科技之光照亮60厘米高的煤矿井下——富县攻克极薄煤层综采技术难题纪实

　　80厘米以下煤层被称为极薄煤层。延安是我国开采极薄煤层最为集中的地方之一。在富县东部，煤层只有60厘米，却储存着我国的稀缺煤种——配焦煤，对炼钢、冶金不可或缺。

　　在新时期国家产业政策调整之际，富县县委、县政府主导的科技创新，实现了极薄煤层综合机械化开采的突破，让科技和关怀之光照进了高度只有60厘米的煤矿井下。

　　这次技术突破，是从点到面、从手动到自动的突破。之前，华恒煤矿采煤工作面采用的是2014年实现的“高档普采”工艺，支护方式为点状的单体液压支柱支撑。这种支护方式与综采支护相比，安全隐患较大，工作环境差。每采完一个循环，都要人工回柱、移柱、运柱、再重新打柱，劳动强度非常大，而且采煤效率低，在移柱过程中又增加了安全隐患……如今，用电液控液压支架取代了人工支护，实现了工作面顶部的全防护，顶部掉石头的安全隐患被彻底消除。而且，新型支架实现了遥控操作，劳动强度大大降低，工作环境明显改善，产量也得到大幅提高。已经在井下工作了6年的李强说，以前干活的时候头顶是石头，常常担心害怕，现在头顶是钢制的掩护支架，心里踏实多了，而且不用一直躺着、爬着了。

　　华恒煤矿是富县煤炭产业升级的试点煤矿之一。而采高六十厘米的电液控液压支架是国内首创的技术装备，是这次技术创新的关键。

　　2020年底，主管部门富县应急管理局获悉，按照中省对煤炭产业发展的要求，到2022年底，煤矿如果不能实现综采综掘，将面临关闭退出。面对政策“卡脖子”，面对极薄煤层煤炭开发的“生死存亡”，富县县委、县政府决定：以科技创新实现产业升级。

　　但富县的极薄煤层基本都是民营小矿在开采，这些企业普遍缺乏科技创新能力，甚至有部分缺乏动力。怎么办？煤炭是国民经济的基础产业，县委、县政府决定：企业不行，就政府来主导，避免这一主导产业在高质量发展中被淘汰。

　　由分管工业的时任县委、部部长邢世成日常负责，富县的工作团队开始寻找技术和装备。在应急局总工王军尚的电脑里，储存着所有知名院所的信息，但几乎跑遍了全国所有的国有研究院所后发现，并没有更新的极薄煤层开采技术和装备。因为除了重庆、延安，60厘米以下的极薄煤层在国内很少开采，加上研发难度大、成本高，一直缺乏研究。

　　这是一项从无到有的技术创新，能不能从头开发？一家著名大型煤研机构为富县“量身定做”了技术开发规划，但是10亿元的科研经费，让年财政收入不到3亿元的富县无力承担。

　　没有现成的，新开发成本又太高，政府和企业都无力承担。怎么办？面对困境，县委李彦侠说：“没有现成的，就自己探索。把已有的基础技术找到，和科研院所合作，在富县的实践中摸索，也是一条自力更生的路子。”

　　于是，大家重新寻找可能加以提升改造的“半成品”技术。但谈何容易？一个多月下来，把涉煤的大学都跑遍了，并没有适用的“半成品”技术和装备。

　　就在大家一筹莫展，有些团队成员开始灰心之时，国家矿山局科技装备处下派来的挂职副县长邹德仑带来了好消息。邹德仑回京向所在单位国家矿山局专门汇报了富县和延安煤炭产业面临的技术和装备难题，引起了重视。国家矿山局科技装备司经过对包括民营科研机构在内近三十年科研成果和动态的深入全面了解，最后找到了最接近富县需求的一种支架：70厘米极薄煤层采煤支架。这种支架2010年由北京汇博防冲支护技术装备研究院（以下简称汇博研究院）和北京诚田恒业煤矿设备有限公司（以下简称诚田公司）联合开发，是专利产品，但一直没有投入使用。

　　院长王洪英在郭家洼煤矿的井下看到，在60厘米高的采煤空间里，矿工们平躺着干活、爬着前行。69岁的王洪英用和井下工人一样的姿势，爬过了100米的工作面，切身体验了工作环境、劳动强度……

　　极薄煤层的井下工作环境差，工作强度大。单体液压支柱仅仅提供了点状的支撑保护，容易发生顶部石头坠落；液压支柱移动和卸载时要就地排水，工人经常在湿地甚至水面上平躺着干活……常务副县长孙炜刚说：“消除煤炭工人‘躺平’工作，也是我们的责任。”

　　县长高晶说，延安的煤炭资源百分之七十是薄煤层，百分之四十五是极薄煤层，富县的努力和创新，也是为延安的能源开发拓路。

　　了解到这一攻关对延安的意义后，汇博研究院和诚田公司决定接受这一高难度的研发任务，全力开发60厘米电液控综采液压支架。同时，不改变现有的采煤机，最大限度减少投资。县上和企业不用承担科研经费，如果研发成功，煤矿购买使用装备。

　　之前，许多地方的薄煤层开采由于受技术装备所限，将岩石层和煤层一起开采，既浪费动力和设备，还带来影响深远的环境问题：破坏岩石会引起地表下陷、裂缝，还会产生水患。富县县委、县政府在薄煤层开采中，坚持“只采煤不采矸石”的前提和原则，与研究院秉持的绿色开采理念高度契合。王洪英说，富县的环保自觉让他们认定，从富县推广薄煤层绿色开采最有基础。

　　“是富县的干部、井下工人深深触动了我们，富县干部对产业升级的决心、对井下工人的同情挂念、对大自然负责的自觉，打动了我们。因此我们决定自负科研经费研发60厘米煤层综采支架。”王洪英说。

　　汇博研究院发挥民营研究机构的灵活快速优势，举全院之力成立项目专班，整合各方面资源，全力以赴，加班加点，全面攻关。

　　60厘米以下支架设计过程，需要对各个部件同步进行有限元力学分析。为了赶时间，研究院的宋义敏教授带着两个助手，仅有限元计算与分析一项就加班加点地整整拼搏了一个月，为支架设计奠定了坚实的理论基础……结构、材料、零部件组都是夜以继日，只争朝夕。经过两个多月的努力，项目专班研发出了适用于60厘米煤层厚度的电液控液压支架。

　　2021年7月1日，在庆祝建党一百周年之际，国内首套具有遥控操作功能的电液控液压支架在郭家洼煤矿进行安装试生产。

　　新技术装备需要在实践中不断调整完善。汇博研究院和诚田公司派出技术驻在企业，进行技术培训与服务，并及时对设备使用进行追踪、反馈，不断优化。由于煤矿24小时生产，为了及时解决应用中出现的问题，留驻煤矿的技术人员全天候服务，一旦使用过程中出现问题，立即和专家第一时间研究，第一时间解决。解决方案出来后，如果没有设备等硬件，就派专车从北京送到富县……经过反复在试验中改进，2021年11月，又推出了第二代电液控液压支架。

　　目前，200多台第二代电液控液压支架全部应用在华恒煤矿等两个煤矿的3个工作面，实现了最低48厘米、最高60厘米的煤层开采。全面应用以来，效果良好。

　　更安全、更高效的电液控液压支架加上原有的割煤机、改良后的运输机，使富县终于实现了极薄煤层综合机械化开采的突破。加上坚持了“只采煤炭，不采矸石”原则，如今的华恒煤矿、郭家洼煤矿，实现了更安全、更绿色、更高效的开采。

　　“这次技术进步，基本‘消灭’了煤矿用人最多、风险最高、劳动强度最大的工种工序——运柱、回柱、移柱、打柱。工人们终于能轻松地下井，安心地干活了。科技和关怀的阳光，照亮了只有60厘米高的煤矿井下……”华恒煤矿董事长李峰说。

　　邹德仑说：“之前，许多煤矿一米二以下的煤层都被弃采。富县极薄煤层采煤支架是国内第一家实现井下应用的60厘米采煤支架，是能源保护性开采的一大突破，也为在延安占主体的薄煤层开发找到了产业升级的路径。而全国的薄煤层储量占总储量的20%，随着资源的不断减少和节约资源的加强，这项技术对煤炭资源开发与利用、国家能源安全具有深远的意义。”

　　富县县委李彦侠说，富县极薄煤层综采技术的突破，是在创新驱动战略的指引下，以担当和求生般的勇气大胆改革创新实现的。富县的突破说明，担当和创新，是县域经济社会走向高质量发展的“法宝”。

　　表面上看，富县极薄煤层开采技术的科技创新，似乎是一次信息不对称的漂亮解决。实际上，这背后是担当、作为，是舍得身子、拼尽全力。没有这种精神，未必能最后攻克难题。

　　拼尽全力，不仅仅是政府干部，还有科研机构。69岁的研究院王洪英院长，先后下了3次井，每次都待3个多小时。在60厘米高的采煤空间，像井下工人一样爬过100米长的工作面……在应用完善阶段，每次井下的问题、反馈、建议，研究院都第一时间处理，不隔日，甚至不隔夜。在调试完善阶段，研究院、厂家的驻矿人员和煤矿工人一样，也是倒班、保持一直在现场和第一时间处理问题……用王洪英院长的话讲，正是富县县委、县政府的决心，和领导干部们亲力亲为、拼尽全力的精神，让研究院受到了“感染”。

　　富县的努力，使人们改变了对极薄煤层开发的认识。极薄煤层开采，已经走上了装备、技术升级，高质量发展的大道。

　　富县这次产业升级告诉我们，科技创新也要因地制宜。对于县域来说，就是要集中精力解决当地基础产业、主导产业面临的问题，尤其是“卡脖子”难题，而不是不顾县情、一哄而上、赶时髦都去搞人工智能、大数据、区块链……要主动进行产业升级，对于整个产业、整个行业的升级，政府要勇于承担，该主导时就要主导，要当仁不让。

　　富县极薄煤层综采取得突破最大的启示是什么？是扑上去干，拼尽全力。正如该县县委李彦侠所说：舍得身子，下得功夫，拼尽全力—— 如果以求生的精神求科技创新和产业升级，只要目标合理，又有多少攻克不了的？