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從機械化掘進邁進到智能化快速掘進的歷史性跨越

——陜煤集團曹家灘礦業(yè)公司智能快掘誕生記

2022年9月21日,，智能快速掘錨成套裝備4.0版在陜煤曹家灘礦業(yè)公司成功下線,。“從連采機,，到快速掘錨成套裝備,，到智能快掘新體系,，我們實現(xiàn)掘進三級跳的歷史性跨越,，經(jīng)過十大類200余項的優(yōu)化升級改造,，取得10項行業(yè)領先成果,。智能快掘作為革命性示范推廣項目，引起了煤炭行業(yè)的廣泛關注,。”曹家灘公司黨委書記,、董事長雷亞軍說。

困境突圍：開山辟路勇做行業(yè)先鋒

我國煤炭掘進工藝,，從炮掘,、懸臂式掘進機掘進、連續(xù)采煤機掘進,、掘錨機掘進,，雖然技術不斷演變進步，煤巷月掘進進尺也從70-90m,、800-1000m,，發(fā)展到1000-1200m，但采掘失衡難題始終沒有從根本上解決,。

“重采煤,、輕掘進”的傳統(tǒng)思想長期存在。智能化開采高歌猛進,，采掘接續(xù)矛盾就更為突出,。“曹家灘公司礦建初期，沿用傳統(tǒng)的連采機掘進,，月進尺300-500米,，造成采掘接替異常緊張,。”曹家灘公司總工程師王銳回憶說。

發(fā)展煤礦快速掘進成套裝備與關鍵技術,、構建掘支運一體化智能快速掘進技術與裝備體系,，提高掘進智能化水平，是中國煤炭行業(yè)智能化發(fā)展的迫切需求,。

現(xiàn)實迫切需要,，時代強烈召喚,。國家能源局2016年底發(fā)布的《能源技術創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》,，提出2020年前要突破“掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)”重大關鍵技術及關鍵裝備，構建形成適應不同地質條件的快速掘進技術與裝備體系,，全面提高巷道掘進工效,。

2020年2月，國家發(fā)改委等發(fā)布《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》,，提出要重點突破智能快速掘進等技術與裝備,，突破制約煤礦智能化發(fā)展的瓶頸，提高智能裝備的成套化和國產(chǎn)化水平,。

如何擺脫困境,、補齊短板、破解難題,？“我們?nèi)翰呷毫χ鲃幼鳛�,，�?lián)合攻關積極探索，用了三年時間,，曹家灘公司的名字就鐫刻在了中國煤礦快速掘進的歷史上,。”曹家灘公司黨委副書記、工會主席王軍自豪地說,。

從單月掘進進尺2020米,，到今年9月份新紀錄2185米，也只有曹家灘能夠打破曹家灘的紀錄,。

“雙四”奇跡：從1.0到4.0均保持行業(yè)第一

誕生于曹家灘公司的全國首套智能快速掘錨成套裝備,，從1.0版到4.0版，持續(xù)保持著全國煤炭行業(yè)的第一,。設備從單一到成套,，從適應單一大斷面到適應不同地質條件，從機械設備到智能裝備,，從智能裝備到關鍵核心技術,，曹家灘公司創(chuàng)造了智能快掘設備的“雙四”奇跡。

2019年6月,，曹家灘公司與中國鐵建重工集團等6家單位聯(lián)合研制的全國首臺使用于煤礦的大斷面快速掘錨機設備在井下開始“服役”,，這就是1.0版,。

在1.0版基礎上，經(jīng)過100多次的技術改進,，2019年11月,，第二臺套智能掘錨成套裝備下井運行，是為2.0版,。2.0版增加了泡沫除塵,、可升降鏟板、自動導航系統(tǒng)等技術應用,，達到集探,、掘、支,、運于一體,，提高了設備成巷速度，徹底破解了礦井“采掘失衡”難題,。

2020年10月,，第三臺套智能掘錨成套裝備下井運行，是為3.0版,。3.0版主要是在裝備智能化方面實現(xiàn)了質的突破,，將工作面作業(yè)人數(shù)由14人減少至5人。

2022年9月,，首套鉆錨一體化智能快掘成套裝備投入使用,，是為4.0版。4.0版主要是在鉆錨一體化錨桿及自動化施工系統(tǒng),、噴涂支護技術,、巷道隨掘變形動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)方面實現(xiàn)核心關鍵技術突破，形成了基于鉆錨一體化自動支護的新一代智能快掘系統(tǒng),。在當月召開的智能鉆錨一體化快掘4.0地面聯(lián)調啟動儀式上,，地面聯(lián)調聯(lián)試圓滿成功，隨后正式入井“作戰(zhàn)”,。

快掘裝備：4項創(chuàng)新成果和6項行業(yè)領先創(chuàng)新成果

智能快掘裝備進行了十大改造,，具體包括系統(tǒng)適應性優(yōu)化配置、錨護系統(tǒng)智能化,、超長距自移式連續(xù)運輸機,、記憶式自適應截割系統(tǒng)、可視化遠程操控系統(tǒng),、源頭即時全覆蓋立體除塵,、機身姿態(tài)自糾系統(tǒng)、動態(tài)感知安全防護系統(tǒng),、組合式精準定位系統(tǒng),、超前鉆探,。

在曹家灘公司和各合作單位密切配合下，智能快掘裝備取得了4項創(chuàng)新成果,。首次實現(xiàn)了整機智能化作業(yè),；研發(fā)創(chuàng)造了國內(nèi)首臺大斷面機械化施工的全新“探”“掘”“支”“運”一體化成套裝備；首次集合了煤礦巷道快速掘進,、支護,、運輸協(xié)同連續(xù)作業(yè)功能；研制了國內(nèi)首個自動支護關鍵裝備,，實現(xiàn)了掘進迎頭隨掘隨支,。

通過四年的實踐應用，曹家灘公司的智能快掘系統(tǒng)取得了6項中國煤炭行業(yè)領先的技術成果,。首創(chuàng)快速掘進作業(yè)方法,，首次創(chuàng)新采用泡沫除塵+負壓風機+附壁風筒+水霧壓塵系統(tǒng),，首次采用高精準機身定位導航系統(tǒng),，首次實現(xiàn)了復雜地質條件下，煤礦巷道大斷面一次截割成型和全斷面機械化支護,，首次打造了“少人則安”的本質安全型掘進工作面,，

首次研發(fā)出不停機延伸6000m超長距離連續(xù)膠帶運輸機運輸系統(tǒng)。

行業(yè)影響：中國煤炭掘進的一次革命

“煤礦智能快掘裝備是從鐵路挖隧道設備引進改造的,，全國現(xiàn)場會就在我們煤礦召開,，項目在裝備、技術,、體系建設上都取得了一系列創(chuàng)新成果,，成為中國煤炭掘進的一次革命。”曹家灘公司副總工程師王路說,。

曹家灘公司牽頭編制了《煤礦智能化快速掘進工藝標準》,。標準編號：T/ZKJXX00013-2021，自2021年3月1日起正式實施,。

2021年6月,，由中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織對曹家灘公司快速掘進項目進行了成果鑒定，袁亮,、康紅普,、王國法三位院士領銜的鑒定委員會鑒定結論為國際領先水平。認為研究思路成熟,、技術普適性強,，在行業(yè)內(nèi)具有示范效應。項目入圍中國煤炭工業(yè)協(xié)會2021年煤炭行業(yè)科學技術最高獎項評審,。

2021年9月,，曹家灘公司《智能掘進技術及成套裝備研發(fā)與示范》項目被中國煤炭公司協(xié)會評為2019-2020年度煤炭行業(yè)兩化深度融合重點推薦優(yōu)秀項目,。

“陜煤曹家灘礦井智能化快掘技術優(yōu)化與應用的技術研究項目”被納入煤炭行業(yè)標桿示范項目。

該項目工業(yè)化試驗成功后,，已在陜西榆林,、山西臨汾、呂梁,、內(nèi)蒙古鄂爾多斯等多個礦區(qū)30余對礦井應用,，得到煤礦的好評，為煤巷快速掘進技術升級革新闖出了一條新路,。

“陜煤曹家灘礦業(yè)公司在快速掘進研究與應用方面一直是煤炭行業(yè)的領頭羊,、排頭兵，智能化快速掘進已經(jīng)成為曹家灘煤礦一張亮麗的名片,。”2022年7月,，在我國首套鉆錨一體化智能快掘成套裝備下線儀式中國工程院院士康紅普表示。

2022年9月,，曹家灘公司智能鉆錨一體化快掘4.0成功下線,。目前，“智能快掘5.0和6.0”已經(jīng)處于研發(fā)和模擬試驗階段,，為礦井10米超大采高工作面的順槽掘進和解決超大斷面巷道分次截割難題提供裝備技術支持,。

有關專家認為，曹家灘公司的智能快掘項目,，形成了大斷面快速掘進技術體系,，有效保障了礦井生產(chǎn)接續(xù)，從根本上保證了掘進工作面安全,，大大降低了工人勞動強度,，走出了一條自動化、智能化,、少人化快速掘進道路,。這顯著提升了我國大斷面煤巷快掘技術與裝備水平，對全國煤礦巷道實現(xiàn)快速掘進具有標桿示范效應,，在中國煤礦快速掘進的歷史上留下濃墨重彩的一筆,。