“蛟龍翻浪” 沖出井下煤之變

置身煤海，“蛟龍”開(kāi)路，是所有煤炭人的夢(mèng)想。

1982年，一位20歲剛出頭的中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)生到煤礦實(shí)習。

井下，近百人擠在窄小的空間里，靠原始的“打眼放炮”手工開(kāi)采，勞動(dòng)強度大、作業(yè)環(huán)境差，用工人自己的話(huà)形容，那就是“四塊石頭夾著(zhù)一塊肉。”

此情此景，給初出課堂的他帶來(lái)強烈震撼。年輕的小伙子下定決心，一定要用自己所學(xué)，改善井下工人的作業(yè)環(huán)境。

2014年，一套創(chuàng )下穩定圍巖單月進(jìn)尺3088米世界紀錄的“煤海蛟龍”橫空出世。2023年，“煤海蛟龍”4.0升級換新。

曾經(jīng)的少年，正是“煤海蛟龍”總設計師、中國煤炭科工集團首席科學(xué)家王虹。

工欲善其事，必先利其器。1978年，全國煤炭產(chǎn)量6.18億噸，2022年，這個(gè)數字是45.6億噸，煤炭產(chǎn)量的跨越式提升離不開(kāi)煤機技術(shù)的革新。

傳統的煤炭開(kāi)采，掘進(jìn)、支護、運輸三者分離，設備多、調度慢、井下操作人員多。“煤海蛟龍”把三者有機整合在一起，破解了掘進(jìn)、支護、運輸不能平行作業(yè)的世界級難題，為煤炭行業(yè)帶來(lái)新氣象、新變化。

能效之變

秋冬交替，陜北高原透出寒意。

500米井下，79米“長(cháng)龍”盤(pán)踞。

黃陵礦業(yè)二號煤礦217智能掘進(jìn)工作面，8名工人組成一個(gè)班組進(jìn)行煤炭開(kāi)采。

“以前掘進(jìn)作業(yè)每個(gè)班至少要18個(gè)人，現在只需8、9個(gè)人，有了地面遠程操作系統，下井人數比原來(lái)少多了。”煤礦副總經(jīng)理楊波說(shuō)。

在人員做“減法”的同時(shí)，能效在做“加法”。黃陵礦業(yè)二號煤礦屬于高瓦斯中厚煤層礦井，在這樣的地質(zhì)條件下，傳統掘進(jìn)月進(jìn)尺最高在200多米，而現在可以穩定在550米。

掘進(jìn)二隊隊長(cháng)常哲告訴記者，有了“煤海蛟龍”輔助，月進(jìn)尺普遍比原來(lái)提升2到3倍，像黃陵這樣的復雜地質(zhì)條件也能提升1倍以上，可以有效緩解礦井生產(chǎn)接續緊張，騰出更多時(shí)間進(jìn)行備采工作面瓦斯治理，為采煤創(chuàng )造安全環(huán)境。

常哲提到的“礦井生產(chǎn)接續緊張”，也稱(chēng)為“采掘失調”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，掘進(jìn)與采煤是煤礦生產(chǎn)的兩個(gè)基本環(huán)節。掘進(jìn)先行，采掘合理配合，煤礦才能正常運轉。如果掘進(jìn)工程滯后，不能準備出足量的采煤工作面，將造成生產(chǎn)被動(dòng)、產(chǎn)量下降的狀況。

目前，我國有4000多處煤礦，每年新掘進(jìn)巷道總長(cháng)超過(guò)1萬(wàn)公里。任何掘進(jìn)技術(shù)上的小改進(jìn)，輻射到行業(yè)，都能帶來(lái)巨大改變。

在“割得動(dòng)”“支得住”的同時(shí)，要實(shí)現“掘得快”。“提高掘進(jìn)效率，更新快掘技術(shù)，這個(gè)問(wèn)題不能忽視，也不能繞著(zhù)走。”王虹說(shuō)。

隨著(zhù)鉆錨一體化技術(shù)的突破、自動(dòng)施工和自動(dòng)控制系統的運用，“煤海蛟龍”不斷刷新掘進(jìn)速度。2022年3月，復雜圍巖條件下，實(shí)現月進(jìn)尺856米。2022年5月，中等穩定圍巖條件下，實(shí)現月進(jìn)尺2086米。

王虹表示，黃陵礦業(yè)二號煤礦井下的這條“長(cháng)龍”，并不是固定形態(tài)，所謂“有什么馬配什么鞍”，技術(shù)人員也會(huì )根據地質(zhì)條件進(jìn)行組裝配套，目前“煤海蛟龍”最長(cháng)可以達到200多米。

“煤海蛟龍”3.0版本適用范圍就拓展到了中等穩定圍巖及較復雜圍巖，而且不僅僅是煤礦，金礦、鉀礦等礦藏，水利建設、隧道挖掘等領(lǐng)域，“煤海蛟龍”也能施展拳腳。

安全之變

煤機技術(shù)人員與煤礦工人的關(guān)系是那樣緊密。

王虹講起一件往事，上世紀末，在研發(fā)EBJ-120TP型掘進(jìn)機時(shí)，需要收集大量資料。原平頂山一礦開(kāi)拓區工人蔡子章是個(gè)有心人，他將曾經(jīng)試用過(guò)的許多國外掘進(jìn)機的優(yōu)缺點(diǎn)、工藝，留心整理下來(lái)，還把工人們在井下多年工作積攢的經(jīng)驗、遇到的問(wèn)題一一講給研發(fā)團隊，在我們對國外先進(jìn)設備知之甚少的時(shí)候，這些情況和數據，是何等珍貴……

掘進(jìn)機下線(xiàn)，被命名為“EBJ-120TP”，其中的“T”代表研發(fā)單位中國煤炭科工集團太原研究院，“P”就代表著(zhù)平頂山一礦。

曾經(jīng)，EBJ-120TP型掘進(jìn)機引領(lǐng)風(fēng)潮，今天，更多煤機新面孔發(fā)光發(fā)熱。

走進(jìn)太原研究院彩虹基地生產(chǎn)車(chē)間，一臺臺裝配了“鋼筋鐵骨”的大塊頭，將行走于其間的人襯得很小。

2022年，山西原煤產(chǎn)量邁入10億噸大關(guān)，每天約有23萬(wàn)名煤炭產(chǎn)業(yè)工人奮戰在生產(chǎn)一線(xiàn)。滾滾“烏金”點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火，煤礦工人要付出汗水、健康，有時(shí)甚至是生命。

威脅井下安全的水、火、瓦斯、煤塵、頂板被稱(chēng)為“五害”。1978年全國煤礦平均百萬(wàn)噸死亡率9.713，2022年下降到0.054，讓工人遠離危險，棄用人海戰術(shù)，采用現代化設備，勢在必行。

今年，“煤海蛟龍”升級到4.0版本，智能化提升安全感。通過(guò)集群控制，設備配備了一鍵啟停、自主行走、遠程截割等功能，工人在井下作業(yè)可以更踏實(shí)了。

太原研究院智能控制技術(shù)分院工程師王德光用3個(gè)特點(diǎn)概括最新一代的 “煤海蛟龍”。

——工人距離操作設備越來(lái)越遠。從站在設備上，到拉開(kāi)距離通過(guò)遙控，再到后移至工作面500米以上的集中控制室操控?，F在，工人在地面，甚至在云端也能對設備進(jìn)行操作。

——井下導航系統越來(lái)越精。經(jīng)過(guò)幾次迭代，最終選定了慣性導航技術(shù)作為“煤海蛟龍”的視力支撐，茫茫煤海也能精確定向。

——設備控制系統越來(lái)越準。煤機設備輕則幾十噸，重則上百?lài)?，大量智能感知系統、路徑算法和精確控制方法，5G、大數據、云計算等新興技術(shù)準確掌控著(zhù)“煤海蛟龍”的一舉一動(dòng)。

觀(guān)念之變

記者問(wèn)王虹總設計師，面對競爭激烈的世界煤機行業(yè)，“煤海蛟龍”的“護城河”是什么?

“沒(méi)有哪種‘護城河’永遠寬闊，如果有的話(huà)，那就是不斷破舊、創(chuàng )新迭代!”

在太原研究院，首臺、首套、首例;填補國內空白、攻克世界級科技難題的字眼被反復提及。“基礎研究、核心元部件的攻關(guān)，不做是不行的。”太原研究院黨委副書(shū)記、總經(jīng)理宋德軍說(shuō)得堅定。

2022年，國內首個(gè)礦用導航技術(shù)實(shí)驗室在此建立，試驗室聚焦礦井少人化、無(wú)人化研究方向，立志攻克“卡脖子”技術(shù)。“一個(gè)辦法不行就再想一個(gè)。”“一定解決這個(gè)難題。”“不讓問(wèn)題見(jiàn)到第二天的太陽(yáng)。”在與科研人員交流過(guò)程中，新一輩煤炭人身上依舊閃耀著(zhù)老一輩煤炭人“特別能戰斗”的精神光芒。

作為山西省重點(diǎn)培育的高端裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈“鏈主”企業(yè)，太原研究院也發(fā)力帶動(dòng)上下游企業(yè)匯聚。以機械結構件為例，省內就能滿(mǎn)足約三分之一的供貨需求，鏈上企業(yè)隨之發(fā)展壯大。一些高端液壓、電氣元部件，一開(kāi)始主要從歐美等國家采購，近幾年已在國內培養了一批供應商。

論分量，也要看成色。宋德軍說(shuō)，“客觀(guān)來(lái)講，國內供應商還是提供基礎的元部件多。但我們相信，供應商是培養出來(lái)的，我們非常愿意將數據、技術(shù)與優(yōu)質(zhì)供應商共享，實(shí)現協(xié)同創(chuàng )新，鏈上共贏(yíng)。”

圖強意縱橫，煤海煉蛟龍。

“礦井智能化、無(wú)人化是時(shí)代機遇，作為國資央企，我們將以國家使命為牽引，以市場(chǎng)為導向，力爭實(shí)現行業(yè)核心技術(shù)自主，靠差異化取勝。”宋德軍信心十足。