檢查設備，工作人員就位，自主導航、位姿矯正，按動按鈕、一鍵啟動……這是如今智能化煤礦掘進工作面的情形，不僅告別了過去的肩挑手抬、人海戰術，而且實現掘進、支護、運輸平行作業，還一舉創下煤巷掘進月進尺的世界紀錄。
這當中的關鍵設備，正是中國自主研發的“煤海蛟龍”。近日，記者隨“走進新國企·打卡新坐標”網絡互動傳播活動走進“煤海蛟龍”誕生地——中國煤炭科工集團太原研究院，看“煤海蛟龍”如何跑出煤巷掘進的“中國速度”。
掘支運平行作業，月最高進尺打破世界紀錄
“煤海蛟龍”全稱是掘支運一體化快速掘進系統，用于煤礦巷道掘進。
在中國煤科太原研究院的生產車間，記者看到了這臺最長可達200多米的“長龍”。整套系統由“龍頭”掘錨一體機和“龍身”錨桿轉載機、連續運輸系統以及協同控制平臺等部分組成。它能完成割煤、煤礦巷道支護、煤塊運輸等多種工序，將煤塊源源不斷運出井巷。
據介紹，巷道掘進作為煤炭開采的先行基礎工程，約占煤礦井下采掘工程量的70%—80%。中國每年新掘巷道1.3萬公里，相當于地球的直徑，工程量位居世界第一。
安全、高效的綜合機械化采煤問題，中國已基本解決，但與之對應的綜合機械化巷道掘進仍屬世界級難題，需要更好的技術。
對此，中國煤炭科工集團首席科學家、快速掘進系統總設計師王虹很有感觸。40多年前，王虹還在煤礦實習，一次事故給他帶來強烈的震動。“我當時就想，如果未來能從事裝備設計工作，一定要在掘進技術革新上有所作為，尤其是要保障安全。”王虹說。
多年來，王虹一直朝著這個目標努力。2012年，他帶領科研人員大膽創新，針對國內外現有掘進技術裝備成巷速度慢、用工多、自動化程度低的問題，率先提出了掘進、支護、運輸平行作業的構想。
2014年，中國煤科太原研究院針對神東礦區穩定圍巖條件成功研制全球首套高效快速掘進系統，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3088米的大斷面單巷掘進進尺世界紀錄。
不斷迭代創新，掘進系統更智能
今天的“煤海蛟龍”跟誕生之初相比，又發生了質的飛躍。“從最初的1.0版本到現在的4.0版本，我們的研發一直在往前推進，不斷提升設備性能。”中國煤科太原研究院軟巖采掘裝備分院副院長張小峰說。
近十年來，“煤海蛟龍”不斷迭代創新。
例如，由于中國地質條件復雜，“煤海蛟龍”在特殊地質條件下的適應性方面仍有所局限。通過不斷優化設計，2022年，設備在中等穩定圍巖條件下創造了月進尺2086米的掘進進尺紀錄，在復雜圍巖條件下創造了月進尺856米的掘進進尺紀錄。至此，太原研究院開發的快速掘進成套裝備實現了從穩定圍巖條件到復雜圍巖條件的全覆蓋。
每一個進尺紀錄和性能提升背后，都是科研人員攻堅克難、反復驗證的成果。有的礦井地板松軟，重型設備極易陷入，而“煤海蛟龍”成套裝備達230余噸，其中單是掘錨一體機就有100多噸，“蛟龍”的優勢更是無法施展。為提高對底板的適應性，科研人員開發了寬履帶交流變頻調速行走系統，使得“煤海蛟龍”在松軟底板條件下通過性、整機調動能力更強，配備的電驅行走系統也使整機行走姿態更加精準。
今年，中國煤科太原研究院智能快掘系統4.0突破了超大斷面快掘截割瓶頸，通過多項關鍵技術的創新，將煤礦掘進設備的自動化、智能化水平推向新高度。
中國煤科太原研究院智能控制技術分院總工程師王德光說，為保證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（超寬帶）、云技術等新技術，開發出適用多種條件的“智能大腦”。
伴隨著“煤海蛟龍”從1.0到4.0迭代，導航與控制系統變得越來越精準，工作人員有望離機器越來越遠。從半機械化到自動化、少人化，煤礦采掘這一傳統行業正日益變得安全、高效、綠色、智能，并向著無人化的智慧礦山持續“掘進”。
