解決世界難題的川煤方案
位列于中國煤炭企業50強第39位的四川省煤炭產業集團有限公司(以下簡稱川煤集團)雖然成立不到20年,但追溯它的過往卻是一部與新中國共同成長的創業歷史。川煤集團的前身威遠煤礦創辦于1940年7月,系四川省最早的國有煤礦之一,由中國現代能源工業的創辦人和奠基人,被尊稱為“工礦泰斗”的孫越琦任第一任總經理。1943年11月,著名愛國將領馮玉祥曾兩次在這里開展抗日募捐活動。抗戰時期、解放初期至第三個五年計劃期間,威遠煤礦一直是四川省重要的優質煤生產基地之一。當年流傳著這樣一句話,“沒有威遠煤礦的煤炭,四川的蒸汽火車就翻不過秦嶺,重慶的鋼鐵廠就煉不成好鋼!”一語道明了威遠煤礦在區域經濟中的重要性。
2005年8月,四川省委省政府為優化調整全省煤炭工業結構,保障煤炭供應,以原攀枝花、廣能、達竹、廣旺、芙蓉等五家礦務局(集團)和威遠煤礦、川南煤業為基礎組建成立了川煤集團,注冊資本金30億元。集團現有9個二級子企業和85個三級子公司,總資產304億元,在冊職工3.3萬人。建有國家大型應急儲煤基地2個,靜態儲煤能力140萬噸。2023年,集團實現營業收入160億元,盈利8.5億元。
目前,川煤集團擁有20對生產礦井,在四川省取得礦權內煤炭資源儲量約24億噸,原煤年產量約1200萬噸。其主要商品煤種為附加值較高的焦煤、貧瘦煤等,其中達竹公司的“三分之一”焦煤產品、攀枝花公司的“巴關河”牌主焦煤產品為國內外稀缺優質冶金煤品種,有著工業味精的美譽。曾有國家大量購買“巴關河”牌25號主焦煤,深埋海底作為戰略儲備資源。然而造化弄人,雖然川煤集團的煤炭品種優質,但其大多數煤礦的井下煤炭賦存條件差、災害重,大傾角、急傾斜(局部可達70度以上)和極薄煤層占比60%以上,用通俗的話來講,煤層本來就薄,還歪起斜起長,先天發育不好。可以說,如不攻克復雜難采煤層綜采技術這一難題,川煤的很多礦井將無法安全高效開采,四川的煤炭產業也就不會有未來。其實這不僅僅是川煤在前進道路上遇到的攔路虎,也是一個世界性的煤礦開采難題,因此沒有現成的經驗可借鑒。為了解決這一難題,川煤集團付出了無數的艱辛和努力,先后歷經多年的艱辛探索和創新,終于誕生了大傾角綜采這一技術。
說到川煤集團大傾角綜采技術的科技攻關,就不能不提起周邦遠這個名字,一個被譽為“大傾角綜采之父”的人。那是1980年,27歲的周邦遠從中國礦業學院畢業來到原華鎣山中斷煤田指揮部綠水洞煤礦參加工作。綠水洞煤礦位于川東明珠華鎣山下,《紅巖》小說中所描寫的雙槍老太婆的故事就發生在這里。在周邦遠參加工作的七年后,綠水洞礦區35度以下煤層基本采完,剩下的煤層均是35度至55度的大傾角煤層。對于這種煤層,如果繼續沿襲原來的走向長壁法開采方法,因井下工作面煤層傾角太大,頂板管理十分困難,采空側冒落的巖塊下竄時對單體柱的沖擊大,會對生產組織造成極大的安全威脅。沒有安全保障,生產效率還極低,每月單產僅僅只有6000噸。怎樣改變這種被動的生產局面,就如一塊沉重的大石頭壓在全礦人的心頭,更令時任生產副礦長的周邦遠心急如焚。周邦遠立志要攻克這個難關,他經常下井蹲守在工作面進行琢磨,查勘上下出口安全距離、采煤面放炮效果、支柱回柱勞動效率等。隨著第一手資料的不斷積累,靠機械化解決大傾角采煤難題的思路,越來越成為周邦遠堅定的追求。時間很快到了1993年,已經調任華鎣山礦務局(后改為四川華鎣山廣能集團有限責任公司)副總工程師的周邦遠得知攀枝花礦務局有一套進口的綜采設備,于是前往洽談,終于達成了將設備引進到綠水洞煤礦的協議。綜采設備進礦之后,綠水洞煤礦專門成立了以綜采設備管理安裝為主的采煤五隊,在6231工作面開展綜采攻關。然而3年下來,采煤五隊的總產量卻只有3萬余噸。“綜采還沒有炮采的效率高!”“煤層傾角大的環境下到底適不適宜搞綜采,我們這么試驗下去,還有必要么?”一時之間,各種否定之音紛至沓來。當時的綠水洞煤礦及沖在攻關最前頭的周邦遠面臨著空前的壓力,但他們的初心始終沒有動搖。在周邦遠的堅持和鼓勵下,綠水洞煤礦向華鎣山礦務局打了新的綜采試驗報告,而與綠水洞煤礦報告同時遞交的還有周邦遠“若項目失敗就自動辭職”的軍令狀。看到了周邦遠與綠水洞煤礦干部職工心里的熱切與焦灼,華鎣山礦務局班子經過慎重調研,反復論證,在經費極端緊張的情況下,決定籌措資金1000余萬元與西安礦業學院、上海煤科分院等科研單位緊密攜手,繼續開展大傾角綜采的攻關工作。
又是一場艱難的考驗。在采煤設備選型、研發和安裝的日日夜夜里,周邦遠時常是懷揣兩三個饅頭,背著一壺冷開水就在現場一守一兩天,最長的時候守了三天三夜。在設備試采的日日夜夜里,周邦遠始終與其他工程技術人員及工人們在一起,向一個又一個難題發起沖鋒。1998年9月,利用綜采設備進行大傾角開采實驗終于在綠水洞煤礦取得成功。實驗工作面僅生產21天,就出煤42697噸,平均每天出煤2033噸。1999年底,綠水洞煤礦大傾角綜采技術經有關專家考察鑒定,達到“國內首創、國家領先”水平,并獲年度四川省科技進步一等獎,其成套設備獲2005年度中國煤炭協會和煤炭學會科技進步一等獎。一時間,綠水洞煤礦大傾角綜采實驗成功的信息不脛而走,省內多家兄弟單位,省外的重慶、云南、湖南、黑龍江、吉林等省市煤礦,國外的土耳其、烏克蘭、越南、巴基斯坦等國家的煤炭企業,先后派人前來參觀取經。
綠水洞煤礦大傾角綜采技術取得了初步勝利,但更大的困難接踵而至。隨著開采水平的延伸,該礦井下開采煤層的傾角越來越大,傾角為60°及以下的煤層越來越少,接下來面臨的是傾角為60°至70°的大傾角、急傾斜采煤工作面。在這樣陡峭的工作面進行綜合機械化采煤,猶如在“刀尖”上采煤,簡直就是井下的高空作業。2017年6月,在四川煤炭行業的大調整中已屬于川煤集團廣能公司旗下的綠水洞煤礦,全礦上下統一思想、凝聚共識,決定在具有代表性的3212工作面進行大傾角急傾斜綜采技術攻關。該工作面走向長550米,傾斜長140米,煤層傾角平均達到62度,最大傾角達到78度,平均煤層厚2.5米,可采儲量30萬噸。面對如此復雜的開采條件,工程技術人員深入現場,反復勘察、計算、討論,繪制了2000余張圖紙,終于確定了相關技術參數。綜合機械化采煤設備在地面調試成功后于2018年5月開始運到井下現場安裝,經過9個月的開采,最終以無一工傷的安全業績順利完成該工作面30萬噸煤炭的回采,這標志著綠水洞煤礦大傾角、急傾斜綜采技術再一次獲得成功。同時,項目衍生了國家7項實用新型專利、9項發明專利,填補了之前國內外70°急傾斜中厚煤層無法實現綜合機械化開采的空白。
實際上,綠水洞煤礦在攻克大傾角采煤的世界性難題的過程中,并不是單兵作戰。在川煤集團的統籌部署下,大傾角綜采設備制造這個光榮任務歷史性地落在了嘉華機械公司肩上。始建于1971年的嘉華機械公司是川煤集團的全資子公司,建有省級技術中心,下設4個子公司和3個分公司。為解決川煤集團自身復雜煤層綜采技術難題,嘉華機械公司于2005年專題立項開展了急傾斜液壓綜采支架研制工作,歷經近2年的技術攻關,國內首套適應60度的急傾斜綜采液壓支架在綠水洞煤礦成功應用,由此拉開了嘉華機械公司“大傾角、急傾斜”綜采研發之路。接下來,在不斷地研發和生產過程中,嘉華機械公司堅持以“復雜地質條件綜采裝備開拓者”為己任,構建了支護裝備、采煤機械、運輸機械、智能化等四個專業技術研究所,建立了“以川煤為依托,嘉華為主體,產學研相結合”的技術創新平臺,形成了一支分專業、分項目,具有較高素質的創新研發團隊,能對煤礦采、掘、機、運、通等領域進行全方位設計、指導。先后攻克了70o急傾斜綜采、大傾角急傾斜智能化綜采等難關,技術水平被鑒定為“國內領先、國際先進”。目前,嘉華機械公司已成為“復雜煤層綜采技術及裝備”研究及制造的專業裝備制造公司,是國內唯一一家生產ZJ系列急傾斜液壓支架廠家、中國煤炭工業支護產品定點企業。該公司已經成功研發了四代大傾角急傾斜綜采設備,獲得專利授權120余項(其中國際專利1項,發明專利13項),獲得計算機軟件著作權8項;承研重點科技項目70余項,累計榮獲省部級以上榮譽19項,其中“大傾角煤層長壁工作面綜合機械化開采技術和裝備”獲得國家科技進步二等獎、“急傾斜薄及中厚煤層智能化開采關鍵技術和裝備”獲煤炭工業協會科技進步一等獎,并進入國家工信部公示的第三批專精特新“小巨人”企業名單。
周邦遠的孜孜以求,綠水洞煤礦的敢為人先,嘉華公司的科技進步,探索出一條大傾角采煤的成功道路,在川煤集團起到了一個引領和示范作用,之后該技術的運用在全集團遍地開花、因地制宜、特色紛呈。
2011年,廣能公司李子埡煤礦在首例偽俯斜5135工作面安裝中,研制發明了綜采支架間防倒防滑箱裝置,徹底解決了曾困擾許多同類型礦井的這一世界性難題。2020年,攀枝花公司大寶頂煤礦創新了自動跟機擋矸、人員近感探測等技術,建成了國內煤層傾角最大的智能化工作面。2021年,達竹公司斌郎煤礦在井下煤層最大傾角71°的N-1211工作面,建成了全國首個急傾斜智能化工作面。2022年,廣旺公司石洞溝煤礦在煤層平均傾角達到60°的條件下,進行了首個“柔采改綜采”工作面試驗,形成了支架自動接頂、中心距精細管理、采高監測控制等急傾斜智采特色,從技術上推動了該礦產能由30萬噸/年增至70萬噸/年。2023年,攀枝花公司太平煤礦在煤層平均傾角46°、煤層底板是煤與泥巖組成的復合軟底板的工作面,實現了智能抬底、支架整體自動移動等,取得了急傾斜軟底厚煤層綜采技術的重大突破。等等。
今天之四川,作為中國戰略大后方,能源需求比以往任何時候都重要。長期以來,四川煤炭供應整體呈現需求缺口大、季節波動大、保供難度大“三大特點”。作為川渝地區最大的煤炭企業,川煤集團實現了大傾角采煤綜采化,解決了大傾角急傾斜采煤的難題,就等于盤活了大半個川煤的井下資源,取得了未來煤炭開采的主動權,從而確保了四川省的能源供應。川煤集團成立以來,一直把做好四川省煤炭安全生產和能源保供工作作為首要職責使命,承擔了枯水期、節假日等特殊時段全省電煤保供主力軍職責。成立19年間,川煤集團用約占全省8%的煤礦個數、23%的煤礦產能,生產了四川60%的煤炭,累計生產煤炭2.2億噸,保供電煤1.1億噸,貢獻稅收205億元,堅實挺起了四川煤炭供應的“脊梁”。
一枝獨放不是春,萬花齊放春滿園。如今,川煤集團已把大傾角綜采技術產品及服務推廣到了新疆、黑龍江、山西、云南、貴州等地;2019年川煤的大傾角綜采設備遠銷土耳其,參與了“一帶一路”倡議;2023年,川煤與俄羅斯瑪珂公司簽訂設備備忘錄,建立戰略合作關系。據了解,目前全世界現有煤炭儲量中,大傾角、急傾斜煤層占近35%,川煤集團大傾角綜采技術和設備有著巨大的市場前景。用中國煤炭工業協會梁嘉琨會長的話來講,全世界的大傾角、急傾斜煤層開采技術在中國,中國在四川,四川在川煤。川煤集團為全國和全世界復雜難采煤層綜采提供了川煤方案。

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