煤炭資源作為我國最重要的能源，被源源不斷地開採出來，照亮千家萬戶。但你知道，如今的開採煤炭有多先進嗎？

　　在快速掘進系統“煤海蛟龍”的加持下，工人遠程操作採煤掘進已成為現實，煤礦掘進工作面實現了少人化、智能化。

　　相關設備不僅創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幾十年的高速發展。

　　“煤海蛟龍”創造“中國速度”

　　什麼樣的設備能被稱為“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、總經理宋德軍給出了這樣幾個關鍵詞：曾創造煤巷掘進月進尺3088米的紀錄、設備最長可達200多米、實現掘進作業全流程自動化。

　　他介紹，“煤海蛟龍”全稱是掘支運一體化快速掘進系統。整套系統由掘錨一體機、錨杆轉載機、連續運輸系統、協同控制平台等部分組成。

　　其中，可伸縮的滾筒負責割煤，同時通過機載的錨鑽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耙爪撥到中間的運輸部上，運到后面的連續運輸系統上，源源不斷運出井巷。

　　值得一提的是，目前最新版的“煤海蛟龍”設備還採用了智能化集中控制系統。宋德軍稱，該系統搭載了從工作面到地面全線覆蓋的視頻監控及語音交互系統，這讓“蛟龍”“耳”聰“目”明。設備集群多信息融合網絡就像“蛟龍”的傳輸神經，高精度傳感器與三維人機交互界面讓“蛟龍”擁有了感知覺。“煤海蛟龍”採用該系統后實現了掘進作業全流程的自動化，提高了掘進的安全性和可靠性。

　　操作人員隻需根據人機交互界面在井下集控中心和地面調度平台遠程操作，便可實現成套設備全流程遠程一鍵啟停，還可實現“煤海蛟龍”的自主規劃截割、設備之間行走位置的准確協同控制。此外，自主導航與姿態控制、輔助錨護、聯機閉鎖等多樣化功能均融合於設備自動作業過程中。

　　在地下煤海可感知、工人遠程操作、將掘進中產生的煤岩碎塊自動運輸出去……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”設備在穩定圍岩條件下，月最高進尺3088米，創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，在中等穩定圍岩條件下，月最高進尺2086米，掘進效率提高3倍﹔2022年3月，在復雜圍岩條件下，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環境和作業流程。

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

　　“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，掘進巷道發生了塌方，5死13傷。這給我帶來了強烈的震動。”

　　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，依靠的是人海戰術。

　　在中國煤科太原研究院科技發展部副主任、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，有時候從礦車裡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。”

　　除了安全問題，巷道開掘速度直接影響採煤效率。

　　王虹指出，煤礦開採所有的生產活動、流通、採煤裝備的運輸，都必須有巷道。巷道掘進這個工序是採煤的先行基礎工作，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、開採的。

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

　　“‘快掘’隻有一個龍頭不行，隻掘得快也不行，后面所有的配套設備、採用哪種方法實現快掘作業線，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，得到國內外同行的廣泛共識。在地質條件好的地方，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，各大煤礦正在如火如荼地創高產高效百萬噸礦井。27年后，我們的千萬噸級礦井已經隨處可見。百萬噸級只是山西省煤礦准入級產能。”中國煤科太原研究院智能控制技術分院總工程師、研究員王德光明確表示，這背后正是採礦技術以及煤礦裝備的飛速發展。

　　這期間的發展歷程，並非一步到位。

　　2001年，太原研究院研制的國內首台高普適性EBJ-120TP型掘進機研發成功，其截割岩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，達到了國內外同類機型最好水平。

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

　　同時，可用於將煤岩碎片運出巷道的連續運輸系統也於本世紀初研制成功。連運團隊負責人於向東告訴記者，該設備解決了國內連續運輸系統有沒有、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，形成一條完整作業線的想法並開始研發。

　　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穩定圍岩條件研制成功全球首套高效快速掘進后配套系統，實現了掘支運平行、連續作業，巷道一次成型，創造了月最高進尺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岩採掘裝備分院副院長、研究員張小峰介紹，到今年，中國煤科智能快掘系統4.0突破了超大斷面快掘截割瓶頸，擁有多項關鍵技術創新，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、導航系統越來越准、控制系統越來越精准。王德光說，為保証整個快速掘進系統能像蛟龍一樣在煤海“暢游”，研究人員利用5G，大數據，UWB，雲技術等新技術，開發出適用多種條件的智慧大腦。

　　從半機械化到自動化、少人化，並向著無人化的智慧礦山砥礪前行，煤礦採掘這一傳統的行業正變得日益安全、高效、綠色、智能。（中新網記者 宋宇晟）

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