jìn)一步提高了建井效率。
在可可蓋煤礦的控制大廳里,記者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)大屏幕可以清晰地看到地下施工環(huán)境,屏幕上的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示著設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及工程進(jìn)度。工作人員無(wú)須下井,便可將地下情況掌握清楚。通過(guò)由地下傳送出的影像,由延長(zhǎng)石油聯(lián)合鐵建重工研發(fā)出的斜井敞開式全斷面掘進(jìn)機(jī)智能掘進(jìn)裝備系統(tǒng)清晰可見。
“斜井智能化建井技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全機(jī)械化破巖、40平方米全斷面一次掘進(jìn)、主要施工工序自動(dòng)化作業(yè),實(shí)現(xiàn)了基于5G技術(shù)的地面遠(yuǎn)程操控施工,井下作業(yè)人員減少40%,掘進(jìn)效率相比傳統(tǒng)綜掘法、鉆爆法分別提高了3倍和5倍以上。”范京道介紹。
記者在位于陜西省榆林市的可可蓋煤礦建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)看到,一個(gè)直徑達(dá)8.5米的巨型井鉆正在泥漿池中作業(yè)。汪青倉(cāng)介紹說(shuō),這是我國(guó)西部地區(qū)采用鉆井法打的第一口大埋深立井井筒。
“可可蓋井田地層所含巖層總厚度大于400米,此前鉆井法主要應(yīng)用在我國(guó)長(zhǎng)江以南,堅(jiān)硬巖層厚度不超過(guò)80米。針對(duì)可可蓋煤礦的地質(zhì)特點(diǎn),我們牽頭組織研發(fā)了目前世界上鉆井能力最大、智能化程度最高的豎井鉆機(jī)成套裝備體系?!蓖羟鄠}(cāng)說(shuō)。
據(jù)了解,該技術(shù)裝備在西部地區(qū)復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了“一鉆完井,高效成井”,相比傳統(tǒng)鉆爆法施工,工人不用下井作業(yè),同時(shí)建井速度也大幅度提高。
綠色低碳 為煤礦智能化建設(shè)提供樣本
陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)智能化建井技術(shù)的探索與實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)煤礦快速建井技術(shù)和裝備的新突破,創(chuàng)建了“有人安全巡視、無(wú)人掘進(jìn)操作”的智能化建井新模式,填補(bǔ)了煤礦智能化建井多項(xiàng)技術(shù)空白,引領(lǐng)我國(guó)煤礦智能化建設(shè)新方向。
陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)黨委書記、董事長(zhǎng)蘭建文表示,“雙碳”背景下,煤炭仍將在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)揮主體能源作用,并加速由價(jià)值鏈中低端向高端躍升。傳統(tǒng)煤炭企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展是大勢(shì)所趨,已成為引領(lǐng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。
今年6月26日,可可蓋煤礦智能化建井科技項(xiàng)目通過(guò)了由中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的專家鑒定委員會(huì)的鑒定,通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目工藝、技術(shù)、裝備和工程建設(shè)的系統(tǒng)檢驗(yàn),專家組認(rèn)為,“該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了我國(guó)煤礦智能化建井基礎(chǔ)理論、技術(shù)裝備和工程實(shí)踐的新突破,為我國(guó)西部煤炭資源開發(fā)建設(shè)提供了安全高效建井示范,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益”。
鑒定委員會(huì)專家認(rèn)為,“該項(xiàng)目研究方法科學(xué),技術(shù)路線合理,研究成果整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,建議進(jìn)一步加強(qiáng)推廣應(yīng)用。同時(shí)希望可可蓋煤礦加大礦井二期、三期工程智能化建井技術(shù)創(chuàng)新力度,打造我國(guó)安全高效綠色智能建井示范工程?!?/p>
“可可蓋煤礦創(chuàng)新礦井開拓方式,采用敞開式全斷面智能掘進(jìn)裝備施工長(zhǎng)距離斜井,鉆井法施工大斷面立井,實(shí)現(xiàn)了智能化建井、建智能化礦井。今后一段時(shí)期,我國(guó)相當(dāng)一部分新建礦井均位于山西、陜西、內(nèi)蒙古交界處,煤層埋深超過(guò)400米,同處地質(zhì)條件接近的鄂爾多斯盆地,可可蓋煤礦的建井模式將為該地區(qū)礦井建設(shè)提供可復(fù)制模板?!敝袊?guó)工程院院士王國(guó)法評(píng)價(jià)道。(記者 雷肖霄 西安報(bào)道)
相關(guān)稿件