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　　中新網(wǎng)太原10月30日電(記者 宋宇晟)煤炭資源作為我國最重要的能源，被源源不斷地開采出來，照亮千家萬戶。但你知道，如今的開采煤炭有多先進嗎？

　　在快速掘進系統(tǒng)“煤海蛟龍”的加持下，工人遠程操作采煤掘進已成為現(xiàn)實，煤礦掘進工作面實現(xiàn)了少人化、智能化。

　　相關設備不僅創(chuàng)下煤巷掘進月進尺的世界紀錄，背后更有著中國掘進技術持續(xù)幾十年的高速發(fā)展。

　　“煤海蛟龍”創(chuàng)造“中國速度”

　　什么樣的設備能被稱為“煤海蛟龍”？

　　中國煤炭科工集團太原研究院有限公司黨委副書記、總經(jīng)理宋德軍給出了這樣幾個關鍵詞：曾創(chuàng)造煤巷掘進月進尺3088米的紀錄、設備最長可達200多米、實現(xiàn)掘進作業(yè)全流程自動化。

　　他介紹，“煤海蛟龍”全稱是掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)。整套系統(tǒng)由掘錨一體機、錨桿轉(zhuǎn)載機、連續(xù)運輸系統(tǒng)、協(xié)同控制平臺等部分組成。

　　其中，可伸縮的滾筒負責割煤，同時通過機載的錨鉆裝置進行頂板和側幫的支護，保障人員和設備安全；割下來的煤塊由前端兩個旋轉(zhuǎn)耙爪撥到中間的運輸部上，運到后面的連續(xù)運輸系統(tǒng)上，源源不斷運出井巷。

　　值得一提的是，目前最新版的“煤海蛟龍”設備還采用了智能化集中控制系統(tǒng)。宋德軍稱，該系統(tǒng)搭載了從工作面到地面全線覆蓋的視頻監(jiān)控及語音交互系統(tǒng)，這讓“蛟龍”“耳”聰“目”明。設備集群多信息融合網(wǎng)絡就像“蛟龍”的傳輸神經(jīng)，高精度傳感器與三維人機交互界面讓“蛟龍”擁有了感知覺?！懊汉ｒ札垺辈捎迷撓到y(tǒng)后實現(xiàn)了掘進作業(yè)全流程的自動化，提高了掘進的安全性和可靠性。

　　操作人員只需根據(jù)人機交互界面在井下集控中心和地面調(diào)度平臺遠程操作，便可實現(xiàn)成套設備全流程遠程一鍵啟停，還可實現(xiàn)“煤海蛟龍”的自主規(guī)劃截割、設備之間行走位置的準確協(xié)同控制。此外，自主導航與姿態(tài)控制、輔助錨護、聯(lián)機閉鎖等多樣化功能均融合于設備自動作業(yè)過程中。

　　在地下煤?？筛兄?、工人遠程操作、將掘進中產(chǎn)生的煤巖碎塊自動運輸出去……這些都大大提升了這條“蛟龍”在地下煤海中的掘進速度。

　　2014年，“煤海蛟龍”設備在穩(wěn)定圍巖條件下，月最高進尺3088米，創(chuàng)造了大斷面單巷掘進世界紀錄，是煤礦平均掘進速度的10倍以上；2022年5月，在中等穩(wěn)定圍巖條件下，月最高進尺2086米，掘進效率提高3倍；2022年3月，在復雜圍巖條件下，月最高進尺856米，掘進效率提高1.5倍。

　　不只是“掘得快”

　　掘進技術、掘進速度的突飛猛進，直接改善了煤礦工人井下的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)流程。

　　回溯過往，僅僅幾十年前，煤礦工人的工作狀態(tài)還停留在人工開鑿、打眼放炮；礦工下井也被視為危險系數(shù)極大的體力勞動。

　　“1982年，我在煤礦實習的時候，在井下實習到一半時，被帶隊的工人師傅強行勸上井。上來之后我才知道，掘進巷道發(fā)生了塌方，5死13傷。這給我?guī)砹藦娏业恼饎印！?/p>

　　時至今日，已是中國煤炭科工集團首席科學家、快速掘進系統(tǒng)總設計師的王虹，還能回憶起40多年前的那個瞬間：“我當時就想，如果我能夠從事裝備設計工作的話，一定要在掘進上有所作為，要解決我們工人的切身需求，尤其是要保障他們的生命安全。”

　　那個年代，中國的煤礦工人開掘巷道用的是打眼放炮，依靠的是人海戰(zhàn)術。

　　在中國煤科太原研究院科技發(fā)展部副主任、研究員袁曉明的記憶中，一直到上世紀90年代，類似的工作狀態(tài)仍然較為普遍。

　　“當時開掘巷道就是打眼放炮，說白了就是用炸藥炸出一條巷道。雖然炸藥已經(jīng)較此前有所改進，爆破后的巷道也比較齊整，但是炸完之后仍然是碎片橫飛，有時候從礦車里拉上來的碎片中還有炸藥，偶爾還能拉兩根雷管上來，危險程度不言而喻?！?/p>

　　除了安全問題，巷道開掘速度直接影響采煤效率。

　　王虹指出，煤礦開采所有的生產(chǎn)活動、流通、采煤裝備的運輸，都必須有巷道。巷道掘進這個工序是采煤的先行基礎工作，也就是說如果巷道掘進跟不上，埋藏在地下的煤炭是無法正常運輸、開采的。

　　而要提高掘進效率必須解決快速掘進的問題。他認為，其中的關鍵在于，巷道掘進、支護、運輸不能平行作業(yè)的世界級難題。

　　“‘快掘’只有一個龍頭不行，只掘得快也不行，后面所有的配套設備、采用哪種方法實現(xiàn)快掘作業(yè)線，都需要解決。在今天的‘煤海蛟龍’前，我們做了大量試驗。最后形成了中國特有的快速掘進范式，得到國內(nèi)外同行的廣泛共識。在地質(zhì)條件好的地方，效率可以提高十倍，也就是減少十分之九的作業(yè)人員，解決了支得快、掘得快的問題?！蓖鹾缯f。

　　“中國速度”從追趕到超越

　　“1996年我剛參加工作時，各大煤礦正在如火如荼地創(chuàng)高產(chǎn)高效百萬噸礦井。27年后，我們的千萬噸級礦井已經(jīng)隨處可見。百萬噸級只是山西省煤礦準入級產(chǎn)能?！敝袊嚎铺芯吭褐悄芸刂萍夹g分院總工程師、研究員王德光明確表示，這背后正是采礦技術以及煤礦裝備的飛速發(fā)展。

　　這期間的發(fā)展歷程，并非一步到位。

　　2001年，太原研究院研制的國內(nèi)首臺高普適性EBJ-120TP型掘進機研發(fā)成功，其截割巖性和斷面適應性顯著提高，投入運行后，月進尺從平均195米提高到400米以上，達到了國內(nèi)外同類機型最好水平。

　　王虹介紹，該掘進機還創(chuàng)造了單一型號掘進機應用1500臺的世界紀錄，推動了掘進機全面應用，實現(xiàn)了我國巷道掘進從“炮掘”到“綜掘”的飛躍。

　　同時，可用于將煤巖碎片運出巷道的連續(xù)運輸系統(tǒng)也于本世紀初研制成功。連運團隊負責人于向東告訴記者，該設備解決了國內(nèi)連續(xù)運輸系統(tǒng)有沒有、能不能用、好不好用等問題。

　　2012年，針對煤礦掘進、支護、運輸不能平行作業(yè)的難題，中國煤科太原研究院的科研人員便提出把這些工序深度融合，形成一條完整作業(yè)線的想法并開始研發(fā)。

　　2014年，在科研人員攻關下，中國煤科太原研究院針對神東礦區(qū)穩(wěn)定圍巖條件研制成功全球首套高效快速掘進后配套系統(tǒng)，實現(xiàn)了掘支運平行、連續(xù)作業(yè)，巷道一次成型，創(chuàng)造了月最高進尺3088m的大斷面單巷掘進進尺世界紀錄。

　　中國煤科太原研究院軟巖采掘裝備分院副院長、研究員張小峰介紹，到今年，中國煤科智能快掘系統(tǒng)4.0突破了超大斷面快掘截割瓶頸，擁有多項關鍵技術創(chuàng)新，將煤礦掘進設備的自動化、智能化水平推向了新高度。

　　伴隨著“煤海蛟龍”從1.0到4.0的迭代，工作人員離機器越來越遠、導航系統(tǒng)越來越準、控制系統(tǒng)越來越精準。王德光說，為保證整個快速掘進系統(tǒng)能像蛟龍一樣在煤海“暢游”，研究人員利用5G，大數(shù)據(jù)，UWB，云技術等新技術，開發(fā)出適用多種條件的智慧大腦。

　　從半機械化到自動化、少人化，并向著無人化的智慧礦山砥礪前行，煤礦采掘這一傳統(tǒng)的行業(yè)正變得日益安全、高效、綠色、智能。(完)