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《致敬!国家工程师》系列:中国采矿机械自动化升级者

日期:2015-12-03    点击:208    查看原图    全部展开
天地科技副总经理黄乐亭(图),采煤自动化在这一代煤炭科技工作者身上,实现了前所未有的突破。









 
图片说明

      黄乐亭出生时的1960年1月,原煤炭工业部在辽宁阜新召开了技术革新和技术革命现场会,要求放下铁锨,实现采煤机械化。这是中国首次系统提出、大规模实施煤炭技术革命,寄望推动采煤方式从人工转向机械化。

      1960年5月9日,山西大同矿务局白洞矿14号煤尘爆炸,矿井全毁,死亡684人,其中677人在井下直接死亡。1960年,中国的煤炭产量增长了37%,但死亡人数一并激增,共有6036名矿工死亡。53年后,黄乐亭组织研发的“煤炭综采成套装备智能系统”应用示范取得成功,陕西“黄陵一号”煤矿的一个工作面,首次成功实现无人化开采——整个生产过程中,采煤工作面支护区域可以没有一个人。

      “煤矿的重大灾害主要发生在采煤工作面,为煤矿工人提供一个安全的生产环境,减少井下作业人数,核心在于自动化控制开采设备的全面应用。”如今作为“全智能化煤炭综采装备”负责人之一,天地科技副总经理黄乐亭对《瞭望东方周刊》说。安全、高效,是中国煤炭工业65年来的终极梦想。如今,它在黄乐亭这一代煤炭科技工作者身上,实现了前所未有的突破。

      通知书发错了吗

      上世纪70年代,中国煤炭产业初步实现了机械化生产。此时发达国家已完成了向大型化和集中化生产的技术改造,领先中国20年。

      1977年10月,邓小平亲自拍板,从国外引进100套综采设备和国内制造500套综采设备。这一年,黄乐亭参加了“文革”后的首次高考。他报考了清华大学计算机自动化专业。看到录取通知书上写着“山东矿业学院地下采煤专业”,黄乐亭一时没反应过来,以为通知书发错了。

      黄乐亭是山东龙口人,家门口四五公里外就有一处煤矿,但对它从未在意过。他觉得,采煤不需4年高等理论学习。因为安全问题,身为村支书的父亲对采煤行业也有担心,但还是希望家中能出个大学生。1978年3月,黄乐亭去了450公里外的山东矿业学院。两年后,同样被调剂进入山东矿业学院的张良成了他的师弟。30年后,二人共同研发了在中国煤炭行业具有里程碑意义的“煤炭综采成套智能系统”。

      国家改革开放之际,煤炭产业却遭遇滑坡:1980年原煤产量6.20亿吨,比上一年出现2.4%的负增长,影响了整个国家的经济安全。

      黄乐亭和张良师从煤炭行业的第一位中科院院士宋振骐。“宋老师听到哪儿有没去过煤矿,随时上火车,再拿着他的中科院证件找列车长补票。实地测量数据结束后,又在回来的火车上整理数据,寻找规律。他的许多著作、论文都是在火车上完成的。”张良回忆起跟随宋振骐下井的岁月,无限感慨。

      黄乐亭的回忆是:每到井下遇到工作面压力增大、顶板轰隆隆作响的危险时刻,工人都往外跑,只有宋振骐一人往里钻。如此钻研之下,宋振骐为中国人开创了新的煤炭开采理论。但他的学生们认为,危险不再应该成为中国煤炭工业的代名词。

      创新引领发展

      大学毕业后的黄乐亭被分到了煤炭科学研究总院唐山研究院。唐山经历大地震后,有些办公楼还没开始复建,黄乐亭只能在简易房里办公。他被分到矿山测量所做建筑物下采煤课题组,尽管师从宋振骐这样的大家,但实际操作起来黄乐亭还是感觉到了自己的稚嫩。“创新引领发展”,这是黄乐亭在接受《瞭望东方周刊》采访时说得最多的一句话。1985年,测量所迎来了史上最年轻的课题组组长。

      “煤炭综采成套装备智能系统”可以提高原煤产量50%以上,综采工作面作业人员由14人减少至5人。

      之后黄乐亭的第一件大事就是主持筹划申报国家“七五”科技攻关项目。中国村庄下压煤量大面广,但村庄建筑物的牢固度远低于城市,如何保证采煤时塌陷小、村庄房屋破坏轻,成了他关注的重点。在他人生道路上快速成长的八九十年代,中国煤炭业正在机械化道路上突进。

      989年12月30日,《中国煤炭报》最后一期的头版头条,红色标题赫然——《历史性的突破:原煤产量跨越10亿吨大关》。一年后,刚刚大学毕业的韦文术进入煤炭科学研究总院太原研究院,从事液压支架电液控制系统和掘进机液压系统的研究。

      此时,美国和澳大利亚的煤炭企业已经率先在工作面采用了计算机技术,实现了采掘设备的自动化及井下环境安全信息的实时监测。后来西方国家纷纷跟进。韦文术深感中国采煤机械和国外差距巨大。在太原研究院的十几年时间,他专心做液压支架电液控制系统的研究。

      整个煤炭综采成套装备智能系统,主要包括液压支架、采煤机、刮板运输机及其自动化系统。自动化采煤实现以前,煤矿工人需要在工作面手动调节支架的升降和前移。核心的液压支架电液控制系统实现后,煤矿工人将从危险的工作面解放到安全的顺槽监控中心。

      韦文术的梦想,直到十几年后才得以实现。

      德国人的态度

      整个1990年代,张良一直在煤炭科学研究总院开采研究所做矿山压力研究,主要是顶板的控制和安全问题。和远在太原的韦文术一样,张良也感觉到自动化的技术革命即将来临。改革开放到新世纪初的20多年间,采煤支架的自动控制技术在国内一直是空白。

      “1990年代国内煤矿综采自动化设备一直靠成套进口,价格非常昂贵,一个支架就要20万元,只有大煤矿才用得起,小煤矿还是原始的人工开采。我当时最想做的一件事,就是让中国的煤矿摆脱对外国技术的依赖,实现煤炭自动化开采的国产化。”张良对《瞭望东方周刊》说。

      2000年,煤炭科学研究总院作为主发起人,联合兖矿集团有限公司等共同设立天地科技股份有限公司,致力于推动矿山生产过程自动化研发与生产业务。天地科技股份有限公司成立之初,黄乐亭已经成长为唐山研究院年轻有为的副院长,主抓选煤自动化。煤炭行业的自动化之风,已经刮起。

      2001年,天地科技股份有限公司与德国公司在北京签署协议,成立天地玛珂公司,学习汽车行业的合作模式,以市场换技术。作为这家公司副总经理的张良回忆,德国人很快出尔反尔,没能完成引进计划。“当时我就觉得靠外国人永远不能自立,德国人食言,反而加快了我们自主创新的脚步。”张良说。

      2004年,他们开始筹备自主研发团队。同年,中国矿难死亡人数虽然开始呈现下降趋势,但仍有6027人死于矿难,是美国的215倍。

      煤炭科学研究总院从全国分院抽调人才,韦文术是其中一个。在太原研究院工作14年的韦文术,研发的自动化控制技术最后以失败下线,所以当他得知重启了一个同类型项目时,毫不犹豫地来到了北京。

      张良给韦文术的第一印象是:“有研究员一贯的认真态度,也有常年下井测量经验练就的专业素养,尊重每一个研发团队成员。”韦文术只提了一个要求:“给我时间和空间专心做研发。”由于加班,韦文术总是没法赶在煤科总院关大门的23点前离开,常常翻墙出来。

      电液控制系统的核心液压元件电磁先导阀,承受的压力相当于每平方厘米355公斤,仅此一项实验后来耗时半年。这半年是韦文术职业生涯中工作强度最大的时段,36岁的他满头黑发变成灰白。他每天都在做同一个实验,上千次实验、上千个废品,精神一度临近崩溃边缘。半年后,最后一个试验品成功运转、操作无误,张良在场,差点喜极而泣。

      张良在煤炭科学研究总院开采研究所的同事李首滨,此前10年的多次下井经历,也让他深感有责任把煤炭工人从危险的井下解放出来。于是,他主动请缨到天地玛珂公司,在研发团队组建之初任职副总经理。李首滨负责电液控制系统的通信总线方案,相当于人的神经系统,一根线搭错,整个系统就会停摆。

      虽然有理论基础,但李首滨经常是白天设计方案,晚上自学与之相关的理论知识。一遍遍写了撕、撕了又重写,“用纸堆起了”电液控制系统的通信总线方案。

      2005年至2006年,黄乐亭在黑龙江的鸡西市挂职副市长,主抓煤炭产业化。在这个以煤炭立市的地方,他感受到采煤工作“减人提效”的迫切性。虽远在东北,当他得知电液控制系统自主研发成功的消息后,深感欣慰。

      把90万人解放出来

      德国企业第一时间飞来北京和张良谈判,百般阻挠,不发货、不给软件支持,导致系统没法使用。2010年这家公司退出,想挖走骨干研发队伍,没能实现。

      2008年9月,天地玛珂公司自主创新的“SAC型液压支架电液控制系统”,作为首套实现商业销售的国产电液控制系统,在神华宁煤集团石沟驿煤矿采煤工作面正式投入使用。这一年,黄乐亭已是天地科技股份有限公司的党委副书记,分管科技研发,自动化研发成为他关注的重点。两年后他又成为主管科研的副总经理。

      2009年黄乐亭开始筹划“十二五”科技项目。有之前的研发成果铺路,天地科技股份有限公司成功承担了国家“煤炭综采成套装备智能系统”示范项目,得到过亿元支持。这家公司还承担了“十二五”国家863计划重大项目“煤炭智能化掘采技术与装备”,国家也资助了1亿多元。

      “煤炭综采成套装备智能系统”得到推广应用,提高原煤产量50%以上;综采工作面作业人员由14人减少至5人,实现无人跟机操作、有人安全值守,为煤矿“无人化”开采奠定了基础。

      “如果煤炭综采成套装备智能系统得到广泛应用,不仅能再次提高煤炭综采化率,煤炭开采安全生产也会得到有效保障。”黄乐亭对《瞭望东方周刊》说,“煤炭工人也能做白领,在操作控制平台上完成作业。”

      “目前,全国井下从事直接采煤工作的约有90万人。无人开采就是要把这90万人逐步解放出来。”张良信心十足。他们的老师宋振骐则称之为“转折点”——迈出“无人开采梦”的第一步,迎来无人化开采的曙光。

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