问题:巷道掘进“慢、险、耗”长期制约煤矿高效安全生产 煤矿巷道是井下生产的“生命线”;数据显示,我国每年需要掘进煤矿巷道约1.3万公里,建设规模大、周期紧、任务重。长期以来,传统掘进多采用分段组织方式:掘进、锚护、运输交叉进行、轮流推进,环节多、衔接慢,整体协同效率不高。人员迎头停留时间长,受围岩变化、断层破碎带等地质因素影响更明显,不仅限制单进水平,也增加安全风险和用工压力。在能源保供与安全治理的双重要求下,如何提高掘进效率、减少现场作业人数、提升本质安全水平,成为行业普遍面临的难题。 原因:技术瓶颈集中在“工序并行、超前探测、快速支护、连续运输” 业内人士指出,煤巷快速掘进的难点不在某一台设备的速度,而在系统协同。过去多为单机分散控制,掘进后往往需要停机探测、支护;运输能力与掘进能力不匹配,容易出现“设备快、系统慢”,等待时间长。另一上,复杂地质条件下,如果超前探测和临时支护不到位,掘进速度越快,风险越高,安全与效率难以同时兼顾。多重因素叠加,使掘进提速长期受制于关键工艺与系统集成能力。 影响:从“人海作业”走向“少人则安”,效率与安全同步提升 由中国煤炭科工集团太原研究院有限公司研制的“煤海蛟龙”掘支运一体化智能快速掘进系统,针对上述痛点进行系统性改进:将掘锚一体机、柔性连续运输等关键单元集成联动,在业内率先实现掘进、支护、运输工序平行作业,推动掘进组织由“串行衔接”转为“并行协同”。 在地下数百米巷道内,成套装备联动运行,作业人员可在相对安全位置集中操控,设备完成掘进的同时同步支护并连续运输。应用情况显示,该系统可将掘进效率提升2至3倍,明显减少迎头作业人数,缩短人员在高风险区域的停留时间,并推动掘进组织由经验驱动转向数据化、程序化。 对策:以系统化创新破解世界级难题,以智能化平台提升协同能力 据研发团队介绍,“煤海蛟龙”提出“滚筒截割+超前钻探+临时支护+永久支护”的组合工艺,形成兼顾效率与安全的成套路径:通过全宽掘进提升单循环推进能力,同时以超前探测与支护将风险控制前移,支撑超大断面巷道安全高效掘进。 在控制体系上,系统配置智能化集中控制中心,通过5G网络与工业以太网建立协同控制与联动机制,改变以往“各管一段”的分散控制方式,实现掘、支、运等环节统一调度与状态监测,提升协作效率与运行稳定性。研发方表示,与传统中控模式相比,集中控制在减少用工、压缩工序时间、降低劳动强度、提升操作可靠性各上更为明显。 值得关注的是,“煤海蛟龙”已完成4代迭代升级,关键部件国产化率达到100%。稳定围岩条件下,系统实现单月进尺3088米;在困难岩层条件下,也实现月进尺超过1000米,显示出对不同地质条件的适应能力和工程化成熟度。 前景:从单点突破到规模应用,推动煤炭产业向高端化、智能化升级 目前,该成套技术与装备已在陕煤集团、国家能源集团、中煤集团等企业的多座矿井推广应用,覆盖山西、陕西、内蒙古、新疆、贵州等全国10个重点产煤省(自治区),在保供、提效和安全生产上形成现实支撑。 业内人士认为,煤矿智能化建设正从单设备智能走向系统智能,从局部改造走向全流程重构。掘进环节作为井下生产的前端基础,其智能化水平直接影响采掘接续、产能释放与安全治理成效。“煤海蛟龙”体现的系统集成思路,有望带动掘进装备产业从“卖设备”转向“成套解决方案+全生命周期服务”,推动高端装备制造与煤矿生产更紧密融合。 同时,随着安全标准持续提升、用工结构加速调整,以及清洁高效利用与绿色矿山建设推进,面向复杂地质的快速掘进、少人化作业、智能运维等能力将成为竞争关键。以重大装备为牵引,通过持续迭代与标准化推广,煤矿掘进有望实现更高水平的安全、高效与韧性运行,为能源安全与产业升级提供更稳固的基础。
从人工挥镐到智能操控,从高风险作业到远程监控,“煤海蛟龙”的突破展现了我国高端装备制造从追赶到领先的跨越。在碳达峰、碳中和目标背景下,这类以科技创新带动绿色发展的实践,正在改变传统能源行业的生产方式,也体现出中国智造在解决复杂工程难题上的能力。随着智能技术与能源产业加速融合,我国在全球矿业技术标准与规则制定中的影响力也有望更提升。