2019年07月12日 星期五
机器人化开采技术革命任重道远

    1889年,门捷列夫提出,未来可能会实现煤不从地下开采出来,而是在地下直接转化为各种可燃气体。1912年,诺贝尔奖获得者达勒姆在英国进行了人类首个煤炭地下气化实验。两位著名科学家提出的地下气化概念,已在中国矿业大学研究探索了近40年,寄希望于将来有一天,能够实现规模化煤炭地下气化开采。

    无人化开采,近期是实现机器人化开采,远期是化学开采,最终目标是让我们煤炭开采安全清洁、成本低廉,保障国家经济安全和快速发展。实现煤炭资源既不污染环境,又能够高效转化利用,需要共同努力,在5个重大攻关方向上进行坚持不懈的努力。

    一是研制高压水射流辅助采煤机器人。现在的采煤机类似于流程式作业机器人,一旦某个部件坏了,整个系统就停机了,所以要研制并行式独立采煤机器人,即一种短壁开采的高压水流切割支护转运一体化机器人。

    二是井下采选充一体化机器人。采完煤之后,需要就地分选矸石,然后把矸石运回采空区充填。井下采选充一体化机器人问世之后,减排问题在井下就能解决,工序和工作量减少,生产效率也会成倍提高。

    三是井下精煤管道提升技术。未来采矿的目标,就是实现精采精运。其中,精采就是选择性开采煤炭,精运就是通过管道把精煤提升到地面,设备、人员通过管道、轨道运输。这一目标的实现,将会大大优化传统的煤矿运输工艺,形成一套简便高效的井下煤流系统。

    四是地下无人驾驶运输车技术。目前我国井下无轨胶轮运输车技术比较成熟,但存在着用人多、污染大、事故风险大等不足。通过未来几年的努力,井下运输车实现无人驾驶,跟地面的特斯拉无人驾驶汽车一样,可以自动导航作业。

    五是煤矿地下气化机器人。煤炭地下气化是煤炭开采的革命性变化,属于化学流态化无人采矿技术,在地下构建一个气化炉,使采煤变为采气,不再是地面燃煤发电,而是地下燃气发电,把煤变成清洁能源直接利用。为此,我们提出了一套地下液化新概念,在地下的煤层中构建一个腔,把催化剂注入进去,保持一定的温度,在催化剂和温度的共同作用下,将煤变成液体,再抽上来进行分解转化,与汽油、柴油开采的工艺十分相似。

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