將地下煤層引燃，通過(guò)操縱供氧量，讓煤炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生煤氣，再通過(guò)管道將煤氣輸送到需要的地方……科幻小說(shuō)《地火》中，這個(gè)“120年以后人類熟練掌握的技術(shù)如今”在貴州實(shí)現(xiàn)了！

近年來(lái)，貴州以科技興煤，力圖擺脫傳統(tǒng)的“傻大黑粗”模式。特別針對(duì)喀斯特地貌的復(fù)雜煤層開(kāi)采難題，貴州省以技術(shù)榜單破解關(guān)鍵核心技術(shù)，為當(dāng)?shù)孛禾抗I(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能加持。

日前，貴州省科技廳和省能源局簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，攜手推動(dòng)煤炭開(kāi)采智能化和機(jī)械化水平。隨著煤炭開(kāi)采搭上高科技快車，一個(gè)“井下無(wú)人、地上無(wú)煤、純清潔能源”的煤炭工業(yè)新時(shí)代，正在喀斯特貴州漸行漸近。

一鍵采煤，告別“傻大黑粗”

一身黝黑的礦工，深入到地下幾百上千米的礦井里，一筐一筐地挖煤，然后運(yùn)上地面……在貴州，這種“傻大黑粗”式的采煤模式，正在被逐漸終結(jié)。

割煤、移動(dòng)，煤炭源源不斷地通過(guò)皮帶涌向地面……在貴州發(fā)耳煤業(yè)有限公司，只要在地面上輕輕摁下總控臺(tái)啟動(dòng)按鈕，地下深處的采煤機(jī)就可進(jìn)入“無(wú)人駕駛”狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“一鍵采煤”。

2018年5月，該公司將大數(shù)據(jù)與煤炭產(chǎn)業(yè)深度融合，完成了31004綜采工作面的智能化改造，貴州煤礦由此開(kāi)啟了“無(wú)人駕駛”模式，礦井深處的礦工身影正在減少。

“在貴州復(fù)雜的地質(zhì)條件下，成功運(yùn)行智能化模式，這在以前是不敢想的。”貴州發(fā)耳煤業(yè)有限公司采煤副總工程師朱加賢感觸頗深，貴州煤礦多為煤與瓦斯突出礦井，地質(zhì)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，要在這樣的條件下實(shí)現(xiàn)智能機(jī)械化開(kāi)采，幾乎是不可能的事。“在西南地區(qū)沒(méi)有先例，國(guó)內(nèi)也只有少數(shù)條件好的礦井實(shí)現(xiàn)了工作面的智能化生產(chǎn)，無(wú)成功經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。”

這對(duì)于在井下干了20多年采煤工的朱加賢來(lái)說(shuō)，“感覺(jué)就像做了場(chǎng)夢(mèng)一樣，簡(jiǎn)直是翻天覆地的變化”。

不過(guò)，翻天覆地的變化顯然不止于此。5年前，在貴州省科技廳的支持下，貴州盤江精煤股份有限公司經(jīng)多方論證，聯(lián)手中國(guó)礦業(yè)大學(xué)開(kāi)展煤層地下氣采技術(shù)攻關(guān)。由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)王作棠教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，駐扎在烏蒙山區(qū)的山腳樹(shù)煤礦，先后攻克了五大項(xiàng)重大關(guān)鍵技術(shù)，于去年成功實(shí)現(xiàn)了地下煤氣化點(diǎn)火。

將地下的煤炭進(jìn)行有效燃燒，使之轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，這樣，不用開(kāi)挖就可以直接把地下煤層中的含能成分提取出來(lái)，使得采煤就像開(kāi)采石油和天然氣一樣。在王作棠教授看來(lái)，煤炭氣化代表著我國(guó)能源革命的創(chuàng)新方向，對(duì)于貴州這樣一個(gè)煤炭大省來(lái)說(shuō)，意義重大。

技術(shù)張榜，啃下復(fù)雜煤層“硬骨頭”

貴州是我國(guó)南方煤炭資源最豐富的省區(qū)，煤炭資源儲(chǔ)量名列全國(guó)第5位，素有“西南煤海”之稱。一個(gè)尷尬的事實(shí)是，喀斯特地貌讓貴州煤層賦存條件復(fù)雜，煤礦開(kāi)采條件差于北方煤炭省份。

數(shù)據(jù)顯示，貴州省埋深2000米以淺的煤炭資源總量2588.55億噸，其中已探獲資源量707.61億噸。受煤層復(fù)雜賦存條件及開(kāi)采技術(shù)制約，現(xiàn)有生產(chǎn)、建設(shè)礦井主要集中在占儲(chǔ)量大約50%的厚煤層和中厚煤層，而剩余50%儲(chǔ)量的薄煤層、極薄煤層、急傾角煤層基本被棄采。

根據(jù)貴州省委省政府部署，96%的現(xiàn)有生產(chǎn)礦井將在2020年實(shí)現(xiàn)機(jī)械化開(kāi)采，其余4%屬于很難機(jī)械化的極薄、急傾角煤層。解決“關(guān)鍵4%”礦井機(jī)械化開(kāi)采問(wèn)題，不僅將使煤炭資源利用效率大幅提高，還將為開(kāi)采豐富的極薄、急傾角煤層，甚至2000米以深更為豐富的煤炭資源奠定基礎(chǔ)。

為此，2017年，貴州省科技廳發(fā)布技術(shù)榜單，懸榜攻克長(zhǎng)期以來(lái)制約貴州煤炭轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心技術(shù)。

“把需要的關(guān)鍵核心技術(shù)張榜出來(lái)，英雄不問(wèn)出處，誰(shuí)有本事誰(shuí)就揭榜。”貴州省科技廳高新技術(shù)處主任科員楊璟說(shuō)，技術(shù)榜單針對(duì)貴州省礦井實(shí)際情況，梳理出3個(gè)技術(shù)攻關(guān)方向，包括1米以下煤層和60°以上的急傾斜煤層機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)、煤礦井下無(wú)人/少人采掘系統(tǒng)和礦井設(shè)備小型化輕量化技術(shù)。最終，貴州省科技廳據(jù)此立項(xiàng)實(shí)施科技重大專項(xiàng)，支持經(jīng)費(fèi)高達(dá)4815萬(wàn)元，“力度前所未有”。

煤層平均厚度僅1.3米，且屬高瓦斯煤礦，在這樣的條件下實(shí)行智能化開(kāi)采，難度不小。但是，貴州眾一金彩黔礦業(yè)有限公司聯(lián)手社會(huì)科研力量，牽頭攻克了技術(shù)難關(guān)?，F(xiàn)在，公司旗下的巖腳煤礦早就實(shí)現(xiàn)了“有人巡視、無(wú)人值守、遙控采煤”。作為中榜單位之一，該公司成為西南地區(qū)首家實(shí)現(xiàn)薄煤層智能化開(kāi)采的民營(yíng)煤炭企業(yè)，巖腳煤礦智能化綜采工作面也已通過(guò)驗(yàn)收。

目前，通過(guò)技術(shù)榜單實(shí)施的科技重大專項(xiàng)進(jìn)展順利。參與揭榜的中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授劉盛東表示，當(dāng)前，煤礦采掘的機(jī)械化在很多地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但采掘自動(dòng)化、智能化還是一個(gè)世界性的難題，貴州如果能啃下這個(gè)硬骨頭，將迎來(lái)一場(chǎng)煤炭產(chǎn)業(yè)的新革命。

科技發(fā)力，破題煤炭開(kāi)采智能化

2018年底，貴州省提出打造十大千億級(jí)“產(chǎn)業(yè)航母”，入列的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，到2022年產(chǎn)值將達(dá)到2200億元，其中煤炭產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值將達(dá)到2000億元。

近年來(lái)，貴州省煤炭行業(yè)克服市場(chǎng)下行困難,經(jīng)過(guò)深度調(diào)整，總產(chǎn)值從2013年的1395.7億元，提高到2017年的1850億元，正穩(wěn)步向2000億級(jí)行業(yè)邁進(jìn)。但是，其中的困難依舊不容小覷。特別是，在青山綠水的貴州，傳統(tǒng)依賴資源消耗的發(fā)展模式已經(jīng)難以為繼，煤炭業(yè)必須走出“粗放經(jīng)營(yíng)、礦難頻發(fā)、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)”的怪圈。

要把煤炭從黑色變成綠色，把高碳變成低碳，把污染變成清潔，唯一的解決方案只有一個(gè)——科技興煤。為此，貴州提出了高端化、綠色化、集約化的目標(biāo)，關(guān)鍵詞是轉(zhuǎn)型升級(jí)和提質(zhì)增效，路徑就是智能化和機(jī)械化。

貴州省科技廳廳長(zhǎng)廖飛說(shuō)，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的高新技術(shù)化是貴州省科技工作“重中之重”，基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)既是“煤電煙酒”傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的代表，又在“十大千億級(jí)工業(yè)產(chǎn)業(yè)”中名列第一。“我們將以此為‘當(dāng)頭炮’和突破點(diǎn)，將傳統(tǒng)動(dòng)能改造為新動(dòng)能，形成‘十大千億級(jí)工業(yè)產(chǎn)業(yè)’高端化綠色化集約化的示范，以實(shí)踐證明‘只有夕陽(yáng)企業(yè)，沒(méi)有夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)’。”

5月20日，貴州省科技廳和貴州省能源局簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，明確雙方將以變革性技術(shù)推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)革命，共同推動(dòng)貴州省能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，加快建成全國(guó)重要能源基地。

按照協(xié)議，貴州將在2022年左右實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采100%機(jī)械化，2030年左右實(shí)現(xiàn)“井下無(wú)人地面無(wú)煤”。不過(guò)，僅僅從裝備層面，顯然不能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人化開(kāi)采，必須從方法論上進(jìn)行革新，從工法、規(guī)程上進(jìn)行改進(jìn)，以技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新“雙輪驅(qū)動(dòng)”推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革。

今后，貴州省科技廳和貴州省能源局將以聯(lián)合資助、產(chǎn)業(yè)基金等方式，對(duì)煤炭地下氣化、無(wú)煤柱開(kāi)采、“大數(shù)據(jù)+煤礦”深度融合、智慧供電以及能源領(lǐng)域其他技術(shù)研究與應(yīng)用給予項(xiàng)目支持。貴州省能源局將協(xié)調(diào)組織有關(guān)單位提供應(yīng)用場(chǎng)景，并申報(bào)省級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目，貴州省科技廳則支持相關(guān)項(xiàng)目，統(tǒng)籌關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，組織成果應(yīng)用示范。

科技創(chuàng)新主動(dòng)作為，最終必將為喀斯特貴州煤炭開(kāi)采的自動(dòng)化和智能化破題。