一提起“煤礦采掘”，很多人腦海中很自然就會浮現出滿臉煤灰的礦工形象。

但你或許想象不到，如今的煤礦工人不僅不需要出大力、流大汗的人力挖煤，還用上了我國完全擁有自主知識產權的“采掘神器”，只需要幾位工人站在安全位置操作、按下幾個按鈕，機器就能自動采掘，工作量還達到了原來的3-4倍。

這件“采掘神器”是什么？

【資料圖】

這里所說的“采掘神器”，指的是掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)。根據不同地質條件配套，整個系統(tǒng)最長可達200多米，重量高達230多噸。

中國煤炭科工集團首席科學家、快速掘進系統(tǒng)總設計師王虹稱之為“煤海蛟龍”。該系統(tǒng)由掘錨一體機、錨桿轉載機、柔性連續(xù)運輸系統(tǒng)和協(xié)同控制平臺等部分組成。

其中，可伸縮的巨大的滾筒是它的利齒，負責挖掘；前方的旋轉刀盤好似“巨龍”的舌頭，把割下來的煤塊源源不斷地撥到嘴里，而龍的脊椎和頂部、側面的龍爪負責支護，龍的身體則負責運輸。

就這樣，整個系統(tǒng)完成了從采掘到支護再到運輸的一整套工作。

為何能稱為“煤海蛟龍”？

和今天的先進技術相比，傳統(tǒng)掘進技術工序繁多，技術水平低，造成采掘比例嚴重失衡，每月平均進尺僅約180米，再加上工作面水、瓦斯、頂板、粉塵等嚴重威脅人員與裝備的安全。

一直以來，國內外未形成掘進、支護、運輸平行作業(yè)的掘進作業(yè)線，掘進更是成為煤炭安全綠色高效開采的短板。掘進、支護、運輸不能平行作業(yè)，堪稱“世界級難題”。

王虹直言，針對這樣的問題，2012年，中國煤科便提出了“快速掘進”的構想。

2013年，第一代掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)1.0同時也是世界首套快速掘進系統(tǒng)在神東煤炭集團投入工業(yè)性試驗。2018年，第二代掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)2.0，實現系統(tǒng)設備系列化和模塊化，系統(tǒng)適用范圍拓展到中等穩(wěn)定圍巖及較復雜地質條件。2020年，第三代智能掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)3.0應用而生，可靠性、安全性和智能化進一步得到提升。

研發(fā)過程中，科研人員提出了“掘支運三位一體”掘進方法，將原本各自分離的掘進、支護、運輸工作結合一體，成功開發(fā)了掘支運一體化快速掘進成套技術、工藝和裝備，取得了完全擁有自主知識產權的多維度協(xié)同支護、大功率全寬截割、柔性連續(xù)運輸等核心技術突破，首創(chuàng)“掘支運一體化快速掘進關鍵技術與裝備”，實現了煤礦掘進由半機械化向完全機械化和自動化的重大技術變革。

這一技術與原有掘進方法相比，掘進速度提高2-3倍，作業(yè)人員減少2/3，有效緩解了采掘失衡。

煤礦掘進“掘”出世界紀錄

回顧歷史，最早的煤炭開采工作，全部要靠人力去挖掘，靠的是肩扛、手抬；慢慢地開始采用風鉆和炸藥；到了現代，才實現機械輔助。陜煤集團黃陵二號煤礦總經理易瑞強坦言，雖然開采手段有所變化，但掘進效率和安全問題一直困擾著煤礦工人。

巷道掘進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，位居世界第一，工程量巨大。

面對這樣的工程量，掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)的應用，不僅顯著提高了煤巷掘進效率、降低了作業(yè)人數，還改善了掘進工作面環(huán)境，實現了高效捕塵、除塵，保障作業(yè)人員的職業(yè)健康。

同時，這項技術突破更“掘”出了世界紀錄。2014年，在穩(wěn)定圍巖條件下，月最高進尺3088米，創(chuàng)造了大斷面單巷掘進世界紀錄，是煤礦平均掘進速度的10倍以上；2022年5月，在中等穩(wěn)定圍巖條件下，月最高進尺2086米，掘進效率提高3倍；2022年3月，在復雜圍巖條件下，月最高進尺856米，掘進效率提高1.5倍。

以“中國創(chuàng)造”打造“中國速度”

王虹告訴記者，掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)的應用，開啟了煤巷掘進的全新模式，實現了我國巷道掘進技術與裝備從“跟跑”到“并跑”再到目前“領跑”的轉變。

2021年，掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)入選“科創(chuàng)中國”先導技術榜，極大地促進了創(chuàng)新鏈和產業(yè)鏈的深度融合，以科技創(chuàng)新助力綠色礦山，以“中國創(chuàng)造”打造“中國速度”。

如今，掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)已遍布在晉陜蒙等各大型煤企集團，并在不同地質條件下廣泛推廣應用。

作為我國能源安全的“壓艙石”，煤炭當前仍是我國最主要的能源。先進的煤炭采掘技術，有效保障了我國煤炭資源穩(wěn)定供應。今年以來，在全球能源供應偏緊背景下，我國持續(xù)做好煤炭增產保供工作，將能源的飯碗牢牢端在自己手中。

記者了解到，中國煤科太原研究院正在進行第四代智能掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)4.0中的核心技術攻關，將全面提升快速掘進系統(tǒng)工藝與智能化技術水平，不斷加速智慧礦山建設向“少人化、無人化”的目標邁進。