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看“煤海蛟龙”跑出新速度

时间:2023-11-17 12:51
  检查设备,工作人员就位,自主导航、位姿矫正,按动按钮、一键启动……这是如今智能化煤矿掘进工作面的情形,不仅告别了过去的肩挑手抬、人海战术,而且实现掘进、支护、运输平行作业,还一举创下煤巷掘进月进尺的世界纪录。

这当中的关键设备,正是中国自主研发的“煤海蛟龙”。近日,记者随“走进新国企·打卡新坐标”网络互动传播活动走进“煤海蛟龙”诞生地——中国煤炭科工集团太原研究院,看“煤海蛟龙”如何跑出煤巷掘进的“中国速度”。

掘支运平行作业,月最高进尺打破世界纪录

“煤海蛟龙”全称是掘支运一体化快速掘进系统,用于煤矿巷道掘进。

在中国煤科太原研究院的生产车间,记者看到了这台最长可达200多米的“长龙”。整套系统由“龙头”掘锚一体机和“龙身”锚杆转载机、连续运输系统以及协同控制平台等部分组成。它能完成割煤、煤矿巷道支护、煤块运输等多种工序,将煤块源源不断运出井巷。

据介绍,巷道掘进作为煤炭开采的先行基础工程,约占煤矿井下采掘工程量的70%—80%。中国每年新掘巷道1.3万公里,相当于地球的直径,工程量位居世界第一。

安全、高效的综合机械化采煤问题,中国已基本解决,但与之对应的综合机械化巷道掘进仍属世界级难题,需要更好的技术。

对此,中国煤炭科工集团首席科学家、快速掘进系统总设计师王虹很有感触。40多年前,王虹还在煤矿实习,一次事故给他带来强烈的震动。“我当时就想,如果未来能从事装备设计工作,一定要在掘进技术革新上有所作为,尤其是要保障安全。”王虹说。

多年来,王虹一直朝着这个目标努力。2012年,他带领科研人员大胆创新,针对国内外现有掘进技术装备成巷速度慢、用工多、自动化程度低的问题,率先提出了掘进、支护、运输平行作业的构想。

2014年,中国煤科太原研究院针对神东矿区稳定围岩条件成功研制全球首套高效快速掘进系统,实现了掘支运平行、连续作业,巷道一次成型,创造了月最高进尺3088米的大断面单巷掘进进尺世界纪录。

不断迭代创新,掘进系统更智能

今天的“煤海蛟龙”跟诞生之初相比,又发生了质的飞跃。“从最初的1.0版本到现在的4.0版本,我们的研发一直在往前推进,不断提升设备性能。”中国煤科太原研究院软岩采掘装备分院副院长张小峰说。

近十年来,“煤海蛟龙”不断迭代创新。

例如,由于中国地质条件复杂,“煤海蛟龙”在特殊地质条件下的适应性方面仍有所局限。通过不断优化设计,2022年,设备在中等稳定围岩条件下创造了月进尺2086米的掘进进尺纪录,在复杂围岩条件下创造了月进尺856米的掘进进尺纪录。至此,太原研究院开发的快速掘进成套装备实现了从稳定围岩条件到复杂围岩条件的全覆盖。

每一个进尺纪录和性能提升背后,都是科研人员攻坚克难、反复验证的成果。有的矿井地板松软,重型设备极易陷入,而“煤海蛟龙”成套装备达230余吨,其中单是掘锚一体机就有100多吨,“蛟龙”的优势更是无法施展。为提高对底板的适应性,科研人员开发了宽履带交流变频调速行走系统,使得“煤海蛟龙”在松软底板条件下通过性、整机调动能力更强,配备的电驱行走系统也使整机行走姿态更加精准。

今年,中国煤科太原研究院智能快掘系统4.0突破了超大断面快掘截割瓶颈,通过多项关键技术的创新,将煤矿掘进设备的自动化、智能化水平推向新高度。

中国煤科太原研究院智能控制技术分院总工程师王德光说,为保证整个快速掘进系统能像蛟龙一样在煤海“畅游”,研究人员利用5G、大数据、UWB(超宽带)、云技术等新技术,开发出适用多种条件的“智能大脑”。

伴随着“煤海蛟龙”从1.0到4.0迭代,导航与控制系统变得越来越精准,工作人员有望离机器越来越远。从半机械化到自动化、少人化,煤矿采掘这一传统行业正日益变得安全、高效、绿色、智能,并向着无人化的智慧矿山持续“掘进”。

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