圖為煤海蛟龍“龍頭”。 中國煤科太原研究院/供圖

《中國能源報》記者近日在國務院國資委新聞中心、中國新聞網聯合主辦的“走進新國企·打卡新坐標”活動上了解到，由中國煤炭科工集團太原研究院（以下簡稱“中國煤科太原研究院”）自主研發的我國首套“煤海蛟龍”掘支運一體化快速掘進系統，不僅可解決掘進、支護、運輸不能平行作業的世界級難題，煤礦掘進工作效率還能提高2-3倍，人員同時減少2/3。目前，“煤海蛟龍”已銷售近100套。未來，“煤海蛟龍”4.0版將進一步拓展市場，向非煤礦山領域邁進。

解決巷道掘進世界級難題

走進中國煤科太原研究院“煤海蛟龍”快速掘進研制車間，呈現在眼前的是一個個超大“工程車”，這些有的是掘錨一體機，有的是錨桿轉載機，有的是連續運輸系統，有的是協同控制平臺。

“可伸縮的滾筒負責割煤，通過這幾臺機載的錨鉆裝置進行頂板和側幫支護，保障人員和設備安全。割下來的煤塊由這兩個旋轉的耙爪撥到中間的運輸帶上面，然后被運到后面的連續運輸系統上，源源不斷地運出井巷。系統各部分協同工作，徹底解決了巷道掘進、支護、運輸不能平行作業的世界級難題。”中國煤科太原研究院黨委副書記、總經理宋德軍向《中國能源報》記者介紹，“煤海蛟龍”實現了煤礦巷道掘支運一體化快速掘進。

談及“煤海蛟龍”研發的初衷，中國煤科首席科學家、“煤海蛟龍”總設計師王虹告訴《中國能源報》記者，巷道作為煤炭開采的先行基礎工程，約占煤礦井下采掘工程量的70%-80%，而我國每年新掘巷道13000公里，相當于地球的直徑，工程量位居世界第一。安全、高效的綜合機械化采煤問題我國已基本解決，但與之對應的綜合機械化巷道掘進仍比較落后，掘進、支護、運輸無法平行作業，用人多、作業環境差，安全問題凸顯，因此，研發攻關先進的掘進技術十分重要。

為了攻克這個世界級難題，中國煤科太原研究院科研人員經過10年迭代創新，成功研制出適用多種地質條件的“煤海蛟龍”掘支運一體化快速掘進系列成套裝備，并在2014年創造了煤巷掘進月進尺3088米的世界紀錄。“經過技術不斷迭代，如今，‘煤海蛟龍’4.0實現了半煤巖巷道和超大斷面巷道的安全高效智能掘進，將煤礦掘進設備的自動化、智能化水平推向新高度。”中國煤科太原研究院軟巖裝備分院副院長張小峰接受《中國能源報》記者采訪時表示。

加強關鍵核心技術攻關

早在2012年，中國煤科的科研人員針對國內外現有掘進技術裝備成巷速度慢、用工多、自動化程度低的問題，率先提出了掘進、支護、運輸平行作業的構想，但由于國內煤礦地質條件復雜，關鍵核心元部件研發難度大，掘進技術發展緩慢。

中國煤科太原研究院積極響應國家創新驅動戰略，加強基礎研究，攻克核心技術。先后投入數億元資金，建設了涵蓋機、電、液、智能控制的數十個試驗系統。包括錨鉆自動試驗裝置、截割試驗裝置、掘進設備可變坡道、防傾翻等諸多裝置，這是國內唯一的先進試驗裝備，填補了國內空白。脈動材料疲勞試驗機、軟管壽命試驗機以及液壓系統測試等裝置都已達到世界先進水平。

宋德軍對《中國能源報》記者表示，如今，“煤海蛟龍”滾筒、控制系統等關鍵核心元部件均實現自主研發。“下一步，我們將從創新方面不斷完善實驗室，在原始創新上下功夫，進一步加強基礎元部件研究，提高設備可靠性。”

因地制宜滿足裝備需求

張小峰表示，我國煤礦巷道掘進工程自然條件差，地質情況復雜，有的礦井底板松軟，重型設備極容易陷入。“煤海蛟龍”成套裝備重達230余噸，其中單是掘錨一體機就重100多噸，導致其優勢無法發揮。“我們意識到單一設備不能包打天下，所以，開始研究個性化定制路線，根據客戶需求因地制宜設計裝備。”

據了解，為適應不同工況需求，科研人員開發了10多種掘錨一體機。比如，對頂板、底板和煤體“三軟”特征的煤層，科研人員研發了小空頂距掘錨一體機，開發鉆機平臺前移技術，空頂距可達0.5米，首次實現三軟煤層等復雜地質條件下巷道掘錨一體化快速施工。

經過不斷優化，系統的適應性也極大提升。目前，“煤海蛟龍”已經實現從穩定圍巖條件到復雜圍巖條件的全覆蓋，在不同地質條件應用已經近100套。

陜西陜煤黃陵礦業公司一號煤礦總工程師王飛對《中國能源報》記者表示，以往，煤礦掘進支護采用錨桿機在井下人工操作，強度大、效率低，現場作業環境差，用了這套定制的全自動化新設備后，現場作業環境得到改善。“我們一號煤礦為加速打造智慧化礦井，除了采掘系統實現全面智能化管理，井下瓦斯、水、頂板等災害治理方面的裝備也要逐步實現智能化。”

談及“煤海蛟龍”的發展前景，王虹向記者介紹，“煤海蛟龍”裝備現在已延伸到露天煤礦開采，目前，科研人員正在努力研發拓展“煤海蛟龍”在非煤礦山、水利、隧道、公路等領域的應用。“未來，我們將研發一套能滿足高產、高效、無人化生產工作面需求的‘煤海蛟龍’，將其打造成像核電站、高鐵一樣向世界展示中國的一張靚麗名片。”

【責任編輯：石運來】