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袁亮院士:安全智能精准开采是采煤必由之路

 王凯富图书馆 2017-12-20

   煤炭仍将长期是我国的主导能源。 数据显示,2016年全国煤矿事故249起,死亡526人,较2005年事故减少2720起、少死亡4948人。依靠科技进步,近年来,煤炭安全开采形势持续好转。然而,随着煤炭开采环境等变化,我国煤炭安全开采形势依然严峻,煤炭安全开采呼唤颠覆性创新技术。

  日前,由中国工程院院士袁亮牵头的“煤炭安全智能精准开采协同创新组织”成立并揭牌,推动“煤炭安全智能精准开采”从科学构想变为技术现实。

  目前,我国煤炭安全开采技术处于什么水平?煤炭安全智能精准开采技术推广效果怎么样?记者为此专访了中国工程院院士袁亮。

  目前采煤机械化程度仅为45%

  中国能源报:我国煤炭开采的安全形势如何?

  袁亮:我国的煤炭开采受煤与瓦斯突出、冲击地压等灾害威胁严重,安全开采难度大。但依靠科技进步,煤炭安全开采形势持续好转。2005年以来,煤矿事故总量和死亡人数持续下降,2016年全国煤矿事故249起,死亡526人,较2005年事故减少2720起、少死亡4948人。

  伴随经济的快速发展、煤炭开采和需求量的增加,导致我国煤炭安全开采形势依然严峻。煤矿开采深度平均以每年10-25米的速度向深部延伸。深部煤岩体处于高地应力、高瓦斯环境中,多种灾害耦合问题更加严重,深部煤炭开采面临更多重大科学技术难题。

  中国能源报:煤炭开采技术创新对于煤炭工业尤为重要。日前,我国煤炭智能化开采水平如何?

  袁亮:煤矿机械化、自动化和智能化程度与井下人数很大程度上决定了矿井的现代化水平和安全状况。我国平均采煤机械化程度只有45%,国有重点企业为82.7%。相比其他行业,煤矿信息化、无人化、智能化水平尚处于启蒙阶段。信息化、无人化和智能化是实现科学采矿的必要手段,未来采矿需要向着无人化和智能化迈进,煤炭安全智能精准开采势在必行。

  智能无人安全开采是核心

  中国能源报:如何定义煤炭安全智能精准开采?目前,我国煤炭安全智能精准开采技术处在什么阶段?

  袁亮:煤炭安全智能精准开采就是将不同地质条件下煤炭开采扰动影响、致灾因素、开采引发生态环境破坏等统筹考虑,时空上准确高效的煤炭无人(少人)智能开采与灾害防控一体化未来采矿新模式。目前,我国已基本实现了煤与瓦斯精准共采、采区工作面少人(无人)开采、工作面盾构无人掘进等,煤炭安全智能精准开采尚处于启蒙阶段。

  中国能源报:煤炭安全智能精准开采技术的智能化主要体现在哪些方面?

  袁亮:煤炭安全精准开采的核心是智能无人安全开采,可以通过地面远程控制的智能化、信息化、可视化技术,以及煤炭开采的智能感知、灾害智能监控预警与防治技术实现智能化无人安全开采,最终形成互联网 煤炭科学开采的颠覆性技术,实现大数据云计算技术与采矿业跨界融合。

  中国能源报:与传统煤炭开采方式相比,煤炭安全智能精准开采有何优点?

  袁亮:传统的煤炭开采,每个矿需要3000-4000人,90%的煤矿工人长期在井下作业,工作环境阴暗、潮湿,信息化、自动化、智能化水平低回收率、效率也低,属于高危劳动密集型艰苦行业。对于煤炭精准开采,每个矿仅需要100人以内,90%人在地面作业,10%人在井下生产准备、巡检,信息化、自动化、智能化水平及回收率、效率高,属于高精尖技术密集型行业。

  中国能源报:您认为,煤炭安全智能精准开采需要突破哪些关键技术?

  袁亮:我认为煤炭安全智能精准开采需要尽快研究突破的关键技术有以下几个:一是要精准掌握煤层赋存条件,实现地质构造、陷落柱、瓦斯等致灾因素高清透视,打造具有透视功能地球物理科学支撑下的“互联网 矿山”;二是要研发新型安全、灵敏、可靠的采场、采动区及灾害前兆等信息采集传感技术装备,形成人机环参数全面采集、共网传输新方法;三是要突破多源异构数据融合与知识挖掘难题,创建面向煤炭精准开采及灾害预警监测数据的共用快速分析模型与算法;四是采用“三位一体”科学研究手段,研究煤矿灾害致灾机理及灾变理论模型,实现对煤矿灾害的自适应、超前、准确预警;五是要探索多场耦合复合灾害知识库构建方法,建立适用于区域性煤矿开采条件下灾害预警特征云平台;六是以采煤机记忆切割、液压支架自动跟机及可视化远程监控等为基础,以生产系统智能化控制软件为核心,研发远程可控的无人精准开采技术与装备;七是要融合计算机网络技术、现代控制技术、云计算技术于一体,将互联网 技术应用于云矿山建设,把煤炭资源开发变成智能工程或车间,建设基于云技术的智能矿山。

  推动煤炭产业变革

  中国能源报:您认为,推行煤炭安全智能精准开采的作用和对煤炭行业发展的意义是什么?

  袁亮:长期以来,人们普遍认为我国煤炭是取之不尽用之不竭的。中国工程院最新研究成果发现,我国能够满足煤矿安全、技术、经济、环境等综合约束条件,能够支撑煤炭科学产能和科学开发的绿色煤炭资源量只有煤炭预测总量的1/10。更严峻的是,我国煤炭资源回收率平均仅为30%~40%,若不提高煤炭资源回收率,绿色煤炭资源量仅可开采40-50年,未来煤炭开采或将大面积进入非绿色煤炭资源赋存区开采。不仅如此,我国大部分煤矿开采存在信息化程度不高、用人多、效率低以及安全不可靠等问题,煤炭开采还能引起采矿区地表沉陷、水污染、植被破坏等环境问题。要解决这些难题,煤炭工业必须由劳动密集型升级为技术密集型,创新发展成为具有高科技特点的新产业,走智能、无人、安全的精准开采道路。煤炭精准开采将运用现代化信息技术改造传统采矿,对于推动煤炭产业变革,实现煤炭开采颠覆性技术创新意义重大。

  中国能源报:目前,煤炭安全智能精准开采技术推广效果怎么样?

  袁亮:2017年8月8日,由我牵头的“煤炭安全智能精准开采协同创新组织”成立了,该组织一直致力于推动煤炭安全智能精准开采从科学构想变成理论与技术现实。目前,创新组织边研究边转化边示范,已经基本实现了煤与瓦斯的精准共采,并在液压支架自动跟机、采煤机记忆截割、工作面视频监控技术与装备等方面取得重大突破,我国已有近50个采煤工作面实现了智能无人开采。

  中国能源报:为推动煤炭智能精准开采,您有什么建议?

  袁亮:在国家科技计划支持下,已开展的研究卓有成效。面向未来,建议政府主管部门更加重视煤炭行业科技创新,以煤炭精准开采引领资源科技未来发展,未来争取用最少的矿井数量和开采面积支撑国家25-30亿吨煤炭需求,力争2020年精准开采取得阶段性突破,2030年基本实现精准开采,到2050年全面实现精准开采。( 李灿  《中国能源报》

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