从机械化掘进迈进到智能化快速掘进的历史性跨越

——陕煤集团曹家滩矿业公司智能快掘诞生记

2022年9月21日，智能快速掘锚成套装备4.0版在陕煤曹家滩矿业公司成功下线。“从连采机，到快速掘锚成套装备，到智能快掘新体系，我们实现掘进三级跳的历史性跨越，经过十大类200余项的优化升级改造，取得10项行业领先成果。智能快掘作为革命性示范推广项目，引起了煤炭行业的广泛关注。”曹家滩公司党委书记、董事长雷亚军说。

困境突围：开山辟路勇做行业先锋

我国煤炭掘进工艺，从炮掘、悬臂式掘进机掘进、连续采煤机掘进、掘锚机掘进，虽然技术不断演变进步，煤巷月掘进进尺也从70-90m、800-1000m，发展到1000-1200m，但采掘失衡难题始终没有从根本上解决。

“重采煤、轻掘进”的传统思想长期存在。智能化开采高歌猛进，采掘接续矛盾就更为突出。“曹家滩公司矿建初期，沿用传统的连采机掘进，月进尺300-500米，造成采掘接替异常紧张。”曹家滩公司总工程师王锐回忆说。

发展煤矿快速掘进成套装备与关键技术、构建掘支运一体化智能快速掘进技术与装备体系，提高掘进智能化水平，是中国煤炭行业智能化发展的迫切需求。

现实迫切需要，时代强烈召唤。国家能源局2016年底发布的《能源技术创新“十三五”规划》，提出2020年前要突破“掘支运一体化快速掘进系统”重大关键技术及关键装备，构建形成适应不同地质条件的快速掘进技术与装备体系，全面提高巷道掘进工效。

2020年2月，国家发改委等发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出要重点突破智能快速掘进等技术与装备，突破制约煤矿智能化发展的瓶颈，提高智能装备的成套化和国产化水平。

如何摆脱困境、补齐短板、破解难题？“我们群策群力主动作为，联合攻关积极探索，用了三年时间，曹家滩公司的名字就镌刻在了中国煤矿快速掘进的历史上。”曹家滩公司党委副书记、工会主席王军自豪地说。

从单月掘进进尺2020米，到今年9月份新纪录2185米，也只有曹家滩能够打破曹家滩的纪录。

“双四”奇迹：从1.0到4.0均保持行业第一

诞生于曹家滩公司的全国首套智能快速掘锚成套装备，从1.0版到4.0版，持续保持着全国煤炭行业的第一。设备从单一到成套，从适应单一大断面到适应不同地质条件，从机械设备到智能装备，从智能装备到关键核心技术，曹家滩公司创造了智能快掘设备的“双四”奇迹。

2019年6月，曹家滩公司与中国铁建重工集团等6家单位联合研制的全国首台使用于煤矿的大断面快速掘锚机设备在井下开始“服役”，这就是1.0版。

在1.0版基础上，经过100多次的技术改进，2019年11月，第二台套智能掘锚成套装备下井运行，是为2.0版。2.0版增加了泡沫除尘、可升降铲板、自动导航系统等技术应用，达到集探、掘、支、运于一体，提高了设备成巷速度，彻底破解了矿井“采掘失衡”难题。

2020年10月，第三台套智能掘锚成套装备下井运行，是为3.0版。3.0版主要是在装备智能化方面实现了质的突破，将工作面作业人数由14人减少至5人。

2022年9月，首套钻锚一体化智能快掘成套装备投入使用，是为4.0版。4.0版主要是在钻锚一体化锚杆及自动化施工系统、喷涂支护技术、巷道随掘变形动态监测系统方面实现核心关键技术突破，形成了基于钻锚一体化自动支护的新一代智能快掘系统。在当月召开的智能钻锚一体化快掘4.0地面联调启动仪式上，地面联调联试圆满成功，随后正式入井“作战”。

快掘装备：4项创新成果和6项行业领先创新成果

智能快掘装备进行了十大改造，具体包括系统适应性优化配置、锚护系统智能化、超长距自移式连续运输机、记忆式自适应截割系统、可视化远程操控系统、源头即时全覆盖立体除尘、机身姿态自纠系统、动态感知安全防护系统、组合式精准定位系统、超前钻探。

在曹家滩公司和各合作单位密切配合下，智能快掘装备取得了4项创新成果。首次实现了整机智能化作业；研发创造了国内首台大断面机械化施工的全新“探”“掘”“支”“运”一体化成套装备；首次集合了煤矿巷道快速掘进、支护、运输协同连续作业功能；研制了国内首个自动支护关键装备，实现了掘进迎头随掘随支。

通过四年的实践应用，曹家滩公司的智能快掘系统取得了6项中国煤炭行业领先的技术成果。首创快速掘进作业方法，首次创新采用泡沫除尘+负压风机+附壁风筒+水雾压尘系统，首次采用高精准机身定位导航系统，首次实现了复杂地质条件下，煤矿巷道大断面一次截割成型和全断面机械化支护，首次打造了“少人则安”的本质安全型掘进工作面，

首次研发出不停机延伸6000m超长距离连续胶带运输机运输系统。

行业影响：中国煤炭掘进的一次革命

“煤矿智能快掘装备是从铁路挖隧道设备引进改造的，全国现场会就在我们煤矿召开，项目在装备、技术、体系建设上都取得了一系列创新成果，成为中国煤炭掘进的一次革命。”曹家滩公司副总工程师王路说。

曹家滩公司牵头编制了《煤矿智能化快速掘进工艺标准》。标准编号：T/ZKJXX00013-2021，自2021年3月1日起正式实施。

2021年6月，由中国煤炭工业协会组织对曹家滩公司快速掘进项目进行了成果鉴定，袁亮、康红普、王国法三位院士领衔的鉴定委员会鉴定结论为国际领先水平。认为研究思路成熟、技术普适性强，在行业内具有示范效应。项目入围中国煤炭工业协会2021年煤炭行业科学技术最高奖项评审。

2021年9月，曹家滩公司《智能掘进技术及成套装备研发与示范》项目被中国煤炭公司协会评为2019-2020年度煤炭行业两化深度融合重点推荐优秀项目。

“陕煤曹家滩矿井智能化快掘技术优化与应用的技术研究项目”被纳入煤炭行业标杆示范项目。

该项目工业化试验成功后，已在陕西榆林、山西临汾、吕梁、内蒙古鄂尔多斯等多个矿区30余对矿井应用，得到煤矿的好评，为煤巷快速掘进技术升级革新闯出了一条新路。

“陕煤曹家滩矿业公司在快速掘进研究与应用方面一直是煤炭行业的领头羊、排头兵，智能化快速掘进已经成为曹家滩煤矿一张亮丽的名片。”2022年7月，在我国首套钻锚一体化智能快掘成套装备下线仪式中国工程院院士康红普表示。

2022年9月，曹家滩公司智能钻锚一体化快掘4.0成功下线。目前，“智能快掘5.0和6.0”已经处于研发和模拟试验阶段，为矿井10米超大采高工作面的顺槽掘进和解决超大断面巷道分次截割难题提供装备技术支持。

有关专家认为，曹家滩公司的智能快掘项目，形成了大断面快速掘进技术体系，有效保障了矿井生产接续，从根本上保证了掘进工作面安全，大大降低了工人劳动强度，走出了一条自动化、智能化、少人化快速掘进道路。这显著提升了我国大断面煤巷快掘技术与装备水平，对全国煤矿巷道实现快速掘进具有标杆示范效应，在中国煤矿快速掘进的历史上留下浓墨重彩的一笔。