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从“跟跑”到“领跑”:中煤方案破解井下热害治理“卡脖子”难题 ——中煤天津设计公司成功研发国产大型智能压力耦合装备
日期:2026-04-09  

“智能压力耦合装备数据平台的温度、压力、流量各项数据均正常!”随着清晰的报告声在试验现场响起,全场瞬间爆发出雷鸣般的掌声与欢呼声。这一刻,标志着由中煤天津设计公司牵头研发的国产大型智能压力耦合装备正式下线,一举打破国外在矿井热害治理领域数十年的技术垄断,见证着我国在高端智能装备国产化征程上迈出了里程碑式的坚实一步。

作为矿井大型制冷降温系统的“心脏”,这项核心装备的成功研发,不仅将关键设备供货周期缩短50%、全生命周期成本降低20%,更全面提升了我国深部煤炭资源安全高效开采的自主保障能力。从技术攻关到成果落地,从打破垄断到实现自主,公司始终以科技创新的硬核实力,深耕矿井热害治理领域,为我国千米深井安全高效开采筑牢技术根基,为煤矿绿色智能发展书写下创新引领的时代答卷。

一、发展遇困:千米井下的高温围堵,制约资源开发命脉

随着浅部资源的日渐枯竭,我国煤炭开采的锋线正以年均8至25米的速度向地心深处延伸。目前,全国矿井平均开采深度已达700至1000米,越来越多矿井迈入“千米深井”时代。

然而,深度带来资源的同时,也带来了严峻的挑战。在千米井下,原始岩温常超40℃,再加上采煤机、掘进机等大型设备持续散热,热浪在巷道内不断积聚。在我国东部采煤基地的主要产煤区,采掘工作面高温高湿已成常态,这不仅导致矿工体力下降、生产效率滑坡,更使得机电设备故障率飙升至近20%。高温,已然成为继瓦斯、水、火、煤尘、顶板之后的矿井“第六大灾害”,如同一把无形的枷锁,制约着深部资源的开发。

二、攻坚克难:十二年探索沉淀,打响核心技术突围战

破解深井热害难题,地面集中制冷是行业公认的核心路径,而这一路径的关键核心部件——“智能压力耦合装备”,长期以来却被国外企业牢牢垄断,成为制约我国深井热害治理行业发展的“卡脖子”难题。进口装备价格高昂、供货周期漫长,后续运维服务受制于人等多方面问题,阻碍着我国深部煤炭开采的步伐。

面对国外企业的技术封锁,国内相关领域的研究几乎处于空白状态。立足国家能源安全大局,公司在2012年率先扛起攻关大旗,开启了智能压力耦合装备技术的跟踪与探索之路:持续开展煤矿井下热害防治新技术、新装备攻关探索,完成多座深部矿井制冷系统调研、方案论证与可行性研究;聚焦地面集中式制冷系统高低压力转换关键技术,先后实施多项矿井降温咨询设计与EPC总承包工程,在长期工程实践中积累了扎实的技术数据与丰富的现场经验。

2023年,攻坚之路迎来关键转折。公司牵头组建产学研联合攻关团队,携手天津大学、德矿九鼎(天津)科技有限公司、新集能源股份有限公司,秉持“从产业中来,到未来中去”的研发理念,正式立项开展深井热害治理关键技术研发工作,向高压密封、低温升控制、长寿命运行等核心技术发起攻关。

项目启动之初,国内在工程实际应用层面无成熟经验可借鉴,每一步前进都充满着未知与挑战。公司攻关团队迎难而上,白天泡在实验室开展仿真分析、核心部件设计、控制逻辑优化,夜晚围坐在一起研讨难题、梳理思路,逐一攻克高压差动态平衡、低温升压力转换、长寿命高可靠性密封等一个又一个技术瓶颈。“在攻关最为艰难的时候,大家心里确实没底,但每个人都怀揣着一股不服输的劲头,坚定认为这道坎我们必须迈过去,这是我们的责任与担当。”团队负责人杜开吉的话语,道出了全体攻关人员的初心与坚守。

团队累计开展了上千次台架试验,反复打磨优化核心部件,低流阻高可靠性单向阀、高压密封平衡阀等部件,经过超过1500万次耐久性测试。最终,一条从理论创新到技术突破,从实验室验证到工业化应用的完整创新链被成功打通,我国自主可控的深井热害治理技术体系初具雏形。

三、破局立新:引领国际水平,重塑行业发展新未来

历经十二年积淀、两年集中攻坚,国产大型智能压力耦合装置终于在2026年1月成功下线,用一组组硬核数据,兑现了自主创新的承诺,彰显了中国智造的实力。

这份自主创新成果有几大核心亮点:一是依托自主研发的压力预平衡系统,装备可在16MPa高压与4MPa低压冷水之间实现高效稳定转换,输送温升严格控制在0.5℃以内,系统总阻力损失不超过150kPa,关键性能指标达到国际领先水平,彻底打破了国外装备的性能垄断。二是通过集成智能控制与数字孪生平台的有效应用,装备可实时动态感知井下温度、压力、流量等各项数据,实现精准调控与智能预警,推动装备运维模式从“被动响应”向“主动预测”转变,大幅降低运维成本,提升矿井生产效率,预计规模化应用后,装备全生命周期成本可比进口装备降低20%左右。三是凭借装备的全面国产化,设备采购与后期运维成本得到进一步压缩,其高效节能的核心性能,也为矿山节能减排装上“绿色引擎”,为煤炭行业绿色智能转型提供有力支撑。

从依赖进口到自主可控,从亦步亦趋到并肩领跑,这一突破的意义远超装备本身。它不仅为千米深井筑起了应对高温的安全屏障,更标志着我国在深井热害治理领域形成了完整的自主解决方案。

以国产智能压力耦合装备为支点,公司正擘画深井热害治理的全新图景,一套可复制、可推广的深井热害治理系统解决方案已逐步成型。这段艰难的攻关之路,既是公司的创新突围,更是中国中煤“煤-电-化-新”战略的生动注脚。面向未来,公司将始终以匠心守初心,以创新立服务,为煤炭行业高质量发展注入澎湃动能。