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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(jìn)嗎？

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

　　相關(guān)設(shè)備不僅創(chuàng)下煤巷掘進(jìn)月進(jìn)尺的世界紀(jì)錄，背后更有著中國掘進(jìn)技術(shù)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(shè)備能被稱為“煤海蛟龍”？

　　中國煤炭科工集團(tuán)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(gè)關(guān)鍵詞：曾創(chuàng)造煤巷掘進(jìn)月進(jìn)尺3088米的紀(jì)錄、設(shè)備最長可達(dá)200多米、實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)全流程自動(dòng)化。

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

　　其中，可伸縮的滾筒負(fù)責(zé)割煤，同時(shí)通過機(jī)載的錨鉆裝置進(jìn)行頂板和側(cè)幫的支護(hù)，保障人員和設(shè)備安全；割下來的煤塊由前端兩個(gè)旋轉(zhuǎn)耙爪撥到中間的運(yùn)輸部上，運(yùn)到后面的連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)上，源源不斷運(yùn)出井巷。

　　值得一提的是，目前最新版的“煤海蛟龍”設(shè)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(shè)備集群多信息融合網(wǎng)絡(luò)就像“蛟龍”的傳輸神經(jīng)，高精度傳感器與三維人機(jī)交互界面讓“蛟龍”擁有了感知覺。“煤海蛟龍”采用該系統(tǒng)后實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)作業(yè)全流程的自動(dòng)化，提高了掘進(jìn)的安全性和可靠性。

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

　　在地下煤海可感知、工人遠(yuǎn)程操作、將掘進(jìn)中產(chǎn)生的煤巖碎塊自動(dòng)運(yùn)輸出去……這些都大大提升了這條“蛟龍”在地下煤海中的掘進(jìn)速度。

　　2014年，“煤海蛟龍”設(shè)備在穩(wěn)定圍巖條件下，月最高進(jìn)尺3088米，創(chuàng)造了大斷面單巷掘進(jìn)世界紀(jì)錄，是煤礦平均掘進(jìn)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(jìn)尺2086米，掘進(jìn)效率提高3倍；2022年3月，在復(fù)雜圍巖條件下，月最高進(jìn)尺856米，掘進(jìn)效率提高1.5倍。

　　不只是“掘得快”

　　掘進(jìn)技術(shù)、掘進(jìn)速度的突飛猛進(jìn)，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(xiǎn)系數(shù)極大的體力勞動(dòng)。

　　“1982年，我在煤礦實(shí)習(xí)的時(shí)候，在井下實(shí)習(xí)到一半時(shí)，被帶隊(duì)的工人師傅強(qiáng)行勸上井。上來之后我才知道，掘進(jìn)巷道發(fā)生了塌方，5死13傷。這給我?guī)砹藦?qiáng)烈的震動(dòng)?！?/p>

　　時(shí)至今日，已是中國煤炭科工集團(tuán)首席科學(xué)家、快速掘進(jìn)系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師的王虹，還能回憶起40多年前的那個(gè)瞬間：“我當(dāng)時(shí)就想，如果我能夠從事裝備設(shè)計(jì)工作的話，一定要在掘進(jìn)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(gè)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(shù)。

　　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(jì)90年代，類似的工作狀態(tài)仍然較為普遍。

　　“當(dāng)時(shí)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(jìn)，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(shí)候從礦車?yán)锢蟻淼乃槠羞€有炸藥，偶爾還能拉兩根雷管上來，危險(xiǎn)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(dòng)、流通、采煤裝備的運(yùn)輸，都必須有巷道。巷道掘進(jìn)這個(gè)工序是采煤的先行基礎(chǔ)工作，也就是說如果巷道掘進(jìn)跟不上，埋藏在地下的煤炭是無法正常運(yùn)輸、開采的。

　　而要提高掘進(jìn)效率必須解決快速掘進(jìn)的問題。他認(rèn)為，其中的關(guān)鍵在于，巷道掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸不能平行作業(yè)的世界級(jí)難題。

　　“‘快掘’只有一個(gè)龍頭不行，只掘得快也不行，后面所有的配套設(shè)備、采用哪種方法實(shí)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(yàn)。最后形成了中國特有的快速掘進(jìn)范式，得到國內(nèi)外同行的廣泛共識(shí)。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。”王虹說。

　　“中國速度”從追趕到超越

　　“1996年我剛參加工作時(shí)，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(jí)礦井已經(jīng)隨處可見。百萬噸級(jí)只是山西省煤礦準(zhǔn)入級(jí)產(chǎn)能?！敝袊嚎铺芯吭褐悄芸刂萍夹g(shù)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(shù)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(tái)高普適性EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)研發(fā)成功，其截割巖性和斷面適應(yīng)性顯著提高，投入運(yùn)行后，月進(jìn)尺從平均195米提高到400米以上，達(dá)到了國內(nèi)外同類機(jī)型最好水平。

　　王虹介紹，該掘進(jìn)機(jī)還創(chuàng)造了單一型號(hào)掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用1500臺(tái)的世界紀(jì)錄，推動(dòng)了掘進(jìn)機(jī)全面應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了我國巷道掘進(jìn)從“炮掘”到“綜掘”的飛躍。

　　同時(shí)，可用于將煤巖碎片運(yùn)出巷道的連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)也于本世紀(jì)初研制成功。連運(yùn)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人于向東告訴記者，該設(shè)備解決了國內(nèi)連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)有沒有、能不能用、好不好用等問題。

　　2012年，針對(duì)煤礦掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)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(guān)下，中國煤科太原研究院針對(duì)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(jìn)后配套系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了掘支運(yùn)平行、連續(xù)作業(yè)，巷道一次成型，創(chuàng)造了月最高進(jìn)尺3088m的大斷面單巷掘進(jìn)進(jìn)尺世界紀(jì)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(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，將煤礦掘進(jìn)設(shè)備的自動(dòng)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(jī)器越來越遠(yuǎn)、導(dǎo)航系統(tǒng)越來越準(zhǔn)、控制系統(tǒng)越來越精準(zhǔn)。王德光說，為保證整個(gè)快速掘進(jìn)系統(tǒng)能像蛟龍一樣在煤?！皶秤巍保芯咳藛T利用5G，大數(shù)據(jù)，UWB，云技術(shù)等新技術(shù)，開發(fā)出適用多種條件的智慧大腦。

　　從半機(jī)械化到自動(dòng)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)