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中国煤科重庆研究院助力曹家滩煤矿粉尘防治及智能管控技术达国际领先水平

发布时间: 2022-06-16

近日,从中国煤炭工业协会传来喜报,由中国煤科重庆研究院和曹家滩煤矿共同完成的《榆神矿区粉尘防治及智能管控关键技术及装备研究》项目被鉴定为国际领先水平。这意味着大采高综采、快速掘进、大煤量长距离转载运输粉尘防治和矿井粉尘智能管控等长期制约煤矿持续健康发展的关键难题在曹家滩煤矿率先得到突破,为曹家滩煤矿智能化示范矿井建设又迈出了重要一步。

直面难题 敢于突破

榆神矿区是我国重要的煤炭生产基地,拥有大量千万吨级矿井,普遍选用大采高综采、快速掘进生产工艺,自动化程度和生产效率极高,有力地保障了我国的能源供给,但目前井下作业区域粉尘灾害严重却无有效防治和管控手段,呼吸性粉尘浓度可达100mg/m3以上,卫生条件恶劣、安全保障性差、员工幸福感低,已经成为严重制约榆神矿区矿井高效生产和健康发展的关键难题。

位于榆神矿区的曹家滩煤矿是中国近年投产规模最大的煤矿之一,作为国家煤炭工业“十二五”规划重点开发的大型煤矿示范项目单位和国家首批智能化示范建设煤矿,选用国内外最先进的采掘工艺,代表着榆神矿区煤炭先进生产力的发展方向。同时曹家滩煤矿也始终坚持高标准、高要求,敢于直面行业关键难题,勇于承担社会责任,2020年曹家滩煤矿牵手重庆研究院,誓要啃下榆神矿区粉尘防治及智能管控的世界性难题。

寻诊把脉 摸清尘源

“要治理粉尘就要摸清尘源在哪里,产尘规律怎么样,抓住牛鼻子,这样才能对症下药,靶向治疗。” 陕西陕煤曹家滩矿业有限公司党委书记、董事长雷亚军在粉尘防治启动会上说。

根据这一思路,项目组认真梳理全矿井下各个生产作业环节,围绕“采煤、掘进、系统巷道”寻根究底,逐项细化,反复测风测尘,并建立数值模型进行推演,结合现场实际情况进行调整,最终摸清了各个作业地点产尘规律。一直以来,大采高综采工作面的粉尘防治都是世界性难题。大采高综采工作面采场空间大,大尺寸滚筒割煤和高落差片帮垮落冲击产生大量的粉尘在采煤机附近聚集并扩散弥漫至整个下风流区域;降柱移架架间落尘处于人员作业区域上方,岩性细微粉尘多且扩散距离远,污染严重且尚无有效治理手段;放煤易形成大块煤炭和矸石,在转载破碎过程中也会产生大量粉尘。但经过仔细分析发现,支架降柱移架才是最主要的尘源,占工作面总粉尘量的60-70%,对工人身体健康影响最大,一个班下来,人行通道底板煤尘超过2cm厚。




对“症”下药 硕果累累

 通过近两年的攻关,重庆研究院针对“采、掘、运”,首次系统性地提出了粉尘防治成套工艺,创新研制了液压支架接尘装置、大风量高负压机载除尘系统等10余项关键装备,开发了矿井粉尘智能监控系统,形成了榆神矿区矿井粉尘防治及智能管控关键技术与装备,并取得多项创新成果:

(1)提出了“滚筒密闭喷雾降尘+机载喷雾引射控除尘+液压支架导尘+射流喷雾隔尘净化”的粉尘防治成套工艺,研制了滚筒包络喷雾密闭降尘装置、机载喷雾引射控除尘装置、液压支架接尘装置、纵向雾屏隔尘净化装置等成套装备,实现了滚筒割截尘源的三维雾流密闭、片帮垮落冲击产尘的抽吸净化、液压支架架间落尘的隔离导移、立柱前后空间雾屏隔离和上部空间细微粉尘的高效捕集,最终实现了大采高综采面粉尘的有效治理。

  

(2)研发了快掘面“立体喷雾抑尘+机载通风控除尘”的粉尘防治成套工艺,研制了两种大风量、高负压机载式除尘系统用于匹配当前主流快掘装备,实现了掘锚机截割滚筒的立体喷雾密闭、高浓度含尘气流的有序控制和高效抽吸净化,最终实现了快掘面粉尘的有效治理,保障了快掘装备的高效作业。

  

(3)研究了主运大巷“皮带清洁+断面喷雾+除雾捕尘网+沿程煤体润湿”的粉尘防治成套技术,研制了无动力皮带底部清洁装置、波纹板除雾式断面捕尘门等成套装备,实现了回程皮带表面的及时清洁、运输煤体表面的持续保湿、巷道风流细微粉尘的喷雾沉降、以及尘雾碰撞凝并后的快速消除,有效降低了矿井主要运输巷道内的粉尘浓度,且巷道内视线清晰无水雾。

  

(4)研发了矿井粉尘智能监控系统,实现了井下主要作业区域粉尘浓度的实时监测,以及基于粉尘浓度管理限值对防尘装备运行参数的智能调控,减少人工巡检工作量80%以上。

  

煤海深处 清风拂面

经过一年多的努力,曹家滩煤矿初步建成“无尘化”矿井,采掘工作面总粉尘降尘效率达到90%以上,呼吸性粉尘降尘效率在85%以上,让近煤者不再黑,真正实现了“煤海深处,清风拂面”,有效改善了职工的作业环境,保障了一线作业人员的身心健康。

在曹家滩煤矿进入“智时代”的今天,防尘也不甘落后。依托曹家滩矿建设智能化矿井打下的坚实基础,重庆研究院同步建成了矿井智能综合防尘体系,实现对主要防尘设备运行工况的实时监测,让智能防尘系统在防尘岗位上“建功立业”,超出预定范围进行提示或者报警,提示人员及时维护,保证了设备和系统持续健康运行。

“开展智能综合防尘体系建设以来,我们快掘工作面粉尘浓度大幅度下降,之前掘锚机司机一个班生产下来都是‘见不着人’,现在是见不着尘。” 曹家滩煤矿快掘一队队长车智红笑着说。

习近平总书记强调指出,加快建设科技强国,实现高水平科技自立自强。重庆研究院将继续践行“致力安全科技、提升生命保障”的企业使命,着眼创新驱动,强化智慧赋能,推动煤矿粉尘防治取得更大的突破。


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