煤海深處“蛟龍”舞

　　——探訪創造世界紀錄的國產(chan) 煤礦掘支運一體(ti) 化快速掘進係統

　　【走近大國重器】

　　◎本報記者 劉園園

　　地下數百米深處，煤礦巷道中。

　　隨著工作人員按下啟動鍵，200多米長的機械設備“舞動”起來：一邊向前掘進，一邊支護巷道，同時將截割下來的煤塊運出煤巷……

　　這就是有著“煤海蛟龍”之稱的煤礦掘支運一體(ti) 化快速掘進係統。該裝備由我國自主研發，創造了煤巷掘進月進尺3088米的世界紀錄。

　　近日，跟隨國務院國資委新聞中心組織的“走進新國企·打卡新坐標”活動，科技日報記者走進這台大國重器的誕生地與(yu) 應用地，探尋其暢行煤海的奧秘。

　　三位一體(ti) 平行作業(ye)

　　步入“煤海蛟龍”誕生地——中國煤炭科工集團太原研究院有限公司(以下簡稱“中國煤科太原研究院”)的生產(chan) 車間，各式各樣的“大塊頭”一覽無餘(yu) 。它們(men) 依次排列，整裝待發。

　　“整套係統由掘錨一體(ti) 機、錨杆轉載機、連續運輸係統、協同控製平台等設備組成。”中國煤科太原研究院黨(dang) 委副書(shu) 記、總經理宋德軍(jun) 指著眼前這些大型部件介紹，係統可以根據不同需求定製裝配，最長可達200多米。

　　來到“龍頭”——掘錨一體(ti) 機前，一排5米多寬的可伸縮截割滾筒尤為(wei) 醒目。滾筒上布滿釘刺般的截齒，它們(men) 負責在煤巷掘進過程中割煤。

　　滾筒下方安裝著兩(liang) 個(ge) 旋轉的耙爪，負責把截割下來的煤塊撥至“龍頭”內(nei) 的運輸係統，傳(chuan) 送至“龍身”，再經與(yu) “龍身”相連的連續運輸係統，源源不斷地送出煤巷。

　　“龍頭”和“龍身”部位安裝著鑽錨裝置，可實現對煤礦巷道頂板和側(ce) 幫的自動支護，保障人員和設備安全。

　　“傳(chuan) 統的綜合掘進技術采用多種設備交替作業(ye) ，先掘進、後支護、再運輸，施工時需要頻繁調換設備。”中國煤科太原研究院快速掘進係統項目負責人張小峰告訴記者，如能實現掘進、支護、運輸三位一體(ti) 平行作業(ye) ，可大幅節省作業(ye) 時間。

　　“研發團隊充分考慮不同地質條件的支護參數，實現了在不同空間、不同時間下多排、多臂、多段的平行支護作業(ye) ，避免了設備的頻繁調換。同時，通過數字模擬技術對支護強度與(yu) 支護密度進行分析，保障係統作業(ye) 的安全。”張小峰說，整套係統各部分一體(ti) 化協同工作，有效提高了煤礦生產(chan) 效率。

　　智能操控一次成巷

　　長達一二百米的“煤海蛟龍”在煤礦巷道中掘進，如何操控其不同部件協調、連續、高效、安全運行？

　　記者注意到，在“龍身”部位，配有看似電話亭的小房間——智能化集中控製中心，答案就藏在這裏。借助人機交互界麵與(yu) 地麵遠程調度平台聯動，煤礦工人在小房間裏便可操控係統，實現自主規劃截割煤層、多設備走位協同控製。

　　張小峰告訴記者，為(wei) 了實現各部位設備之間協同工作，研發團隊攻克了多設備自動測距跟進、協同行走控製等核心技術，開發出智能化集中控製係統，對自主導航、姿態控製、自動截割、一鍵支護、聯機閉鎖、實時運輸等功能實現智能操控。

　　“采用該係統後，‘煤海蛟龍’實現了掘進作業(ye) 全流程自動化，背後有著多項創新技術的應用。”宋德軍(jun) 打比方說，從(cong) 工作麵到地麵視頻監控及語音交互係統的全線覆蓋，讓它變得“耳聰目明”；集群設備多信息融合網絡的構建，讓它擁有了“神經係統”；高精度傳(chuan) 感器、三維人機交互界麵與(yu) 程序算法的結合，讓它獲得了“觸覺”與(yu) “知覺”。

　　此外，操控“煤海蛟龍”同步完成掘進和支護作業(ye) 實現一次成巷，是智能一體(ti) 化作業(ye) 的重點，也是難點。這就需要為(wei) 複雜地質條件的煤礦巷道匹配不同功率的掘進設備。

　　“針對半煤岩和堅硬煤層一次成巷難的問題，我們(men) 自主研製了雙驅動高速合流截割減速器，功率同比提升25%，截割能力大大增強，實現作業(ye) 麵全寬截割一次成巷。”張小峰指著“龍頭”位置向記者介紹，采用這種減速器的全寬截割滾筒，有效破解了一次成巷難題，實現了巷道快速掘進高效作業(ye) 。

　　省時省力減人增效

　　隨後，記者一行來到陝西陝煤集團黃陵礦業(ye) 有限公司(以下簡稱“黃陵礦業(ye) ”)——腳下數百米深處，“煤海蛟龍”正在為(wei) 茫茫煤海打通“經脈”。

　　“這就是作業(ye) 現場。”在調度指揮中心，黃陵礦業(ye) 二號煤礦黨(dang) 支部書(shu) 記成強飛指著電腦屏幕上的監控視頻告訴記者。屏幕上實時顯示著“煤海蛟龍”在煤礦巷道中的工作狀態，旁邊另一台屏幕則顯示著它的數字孿生係統，實時展示在巷道中運行的實際參數。

　　成強飛介紹，從(cong) 掘進效率來看，以往采用傳(chuan) 統的綜合掘進技術，不同工序需要分開進行，一天下來隻能掘進12米左右。現在采用掘支運一體(ti) 化快速掘進係統，每天能掘進34米左右，接近之前掘進速度的3倍；從(cong) 減少人工來看，以前掘進工作麵每個(ge) 班需要18人下礦，現在減少到每個(ge) 班隻需5人下礦。

　　“‘煤海蛟龍’的使用，幫助企業(ye) 達成了減人增效的目標。”黃陵礦業(ye) 黨(dang) 委副書(shu) 記、工會(hui) 主席孫鵬說，目前公司兩(liang) 座煤礦共應用了5套該係統，另有1套係統即將投入使用。每套係統分別依據煤礦巷道地質條件進行了量身定製，極大地提高了設備的適應性。

　　不僅(jin) 僅(jin) 是黃陵礦業(ye) ，該係統如今已進入我國晉、陝、蒙等地各大煤礦，在不同地質條件下成功推廣應用100餘(yu) 套，正在為(wei) 提高煤炭開發與(yu) 生產(chan) 能力、保障國家能源安全貢獻力量。

　　“‘煤海蛟龍’突破了煤礦巷道掘進技術的瓶頸，實現了我國煤礦巷道掘進技術與(yu) 裝備從(cong) ‘跟跑’向‘領跑’的角色轉變。”中國煤炭科工集團首席科學家、快速掘進係統總設計師王虹對未來充滿期許，“今天，我們(men) 的產(chan) 品已經出口到印度等多個(ge) 國家和地區。明天，我們(men) 將向更廣闊的天地開拓前進！”