创新蝶变 智慧赋能——智能快掘新模式为煤炭行业提供“陕煤榆北方案”

文/杨景麟

“南美洲热带雨林中的一只蝴蝶，偶尔扇动几下翅膀，可以在两周以后引起美国得克萨斯州的一场龙卷风。”这便是著名的“蝴蝶效应”。

巧合的是，源于一次关于煤矿巷道掘进的“理念振翅”，也引起了煤炭行业掘进装备工艺的“颠覆效应”，打造出了陕煤榆北智能快掘“行业范本”，这个过程正如蝴蝶冲破卵蛹，振动双翅，悄无声息却在“刻意间”改变了榆北，也为整个煤炭行业的创新发展史写下浓墨重彩的一笔。

初心源自于“我们得做些什么”

“面对如此好的赋存条件，我们有必要更有义务得做些什么。”带着这样的初心，榆北人向着长期困扰煤炭行业的“采掘失衡”难题发起了挑战。

一直以来，煤炭行业在采煤技术工艺迭代升级方面远远领先于掘进，掘进巷道准备滞后于回采速度；在自动化、智能化装备方面，掘进装备研发投入不足，导致“采掘失衡”问题进一步加剧。

面对采掘失衡问题，煤炭企业不得不组建更多的掘进队伍来满足采煤需求，但不服输的榆北人选择蹚出一条充满挑战的新路子——打破行业壁垒，让掘进走在采煤前面。

从“掘进”到“快掘”，一字之差，不只是速度的提高，更意味着要从“理论、装备、工艺、标准”上全面突破。

柳暗花明又一村。2017年，正为如何推进掘进高效化发愁的陕煤榆北决策者，了解到陕煤集团陕北矿业神南产业公司引进了一台掘锚一体机，其所带来的“掘锚同步”先进理念，犹如黑夜中的一簇星火，吸引了他们的目光，看到希望的他们当即决定引进该设备并在所属小保当公司投入应用。

但，这第一口螃蟹的美味，并不是那么容易享受的。

“这套设备因为自身设计存在缺陷，加之井下复杂地质环境影响等一系列问题，经历三个多月，只掘进了170米，没有发挥出预期效果，可以说失败了。”时任榆北煤业公司总经理石增武说道，“我们始终认为失败并不可怕，要是停止，才是对初心的最大亵渎。”

“变则通，通则久”。半年后，不折不挠的榆北人总结经验教训，顶着外界压力和质疑做出了“再试一次”的决定。在第一套失败的基础上，经过调研论证，进行了60余项技术和设备改造，智能快掘成套装备1.0版带着所有人的期待下井了……

但事与愿违，截割大块无法破碎、转载点堵煤、连续运输、锚杆钻孔角度等问题，成为了新的“绊脚石”。面对难题，快掘科研攻关团队夜以继日地反复改进。新设破碎装置，解决了外运问题，增加泡沫除尘、可升降铲板、自动导航等系统，形成了集探、掘、支、运于一体，较为成熟的机械化程度更高的快掘成套装备2.0版。再次投入试验后，取得了初步成效，实现了“掘锚同步”，创造了单巷日进91米、月单进2020米的陕煤集团最高纪录。如今，月成巷1500米掘进进尺成为常态，准备采煤工作面时间较传统掘进缩短了60%，生产班人数减少了50%。

随着快掘团队和装备的不断磨合，掘进进尺日渐提升，“解决采掘失衡”迎来了第一缕曙光。但榆北快掘团队并不满足于此，因为他们坚信，智能化才是彻底解决采掘失衡、实现安全生产的关键。

2020年10月，智能化快掘成套装备3.0版应运而生，“更智能”成为该套设备最强标签。该套设备仅五人就能完成“掘—铺—支—破—运”一个循环的正规作业，实现了高精准机身定位导航、永久支护紧跟迎头、6000米超长距离胶带机连续不停机自动延伸等功能，创造性地破解了煤炭行业“采掘失衡、接续紧张”难题。

榆北缘何能做到？

2021年6月，对榆北人来说，格外难忘。成果鉴定会上，榆北首创的智能快掘系统，以“破解采掘失衡、解决同步支护”的重大突破，被鉴定为国际领先。

榆北快掘技术取得突破，他们缘何能做到？榆北人用一场场生动实践，给出了答案——敢想敢改。

“敢想”源于初心坚定。榆北决策者和快掘攻关团队始终认为现有装备与快掘技术不相适应，传统装备自动化程度低、系统不协调、掘支不同步、劳动工序复杂、设备效能无法充分发挥，只有敢于打破思维定式，立足自主创新，走自动化、智能化、少人化发展之路，才是煤矿掘进的唯一出路。

“敢改”源于底气十足。“在国内外快掘设备引进后，要用，就得自己改，哪怕失败，也要试一试。”实践证明，这条路，蹚对了！

榆北快掘团队成功建立了大断面煤巷快速掘进结构模型，提出了快速掘进支护原理；研发出“掘—铺—支—破—运”一体化平行作业成套装备，解决了精准导向、自适应截割、自动化锚杆支护、高强度临时支护、连续运输、高效除尘等关键技术难题；优化顶帮锚杆空间布置、施工顺序，实施“掘—支—运”平行作业工艺，形成了榆北快速掘进工法，实现了大断面煤巷快速掘进。

如今，陕煤榆北快掘成果已在陕西榆林、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，得到了煤炭企业的一致好评，推广应用前景广阔。

2021年2月，榆北快掘项目制定团体标准《煤矿智能化快速掘进工艺标准》（T/ZKJXX 00013-2021）正式发布，让榆北实践成为行业中可复制、可借鉴、可推广的新范本。同年12月，榆北煤业公司“榆神矿区大断面煤巷快速掘进关键技术装备”项目，被中国煤炭工业协会评为2021年度科学技术一等奖，榆北快掘再次成为行业焦点。

践行“要进尺但更要安全”承诺

“要进尺，但我们更要安全”。心怀“人民至上、生命至上”的安全理念，榆北领导者向全体员工许下了承诺。

陕煤榆北煤业公司主要负责人指出，“尽最大的可能，把一些危险性系数比较高的、灾害比较严重的、劳动强度比较大的作业岗位，全部用机器人换下来。”正是带着这样的使命，榆北人即使在智能快掘工艺装备行业领先的前提下，也没有停止探索。

2020年9月，在陕西煤业的主导下，榆北煤业联合西安科技大学、西安煤机厂等单位，研发生产的护盾式智能掘进机器人系统在小保当公司进行工业性试验。

护盾式掘进机器人全长14.5米，由截割滑台、前后盾体、操作台及液压系统和电气系统组成，完成掘进割煤后，整机“迈步式”向前行走。在小保当公司井下掘进现场，当巷道掘进从“人海战术”升级为“智能遥控”，最直观的感受是设备变大了，进尺提升了，人却减少了。仅需四个月即可完成一条长度达6000米的巷道掘进，每条顺槽施工可节省人工等成本费用约1160万元，最多需八人就能让工效提高三倍以上。

如果说快掘成套设备从无到有是“破蛹”时刻，那么少人则安正是“振翅”远飞的目标。而如何尽可能地通过提升设备智慧化程度，达到“人减，进尺不减、效率不降”的目标，则是榆北下一阶段智能快掘的突破方向。

传承“只争唯一”的信念

“未来，我们将继续致力于智能快掘关键技术及装备的研发，为我国煤矿智能化建设贡献陕煤力量。”2021年10月，石增武代表陕煤榆北煤业公司汇报“榆神矿区大断面煤巷快速掘进关键技术与装备”项目时说道。

粗粝能甘，纷华不染。对榆北快掘团队来说，不论是智能快掘成套装备的迭代升级，还是护盾式掘进机器人的成功应用，抑或是对“洋设备”的大胆改造，在改设备的同时也是在改造他们自己。正如石增武所说：“榆北煤业必须组建一支自有的高素质掘进队伍，才能掌握矿井生产的主动权。”

带着这样的使命，2019年1月，曹家滩公司智能快掘科研团队成立，肩负做好公司智能化快掘成套装备的使用和改造任务。该团队现有员工140人，平均年龄只有31岁，均是来自生产、机电、地质等方面的高学历高素质技能人才。小保当公司则以高素质大学生为基础，抽调区队熟练技术骨干，共同组成了智能快掘技术攻关团队，联合高端制造商、国内专业院校，共同针对掘进成套设备进行技术升级。

未来，物联网集成、辅助工序自动化等关键技术，将会成为智能快掘成套装备的最强助力，“一次成巷”也将在榆北成为现实，“榆北快掘标准”将再一次领跑行业。