榆北煤业：智能快掘的“谋变与进击”之路

文/马永奎 杜 鹏 高晓邦

2022年12月5日，涌鑫沙梁煤矿首套智能快掘装备入井，不到两个月的时间便创造了单日进尺50米的最高纪录；2023年4月25日，更是取得了全岩巷单日掘进10.4米的成绩，日进尺37米已成常态。这套装备经过迭代升级后，在袁大滩煤矿也“大显身手”，多次刷新了历史掘进纪录。

从一枝独秀到多点开花，成功从来不是一蹴而就的。曾几何时，在地质条件、掘进设备和施工组织管理等因素的综合影响下，采掘接替紧张一度成为陕煤集团榆北煤业公司所属矿井的“心病”。

破局：打破壁垒，让掘进走在采煤前面

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。

面对采掘失衡难题，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新路子，向“采掘失衡”发起挑战。

全国首套智能快速掘锚成套装备、世界首套大断面护盾式掘进机器人系统、快速掘进成套装备……从2019年至2021年，榆北煤业公司联合中国矿业大学、西安科技大学、铁建重工等6家单位组建了协同创新联盟，通过进行以“掘锚同步、立体交叉、平行作业、快速推进”为特点的工艺优化及技术改革，相继形成了3类适用不同地质条件的快掘成套装备，突破了掘进从机械化、自动化向智能化的飞跃，创造了单巷91米/日、2020米/月的最高纪录，月单进1500米已成常态，彻底解决了传统煤矿“采煤快，掘进慢”的问题。

由榆北煤业制定的团体标准《煤矿巷道掘进机器人系统》《煤矿智能化快速掘进工艺标准》等多项行业标准，为发展煤矿快速掘进成套装备与关键技术，提高掘进智能化水平贡献了榆北方案和榆北智慧，为同类型地质条件下矿井巷道掘进提供了可借鉴、可复制的智能快掘方案。“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，更为煤炭行业掘进设备的自动化、智能化转型升级提供了大量的科学依据和实践经验。

2022年3月，陕煤集团发布《关于调整榆林地区部分煤炭企业管理体制的通知》。由榆北煤业公司新接手管理的涌鑫矿业安山煤矿、沙梁煤矿，中能煤田袁大滩煤矿三对矿井地质条件更为复杂，尤其是采掘失衡已成为制约其高质量发展的重要因素。

谋变：复杂条件是问题，也是课题

放眼整个煤炭行业，掘支运一体化快速掘进技术最初只是在稳定围岩条件下验证成功，能否在复杂地质条件煤矿成功应用，任何人都不敢肯定。体制调整后，榆北煤业将目光投向了智能化快速掘进领域，开启了复杂地质条件下快速掘进技术的探索之路。

在榆北煤业公司常务副总经理赵炳文看来，经历体制调整后的新榆北开发复杂地质条件下的智能快掘装备顺应天时、地利、人和。“‘天时’是榆北党政建设智能矿井、智慧矿区的初心，矢志不渝对快掘的大力支持；‘地利’为榆北煤业之前一系列快掘装备的成功应用，极大地增强了大家对快掘装备的信心；‘人和’便是榆北在多年来苦研快掘历程中打造出一支成熟的技术团队。”

回归现状，涌鑫沙梁煤矿所处地质条件更为复杂，采掘失衡更为严重，曾一度让这座矿井举步维艰。

“煤层较薄、夹矸较多、小断层频繁、巷道起伏非常大，并且顺槽掘进长度较短，最长为1000米，最短则仅为300多米；传统快掘系统设备较多，安装周期长，频繁搬家倒面会让掘进效率大打折扣。”快掘团队负责人王剑认为，采掘作业的不连续性以及员工高强度的体力劳动成为了制约沙梁煤矿采掘平衡的“肠梗阻”。

这主要是因为煤矿在接续工作面掘进中，通常采用两套装备和两支队伍分别在胶运顺槽和回风顺槽同时施工，最后完成切眼贯通的工艺。“是否可以用更简洁高效的‘环绕式’掘进工艺，仅用一支队伍、一套装备实现从胶运顺槽到切眼再到回风顺槽一次成巷？”从理论上讲，这个方案是榆北第四类快掘装备问世的“先遣图”，也是实现减人提效的“最优解”。

进击：思路决定出路，态度决定结局

体型过大是制约快掘装备完成90°转弯最主要的瓶颈，也是榆北快掘发展中最难啃的“硬骨头”。

实现“环绕式”掘进看起来就像天方夜谭。

“对症下药，量体裁衣。体型过大，咱们就想办法让其轻装上阵。”推进会上，王剑斩钉截铁地说道。说干就干，对接厂家、派驻技术骨干蹲点、出方案、改设计……极简高效、去杂留真的创新理念在新装备应用中发挥到了极致。

思路决定出路。快掘团队根据沙梁煤矿的实际情况，将传统快掘装备“掘锚一体机+锚杆台车+桥式转载机”成套方案优化为“掘锚一体机+履带式自移机尾”配置，对原本安装在自移机尾两侧的控制阀、传感器、电控箱等电气设备进行改造、移位，装备的长度与宽度大幅缩减。定制化的新装备结构更简单、故障率更低、性能更优越，除了具备传统装备“掘—支—锚—运”一体化平行作业、集中控制、一键启停等功能，且转弯半径仅需5.5m×5.5m，可实现连续转弯掘进。

突破“环绕式”掘进工艺的另一道难关便是皮带运输系统。传统皮带输送机由于转弯半径过大，需要在每个拐弯处增设转载点与皮带来完成运输。为此，沙梁煤矿引进了转弯式皮带输送机，可实现0°至360°转弯角度的任意调控。该设备投用后，改变了以往多部输送机搭接的运输方式，减少了皮带机布置数量，降低了转载点带来的扬尘，实现了井下运输工艺的技术革新。

“新工艺和新装备投入后，单班作业人员从14人减少到10人，安装回撤工期从15天缩短至7天，安装准备巷道减少50米，掘进效率提高近3倍，搬家倒面次数大幅减少，作业劳动强度明显降低。”掘进队长贺帅表示。

2023年6月，在“环绕式”掘进工艺的加持下，原本需要两支队伍、两套装备同时施工的沙梁煤矿144205工作面准备巷道，仅用一支队伍、一套装备便完成贯通，且比预计工期缩短75天，实现了智能快掘一次安装、工作面巷道一次成型的目标，“人—机—环—管”融合度也变得更高。

崛起：是技术迭代，更是思维革命

2023年3月31日，中能袁大滩煤矿首套半煤岩智能快速掘进装备披红挂彩，现场礼炮齐鸣、掌声雷动。

有了之前的成功经验，榆北煤业在与沙梁煤矿有着相似复杂地质条件的袁大滩煤矿也引进了快掘装备。“袁大滩煤矿的掘进装备可谓是复刻‘加强版’，电机功率从340千瓦增加到540千瓦。”王剑表示，该装备机身稳定系统、除尘系统等都进行了升级改造，性能更优越，在复杂地质条件的适用性更强，加之派驻4名技术人员到沙梁煤矿进行为期3个月的学习，让袁大滩快掘装备用起来更加得心应手。

试运转不到一个月，该套装备在袁大滩煤矿综掘一队11207掘进工作面单日进尺就突破20米，创造了袁大滩煤矿在半煤岩巷道中智能快掘试生产期间单班进尺的最高纪录。7月，该工作面单月进尺达到630米，再次实现新突破。

尝到了快掘带来的甜头后，榆北煤业为中能袁大滩煤矿量身打造的第二套、第三套快掘装备已提上了日程。此套装备无论是从掘支平行作业、智能化配备，还是从除尘工艺、滚筒材质等方面，都进行了全面优化，为袁大滩煤矿实现千万吨级产能夯基提速。可以预见，经历再次迭代升级的快掘装备必定会厚积薄发、大放异彩。

当下，承载着再造一个新榆北的历史使命，榆北煤业挖潜发力，持续做优存量，重点围绕产能释放，加快三对矿井智能化超长工作面和智能快掘建设，科技创新整体实力实现从量的积累向质的飞跃、从点的突破到面的提升。

一个新榆北正在崛起！