“蛟龍翻浪” 沖出井下煤之變

置身煤海，“蛟龍”開路，是所有煤炭人的夢想。

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(xí)。

井下，近百人擠在窄小的空間里，靠原始的“打眼放炮”手工開采，勞動強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差，用工人自己的話形容，那就是“四塊石頭夾著一塊肉。”

此情此景，給初出課堂的他帶來強(qiáng)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(wěn)定圍巖單月進(jìn)尺3088米世界紀(jì)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(shè)計(jì)師、中國煤炭科工集團(tuán)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(shù)字是45.6億噸，煤炭產(chǎn)量的跨越式提升離不開煤機(jī)技術(shù)的革新。

傳統(tǒng)的煤炭開采，掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸三者分離，設(shè)備多、調(diào)度慢、井下操作人員多。“煤海蛟龍”把三者有機(jī)整合在一起，破解了掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸不能平行作業(yè)的世界級難題，為煤炭行業(yè)帶來新氣象、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“長龍”盤踞。

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)行煤炭開采。

“以前掘進(jìn)作業(yè)每個(gè)班至少要18個(gè)人，現(xiàn)在只需8、9個(gè)人，有了地面遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，下井人數(shù)比原來少多了。”煤礦副總經(jīng)理?xiàng)畈ㄕf。

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(tǒng)掘進(jìn)月進(jìn)尺最高在200多米，而現(xiàn)在可以穩(wěn)定在550米。

掘進(jìn)二隊(duì)隊(duì)長常哲告訴記者，有了“煤海蛟龍”輔助，月進(jìn)尺普遍比原來提升2到3倍，像黃陵這樣的復(fù)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(xù)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(xù)緊張”，也稱為“采掘失調(diào)”。簡單來說，掘進(jìn)與采煤是煤礦生產(chǎn)的兩個(gè)基本環(huán)節(jié)。掘進(jìn)先行，采掘合理配合，煤礦才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果掘進(jìn)工程滯后，不能準(zhǔn)備出足量的采煤工作面，將造成生產(chǎn)被動、產(chǎn)量下降的狀況。

目前，我國有4000多處煤礦，每年新掘進(jìn)巷道總長超過1萬公里。任何掘進(jìn)技術(shù)上的小改進(jìn)，輻射到行業(yè)，都能帶來巨大改變。

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

隨著鉆錨一體化技術(shù)的突破、自動施工和自動控制系統(tǒng)的運(yùn)用，“煤海蛟龍”不斷刷新掘進(jìn)速度。2022年3月，復(fù)雜圍巖條件下，實(shí)現(xiàn)月進(jìn)尺856米。2022年5月，中等穩(wěn)定圍巖條件下，實(shí)現(xiàn)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)人員也會根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行組裝配套，目前“煤海蛟龍”最長可以達(dá)到200多米。

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

安全之變

煤機(jī)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(jì)末，在研發(fā)EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)時(shí)，需要收集大量資料。原平頂山一礦開拓區(qū)工人蔡子章是個(gè)有心人，他將曾經(jīng)試用過的許多國外掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)、工藝，留心整理下來，還把工人們在井下多年工作積攢的經(jīng)驗(yàn)、遇到的問題一一講給研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在我們對國外先進(jìn)設(shè)備知之甚少的時(shí)候，這些情況和數(shù)據(jù)，是何等珍貴……

掘進(jìn)機(jī)下線，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(tuán)太原研究院，“P”就代表著平頂山一礦。

曾經(jīng)，EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)引領(lǐng)風(fēng)潮，今天，更多煤機(jī)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23萬名煤炭產(chǎn)業(yè)工人奮戰(zhàn)在生產(chǎn)一線。滾滾“烏金”點(diǎn)亮萬家燈火，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、頂板被稱為“五害”。1978年全國煤礦平均百萬噸死亡率9.713，2022年下降到0.054，讓工人遠(yuǎn)離危險(xiǎn)，棄用人海戰(zhàn)術(shù)，采用現(xiàn)代化設(shè)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。通過集群控制，設(shè)備配備了一鍵啟停、自主行走、遠(yuǎn)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(shè)備越來越遠(yuǎn)。從站在設(shè)備上，到拉開距離通過遙控，再到后移至工作面500米以上的集中控制室操控?，F(xiàn)在，工人在地面，甚至在云端也能對設(shè)備進(jìn)行操作。

——井下導(dǎo)航系統(tǒng)越來越精。經(jīng)過幾次迭代，最終選定了慣性導(dǎo)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(shè)備控制系統(tǒng)越來越準(zhǔn)。煤機(jī)設(shè)備輕則幾十噸，重則上百噸，大量智能感知系統(tǒng)、路徑算法和精確控制方法，5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新興技術(shù)準(zhǔn)確掌控著“煤海蛟龍”的一舉一動。

觀念之變

記者問王虹總設(shè)計(jì)師，面對競爭激烈的世界煤機(jī)行業(yè)，“煤海蛟龍”的“護(hù)城河”是什么?

“沒有哪種‘護(hù)城河’永遠(yuǎn)寬闊，如果有的話，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(bǔ)國內(nèi)空白、攻克世界級科技難題的字眼被反復(fù)提及。“基礎(chǔ)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記、總經(jīng)理宋德軍說得堅(jiān)定。

2022年，國內(nèi)首個(gè)礦用導(dǎo)航技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在此建立，試驗(yàn)室聚焦礦井少人化、無人化研究方向，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。”“不讓問題見到第二天的太陽。”在與科研人員交流過程中，新一輩煤炭人身上依舊閃耀著老一輩煤炭人“特別能戰(zhàn)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)力帶動上下游企業(yè)匯聚。以機(jī)械結(jié)構(gòu)件為例，省內(nèi)就能滿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，一開始主要從歐美等國家采購，近幾年已在國內(nèi)培養(yǎng)了一批供應(yīng)商。

論分量，也要看成色。宋德軍說，“客觀來講，國內(nèi)供應(yīng)商還是提供基礎(chǔ)的元部件多。但我們相信，供應(yīng)商是培養(yǎng)出來的，我們非常愿意將數(shù)據(jù)、技術(shù)與優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商共享，實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新，鏈上共贏。”

圖強(qiáng)意縱橫，煤海煉蛟龍。

“礦井智能化、無人化是時(shí)代機(jī)遇，作為國資央企，我們將以國家使命為牽引，以市場為導(dǎo)向，力爭實(shí)現(xiàn)行業(yè)核心技術(shù)自主，靠差異化取勝。”宋德軍信心十足。