谁是中国煤炭企业发展样本？

​煤炭是重要基础能源,与国计民生密切相关。

近期,受多重因素影响,我国煤炭价格快速上涨,连创历史新高,大幅推高下游行业生产成本,对电力供应和冬季供暖产生不利影响。

10月19日,国家发展改革委召开了三场座谈会:组织重点煤炭企业、中国煤炭工业协会、中国电力企业联合会等,研究依法对煤炭价格实施干预措施;组织煤电油气运重点企业,研究安排人民群众温暖过冬各项重点工作;财金司赴郑州商品交易所调研,提出“着力加强期货市场穿透式监管”“依法严厉查处资本恶意炒作行为并公开曝光”等举措。

10月20日,国务院常务会议的重要议题,也包含听取民生用能保供情况汇报。

对于煤炭市场的保供稳价,国家不可谓不重视。

在此背景下,陕西榆林积极履行国家能源基地的职责,召开四季度煤炭保供专题会议,要求相关企业签订保供稳价承诺书、已签订的长协价格不得变更等,促进煤炭价格回归合理区间。

地跨陕蒙晋三省的神东煤炭集团,积极响应政府要求,为我国煤炭能源的稳定供应和良好市场秩序做出重要贡献。近期,库叔探访了这家年产煤达2亿吨的煤炭集团,一窥我国煤炭工业的发展现状。

文 | 谢芳 瞭望智库

一、陕北煤海,神东开采

1984年10月14日,新华社一篇《陕北有煤海,优质易开采》——榆林地区地下埋藏着千亿吨以上的优质煤炭资源,让全国的目光汇聚在榆林。

随后,榆林市的神府煤田成为我国已探明的最大煤田,占全国探明储量的15%,相当于50个大同矿区、100个抚顺矿区,也成为世界七大煤田之一。

面对事关国家能源安全的巨量煤炭资源,国家能源集团下属的神东煤炭集团担负起开发重任。目前,神东煤炭集团负责神府东胜煤田骨干矿井和山西保德煤矿的生产和运营,截至2021年9月底,累计生产煤炭32.5亿吨。

依托跨省的神府煤田,神东拥有13个生产矿井,其中内蒙古自治区境内7个,陕西省境内5个,山西省境内1个,是我国唯一一个年产量达2亿吨的煤炭生产企业。

但神东的成就不仅在于产量,它还在智能化方向上大迈进——全力打造采掘面少人化、掘进5G智能化、重体力劳动机器人化等;在生态化方向上寻出路——在多个集中连片采煤沉陷区修建生态基地,打造黄河流域能源走廊和生态屏障;在管理方向上更加以人为本——在机器人化和无人化的大背景下,积极推动员工培训,提高其专业技能和行业竞争力。

总体来看,神东已成为煤炭企业发展的样本。

二、智能建设,提质增效

神东的智能化建设同时聚焦宏观与微观,并根据不同矿井的具体情况,各有侧重。

从宏观层面来看,神东为即将到来的2022年制定有两大目标:智能化“0587”目标和“8个100%”。

所谓智能化“0587”目标,即薄及中厚煤层智能化采煤工作面要实现无人化,智能掘进工作面用工控制在5人以内,煤矿全面实现“8个100%”,入井工效达到70吨/工。

所谓“8个100%”,即100%井工煤矿实现智能化,100%采煤工作面实现智能化,100%掘进工作面实现智能化,100%固定岗位实现无人值守,100%选煤厂实现智能化,100%安全态势实现精准预警,100%通风系统实现远程控制,100%实现五类机器人全覆盖。

而从微观来看,神东已经渐进式的接近宏观目标。库叔以上湾煤矿和布尔台煤矿为主体,参观了神东煤炭从开采到输出的全过程,对此深有体会。

在综采工作面,神东根据煤层的不同进行了差异化规划。比如:薄煤层已实现无人智能开采;中厚偏薄煤层则通过建立精确三维地质模型,实现透明自主智能采煤,工作面只需1人巡视;厚煤层则依靠采煤机器人,进行人工智能预测和割煤,工作面由原来的11人减少到仅需5人以下作业。由此,大量的岗位工从恶劣的环境中被解放出来。

目前,神东已建成19个智能化综采工作面,预计到今年年底建成22个,到2022年底28个综采工作面全部实现智能化。

在智能掘进工作面,神东已经建成了我国首个智能连掘系统:连采机实现“自动割煤+远程干预”,锚杆机实现钻锚无人作业;综掘机实现智能仿形截割+远程操作;采用“掘锚机+锚运破一体机+大跨距桥式转载机+机器人群”协同作业的快速掘进新模式。

部分工作面在运行该系统后,掘进速度从常规模式下的1500米/月以上,作业人员也极大地减少。

目前,神东已运行了3个智能化掘进工作面,预计到今年年底建成15个,到2022年底51个掘进工作面将全部实现智能化。

除了掘锚机、锚运破一体机等大型智能机械的运用,煤层作业面还加入了许多小型机器人的辅助,种类已多达21种。

这其中,作业机器人解放了作业人员的双手:智能钻探机器人可以根据地层特性,进行钻压智能匹配,解决人工钻孔淋水大、危险系数高的问题;智能管路抓举机器人代替了人工手动搬运、起吊安装管路,即可以避免意外伤害,也使效率提高了4倍以上。巡检类机器人则实现了待人巡检,提升了变电所、水泵房、主运输系统无人值守后的可靠性。

而具体到更微观的个体工作者身上,由神东高端设备研发中心研发的第二代机械外骨骼产品已完成实验室测试,进入现场测试阶段——在榆家梁煤矿的周转材料库里,一名身着这个装备的装卸工将重达60斤的槽钢轻松抬起并搬动行走。

机械外骨骼属于标准化产品,共有3款,未来将面向神东矿井单位的安装、生产、搬运和地面单位制造、生产、维修等场景。

在上湾煤矿采高7米的综采工作区,以上智能系统都具象在库叔面前:200多支液压支架支撑起整个煤层,这些支架可以远程调控高度和角度,保障煤层支撑安全,远处,近3层楼高的煤层下方,护帮板依次动作,重达百吨的采煤机呼啸而过,从煤壁上割下黑金,黑金转眼落入下方的运煤纽带,被运送出去,开启新的旅程。

三、助力“双碳”,国企担当

采煤结束后的运煤环节,神东则实现了“采煤不见煤”。

在布尔台煤矿,综采面采煤结束后,原煤会通过胶带机直接运送到煤仓,再由铁路输送到外省。布尔台煤矿的胶带机运输系统有主运输胶带机、顺槽胶带机、掘进胶带机共22部,运距总长37.8公里,其单个工作面最远运输距离达20.5公里,经过10多次转载便可将原煤运输到煤仓,全程“不见煤”,有效的减少了空气污染。

布尔台煤矿的煤仓和运输胶带机。摄像|谢芳

由于运输距离超长、转载次数多、运输负荷大,布尔台煤矿主运输系统属于典型特大型复杂主运输系统,此前需要80多个固定岗位监督运行。

神东智能化建设开启后,为该运输系统引入了运输巡检机器人,建立视频监测智能分析预警系统,对胶带机跑偏、堆煤、区域入侵等异常情况进行实时监控、智能判断,实现异常情况弹屏报警、停机,还引进钢丝绳输送带无损检测、设备状态在线监测智能分析和自动润滑等系统,提高了主运输无人值守的可靠性。

右图为巡检机器人主镜头下的胶带机运行状况,左图为综采区监控下巡检机器人的工作状况。摄像|谢芳

在此基础上,布尔台建立地面机运集控室,对井下主运输系统进行实时监控,实现了“一人、一终端、管理全矿所有胶带机”的目标,全矿胶带机固定岗位减少83人。神东还自主研发了6公里长运距、无基础、单点驱动胶带机,每部胶带机每年节约电耗160万度。

除了在生产端坚持“采煤不见煤”的绿色开采,神东还积极践行“绿水青山就是金山银山”,着力打造绿色智能矿区。

首先,因地制宜,对多处采煤沉陷区进行治理和建设。

2018年以来,神东在哈拉沟煤矿采煤沉陷区探索建设“山水林田湖草沙”实践创新基地,目前已形成60000亩,核心示范区面积10000亩,建有“山、水、林、田、湖、草、沙”七个分区和“生态环境、生态科技、生态文化”三个主题共62个示范点。

2020年3月,哈拉沟生态示范基地被水利部评为“国家水土保持生态文明工程”,目前已成为煤炭行业生态治理最为系统全面,获奖层次最高的生态治理示范区。

哈拉沟生态示范基地。摄像|雷沛云

在神东最大的集中连片采煤沉陷区——布尔台煤矿、寸草塔矿和寸草塔二矿,建立起了6万亩生态林基地、4万亩生态经济林和50万千瓦光伏的绿色矿山示范基地。更具创造性的是,布尔台还充分利用土地,雇佣当地农民将经济作物种植到光伏板下面,每年为农民增收千元,可谓发电、丰收两不误。

其次,发挥国企担当,开启黄河流域生态保护和高质量发展先行示范区建设工作。

神东矿区地处黄土高原丘陵沟壑区与毛乌素沙地过渡地带,原生环境十分脆弱,大规模煤炭开采对生态环境的影响十分强烈,自然风力水力侵蚀和开采沉陷重力侵蚀时空叠加特征十分显著。

面对在生态环境脆弱区进行大规模煤炭开采和生态保护这一世界性难题,神东积极先行先试,不断创新与实践,累计完成生态治理面积达384平方千米,矿区植被覆盖率由开发初的3-11%提高到64%以上,矿区原有脆弱生态环境实现正向演替,在荒漠化地区建成一片绿洲。

最后,“双碳”目标下,作为高碳产业的神东正在积极向绿色低碳转型。

比如,加强节能降碳工程技术创新——用新型热管技术回收矿井乏风余热年节能5000吨标准煤,采用太阳能浴水系统年节能2000吨标准煤;加快可再生能源的建设——按照“沉陷区生态治理+光伏发电+生态农业+矿井水利用+氢能+储能+其他”综合立体开发思路,大力发展可再生能源产业链条;推进自然碳汇——神东有1040平方公里井田,全部按碳汇林营造,按区域标准0.25吨二氧化碳/亩地,年固碳可达38万吨。

可以说,神东真正做到了“产环保煤炭,建生态矿区”。

四、辐射全国,领先世界

除了智能和生态发展,神东的“中国制造”也值得关注。

先来看神东的硬件制造。

多年来,国内高端采煤装备长期依赖进口设备,不仅价格昂贵,在实际使用过程中也存在着设备维护困难、供货周期长、无法满足世界级煤田开采需求等诸多问题。

为了扭转这一局面,神东积极与国内百余家科研院所和装备制造企业进行战略合作,围绕神东的实际情况,开展设备国产化、本土化的创新研发和制造。其中的一些装备,不仅填补了国内煤矿装备领域的空白,打破了国外厂家的技术垄断,还达到了国际领先水平。

比如,2018年3月20日,世界首个8.8米超大采高智能综采工作面在上湾煤矿成功投产。在当时,国内外均没有适应采高8.8米的成套煤炭开采装备,需要进行全新成套开采装备的研发,神东与西安煤机合作采煤机,与郑州煤机合作液压支架,并自主研发采煤机的其他部件。

最终,装备中的采煤机、三机、液压支架、泵站的技术水平均处于国内乃至世界的领先地位,让上湾煤矿成为世界采高最大、工效最高、单井单面年产量超1600万吨的特级安全高效矿井。

这套智能综采装备的成功投用,填补了世界特厚煤层综采工作面一次性采全高的技术空白,是采掘装备和开采技术上的一次历史性变革。与此同时,神东的需求也促进了西煤机、郑煤机等机械制造企业的发展。

从加强对外合作到技术消化吸收,从加大关键技术攻关到技术成果转化应用,从高端大部件替代到实施国产化整机替代工程,在某种程度上,神东推动了民族工业的振兴。

目前,神东的综采设备已经实现全部国产化,并向周围的中小矿区进行扩散和指导,以期提高中小矿区的效益和安全。

再看软件方面。

今年5月,神东与华为达成战略合作关系,秉承“自主可控、安全可信”的理念,搭载5G,应用鸿蒙操作系统、国产数据库和芯片,经过4个多月的突击攻关,成功推出“矿鸿操作系统”,堪称跨行业合作的范式。

现阶段,矿鸿操作系统已经在神东4个矿区进行了部署,涉及到6个场景、20种设备、398个应用单元。前文提到的可调节高度和角度的液压支架、布尔台煤矿主运输系统,乃至机器人,都应用了矿鸿操作系统。这些设备通过矿鸿“软总线技术”实现了“无屏变有屏、固定按键操作变手机移动操作”,巡检机器人和传感器则以近场经过方式快速互联互通、采集数据。

库叔下矿参观上湾煤矿的7米综采面作业时,乘坐的无人驾驶新能源汽车,也应用了矿鸿操作系统。上湾煤矿是行业内首个全电动车示范矿,也是率先试行无人驾驶的煤矿。不过,当前的无人驾驶采用同屏模式,即司机依旧需要驾驶行为,只不过驾驶环境从艰苦的矿下改到了安全、干净的办公室,颇具趣味性。

据技术人员介绍,此后的无人驾驶技术,也将大屏变小屏,即由现在的需要驾驶行为,发展到用手机操作即可。

上湾煤矿司机正在操作无人驾驶的车辆运行。摄影| 谢芳

那么,在煤炭开采智能化和无人化的发展过程中,许多基础性就业岗位将被替代,是否会影响员工的就业?

神东的技术人员介绍到,智能化发展的影响,除了提高生产效率外,还将人从危险、艰苦的作业环境中解放出来,工作内容也从重体力劳动转变到轻体力劳动,再进一步提升技术含量,这正是煤炭行业发展过程中追求的“生命至上”。而具体到岗位的变动,基础性的工作岗位减少了,技能性岗位则增多了,比如对于矿鸿操作系统的使用,对于智能化设备的检修等,都需要大量技术人员,神东会定期在内部举行员工技能培训,或选送员工外出交流学习,这些都将助力员工们提高自己的专业技能和行业竞争力。

未来,神东还将继续攻坚煤炭企业发展深层次难题,推动煤炭行业安全、高效、绿色、智能发展。