中國煤炭科工集團(tuán)董事長 王金華

我國煤礦智能化采掘技術(shù)的新進(jìn)展

　　智能化開采是在機(jī)械化開采、自動(dòng)化開采基礎(chǔ)上，信息化與工業(yè)化深度融合的煤炭開采技術(shù)的深刻變革，是指在不需要人工直接干預(yù)的情況下，通過采掘環(huán)境的智能感知、采掘裝備的智能調(diào)控、采掘作業(yè)的自主導(dǎo)航，由采掘裝備自動(dòng)、獨(dú)立完成采掘作業(yè)過程。智能化開采具有三大技術(shù)內(nèi)涵：①采掘設(shè)備具有智能化的自主采掘作業(yè)能力；②實(shí)時(shí)獲取和更新采掘工藝數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)條件、煤巖變化、設(shè)備方位、開采工序等；③能根據(jù)開采條件變化自動(dòng)調(diào)控采掘過程；當(dāng)智能化采掘設(shè)備與自動(dòng)調(diào)度決策集為一體，即形成智能化開采工作面。
　　針對(duì)我國煤礦綜采工作面生產(chǎn)過程復(fù)雜、開采裝備系統(tǒng)龐大、作業(yè)環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，煤炭行業(yè)產(chǎn)學(xué)研通力合作，經(jīng)過“十二五”期間不懈探索努力和技術(shù)攻關(guān)，我們攻克了綜采成套裝備感知、信息傳輸、動(dòng)態(tài)決策、協(xié)調(diào)執(zhí)行、高可靠性等關(guān)鍵技術(shù)，研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的綜采成套裝備智能系統(tǒng)，根據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀提出了“無人操作、有人巡視”的智能化開采生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)了綜采成套裝備巷道及地面控制的智能化遠(yuǎn)程控制開采，技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，滿足了中國煤炭能源革命的需求，引領(lǐng)了我國煤炭科學(xué)開采的發(fā)展方向。
　　中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院整合優(yōu)勢(shì)資源，進(jìn)行工藝、裝備創(chuàng)新，成功開發(fā)了“掘支運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)把傳統(tǒng)的掘進(jìn)、運(yùn)輸、支護(hù)等分步實(shí)施的工序，通過新技術(shù)裝備有機(jī)整合在一起，有效解決了掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)耐竭M(jìn)行、連續(xù)作業(yè)問題，實(shí)現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)、多臂同時(shí)支護(hù)、連續(xù)破碎運(yùn)輸、長壓短抽通風(fēng)和智能遠(yuǎn)程操控的高效一體化運(yùn)行，第一次在煤礦井下實(shí)現(xiàn)了真正意義的綜合掘進(jìn)機(jī)械化，極大地提高了我國煤巷掘進(jìn)的速度，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。
　　一、國外智能化開采技術(shù)
　　近幾年來，煤炭開采技術(shù)裝備發(fā)展以澳大利亞、德國和美國等發(fā)達(dá)國家為主導(dǎo)。煤炭開采領(lǐng)先技術(shù)包括澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)院的LASC技術(shù)和美國Joy公司的IMSC技術(shù)，以下簡(jiǎn)要介紹智能化新技術(shù)的應(yīng)用情況。
　?。ㄒ唬┌拇罄麃喌腖ASC技術(shù)
　　澳大利亞綜采長壁工作面自動(dòng)控制委員會(huì)(Longwall Automation Steering Committee, LASC)開展了煤礦綜采自動(dòng)化和智能化技術(shù)的研究，采用高精度光纖陀螺儀和定制的定位導(dǎo)航算法，應(yīng)用于工作面設(shè)備，取得了三項(xiàng)主要成果：采煤機(jī)三維精確定位（誤差±10cm）、工作面矯直系統(tǒng)（誤差±50cm）和工作面水平控制，完成了工作面自動(dòng)化系統(tǒng)原型，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)自動(dòng)控制、煤流負(fù)荷平衡、巷道集中監(jiān)控等。通過鉆孔地質(zhì)勘探和掘進(jìn)相結(jié)合的方式，描繪工作面煤層的賦存分布，通過陀螺儀獲知采煤機(jī)的三維坐標(biāo)，兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)工作面的全自動(dòng)化割煤，該創(chuàng)新成果突破了煤巖識(shí)別難題，另辟蹊徑解決了采煤機(jī)準(zhǔn)確割煤?jiǎn)栴}。LASC核心技術(shù)包括：采煤機(jī)的三維空間定位、自動(dòng)工作面拉直、保持工作面平直、自動(dòng)調(diào)高控制、3D可視化為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供虛擬現(xiàn)實(shí)等。
　?。ǘ┟绹腎MSC技術(shù)
　　智能開采服務(wù)中心(Intelligent Mining Service Center, IMSC)是美國JOY公司推出的一種適用于長壁工作面的遠(yuǎn)程智能增值產(chǎn)品/服務(wù)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦設(shè)備運(yùn)行，根據(jù)出現(xiàn)的報(bào)警、故障信息，及時(shí)發(fā)郵件或電話通知礦井工程師進(jìn)行調(diào)整。智能開采服務(wù)中心每日、周、月和季度向礦井提交運(yùn)行分析報(bào)告，指導(dǎo)礦井提高運(yùn)行管理水平，合理安排設(shè)備檢修。作為一種增值產(chǎn)品/服務(wù)，在澳大利亞布里斯班的Anglo礦業(yè)公司總部設(shè)置總調(diào)度室，對(duì)所管轄礦井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)，分析生產(chǎn)過程設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，對(duì)礦井生產(chǎn)給予指導(dǎo)，取得了提高產(chǎn)能、減人提效的經(jīng)濟(jì)效益。
　　二、我國智能化開采技術(shù)
　　我國煤礦的智能化開采在最近十年尤其是“十二五”期間取得了長足的進(jìn)步，開啟了我國智能化開采的新時(shí)代。以采煤機(jī)記憶截割、液壓支架自動(dòng)跟機(jī)及可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)系統(tǒng)智能化控制軟件為核心，實(shí)現(xiàn)了在地面（或巷道）綜合監(jiān)控中心對(duì)綜采設(shè)備的智能監(jiān)測(cè)與集中控制，確保工作面割煤、推溜、移架、運(yùn)輸、消塵等智能化運(yùn)行，達(dá)到了工作面連續(xù)、安全、高效開采,另辟蹊徑地詮釋了國內(nèi)智能化開采技術(shù)的新概念。
　?。ㄒ唬┲悄芑_采新模式的探索
　　當(dāng)前國內(nèi)的智能化開采技術(shù)水平，在控制系統(tǒng)架構(gòu)、控制方式、響應(yīng)時(shí)間、智能功能、工作面人數(shù)、產(chǎn)能等主要技術(shù)指標(biāo)方面處于國際領(lǐng)先，開發(fā)了“巷道監(jiān)控中心可視化遠(yuǎn)程控制割煤，采場(chǎng)無人操作”的新技術(shù)，創(chuàng)新“無人跟機(jī)作業(yè)，有人安全值守”的開采理念，在采煤過程中做到工作面內(nèi)無人操作，構(gòu)建了“以工作面自動(dòng)控制為主，監(jiān)控中心遠(yuǎn)程干預(yù)為輔”的工作面智能化生產(chǎn)模式，設(shè)計(jì)了人工干預(yù)下模糊控制多工序的采煤工藝，實(shí)現(xiàn)了智能采煤技術(shù)的深刻變革。
　　智能開采控制技術(shù)打破了傳統(tǒng)的以單機(jī)裝備為主、總體協(xié)調(diào)的研制思路，建立了以成套裝備總控制網(wǎng)絡(luò)信息綜合決策為主、單機(jī)裝備為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)。將采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、巷道膠帶機(jī)、供液系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等裝備有機(jī)結(jié)合起來，構(gòu)建成一個(gè)相互聯(lián)系、相互依存、相互制約的采煤系統(tǒng)，依據(jù)系統(tǒng)控制決策模型分析結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)綜采成套裝備的協(xié)調(diào)管理與集中控制。
　　1、智能化開采技術(shù)
　　工人只需坐在綜采工作面自動(dòng)化監(jiān)控中心即可通過顯示器觀察到工作面設(shè)備的運(yùn)行情況，通過語音通信進(jìn)行調(diào)度、聯(lián)絡(luò)、調(diào)控，通過操作臺(tái)遠(yuǎn)程操控工作面上的相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)在監(jiān)控中心對(duì)所有綜采設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。地面調(diào)度指揮中心對(duì)綜采設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控將綜采工作面采煤機(jī)、液壓支架、運(yùn)輸機(jī)、泵站及供電系統(tǒng)等有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了在地面調(diào)度指揮中心對(duì)綜采工作面設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、操作以及各種數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示等，為地面生產(chǎn)、管理人員提供實(shí)時(shí)的井下工作面生產(chǎn)及安全信息。
　　實(shí)現(xiàn)智能化開采，需要對(duì)采煤方法和工藝進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，主要包括：
　　一是采煤機(jī)自動(dòng)化開采工藝：具備適合工作面采煤工藝的記憶截割程序，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)在工作面的自動(dòng)記憶截割運(yùn)行。在采煤機(jī)牽引部安裝位置傳感器，通過控制器的數(shù)據(jù)處理模塊，計(jì)算采煤機(jī)的位移信息，輸入到數(shù)學(xué)模型，精確實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)位置定位。
　　二是支架及刮板機(jī)跟隨采煤機(jī)隨機(jī)自動(dòng)化工藝：其基礎(chǔ)技術(shù)是液壓支架的電液控制及采煤機(jī)的記憶截割，需要對(duì)綜采工作面三機(jī)設(shè)備適時(shí)進(jìn)行工況檢測(cè)、姿態(tài)檢測(cè)和故障診斷等，保證整個(gè)工作面設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸功能，讓用戶在巷道監(jiān)控中心和地面監(jiān)控室隨時(shí)了解采煤機(jī)的整機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。
　　三是煤流負(fù)荷反饋采煤控制工藝：實(shí)時(shí)檢測(cè)刮板運(yùn)輸機(jī)上的煤流分布負(fù)荷，通過變頻技術(shù)控制刮板運(yùn)輸機(jī)的傳輸速度，實(shí)現(xiàn)工作面采裝運(yùn)的自動(dòng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。
　　2、煤巖監(jiān)測(cè)技術(shù)
　　現(xiàn)階段綜采工作面自動(dòng)化還需要高清晰度的視頻監(jiān)控。每隔6臺(tái)支架安裝1臺(tái)用于監(jiān)控支架的礦用本質(zhì)安全型高清晰攝像儀，安裝在支架的頂梁上，照射方向與工作面平行。每隔3臺(tái)支架安裝1臺(tái)煤壁監(jiān)控?cái)z像儀，安裝在支架的頂梁上，照射方向與工作面垂直。采集的視頻數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)降V用顯示器，并增加了圖像處理后的煤巖分界標(biāo)線。
　　3、遠(yuǎn)程控制技術(shù)
　　設(shè)在巷道監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)控制采煤機(jī)和液壓支架等開采設(shè)備的各種動(dòng)作，通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)入記憶截割，采煤機(jī)在工作面按設(shè)定工藝程序自動(dòng)運(yùn)行，自動(dòng)調(diào)高、臥底、加速、減速；通過遠(yuǎn)控計(jì)算機(jī)，可以根據(jù)工作面運(yùn)行情況隨時(shí)干預(yù)調(diào)整采煤機(jī)的運(yùn)行。礦用本安型采煤機(jī)操作臺(tái)，主要用于在巷道控制中心內(nèi)遠(yuǎn)程集中控制三機(jī)設(shè)備的啟停、斷電急停以及對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，從而提高工作效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)環(huán)境。
　　4、連續(xù)推進(jìn)技術(shù)
　　在綜采工作面的三直兩平中，輸送機(jī)保直是基礎(chǔ)。由于煤層的起伏和地質(zhì)環(huán)境的變化，工作面設(shè)備的非可視測(cè)量是一個(gè)技術(shù)難題，還要考慮采煤機(jī)截割時(shí)工作面煤塵對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，不能簡(jiǎn)單地采用地面常規(guī)的激光定位技術(shù)和經(jīng)緯測(cè)量技術(shù)。根據(jù)綜采工作面需要，相鄰支架定位的偏差不能超過10cm，采用激光矩陣測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了支架對(duì)齊的要求，從而保證了輸送機(jī)的平直度。
　　（二）“十二五”期間智能開采技術(shù)的發(fā)展水平
　　我國在“十二五”期間投入研發(fā)力量，在煤礦智能開采技術(shù)上取得了突破，達(dá)到了煤炭開采的國際領(lǐng)先水平：直接減少采煤工作面操作人員，由原來的30-50人/班減少到3-7人/班，人員的減少為煤礦安全高效生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)保障；將工人從危險(xiǎn)、惡劣的工作面內(nèi)解放到相對(duì)安全的巷道監(jiān)控中心，顯著降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。在同等的地質(zhì)、生產(chǎn)技術(shù)條件下提高了產(chǎn)量，顯著提高了煤礦經(jīng)濟(jì)效益。
　　智能化開采是一次采煤工藝的飛躍，提升了我國煤礦的綜采技術(shù)水平，對(duì)煤礦安全高效生產(chǎn)、行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要意義。實(shí)現(xiàn)采煤生產(chǎn)的技術(shù)革命需要開發(fā)技術(shù)的飛躍性突破，綜采工作面從自動(dòng)化到智能化技術(shù)系統(tǒng)，集成了越來越多的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)功能。
　　自從2010年以來，智能化工作面已在國內(nèi)主要的產(chǎn)煤地區(qū)試驗(yàn)和生產(chǎn)，先后在神東、寧煤、中煤、陜煤、同煤、陽煤、平煤、晉煤、峰峰、新集口孜東等礦區(qū)40多個(gè)工作面進(jìn)行了探索與應(yīng)用。例如，根據(jù)神華寧煤綜采工作面中厚煤層賦存特點(diǎn)、地質(zhì)條件，應(yīng)用智能化技術(shù)突破傳統(tǒng)模式的采煤工藝方法，實(shí)現(xiàn)了中厚復(fù)雜地質(zhì)條件綜采工作面的安全、經(jīng)濟(jì)、高效開采，其某一智能化工作面開采情況如下表。
表1 神華寧煤中厚煤層智能化工作面生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)

　　綜采工作面是一個(gè)在地球內(nèi)部幾百米深度的隨時(shí)遷移的立體矩形采場(chǎng)，由于在采煤過程中打破了煤層中的應(yīng)力平衡，受到礦山壓力、瓦斯和地下水等多種因素的侵害影響，需要針對(duì)性的應(yīng)對(duì)技術(shù)才能使開采順利進(jìn)行，智能化開采技術(shù)發(fā)展帶來了新的技術(shù)難題。
　?。ㄈ┐嬖诘膯栴}和發(fā)展方向
　　1、地質(zhì)圍巖智能探測(cè)難題
　　智能探測(cè)是指對(duì)采場(chǎng)未知區(qū)域的自動(dòng)探查和檢測(cè)，結(jié)合巷道掘進(jìn)數(shù)據(jù)和鉆孔數(shù)據(jù)生成工作面三維地質(zhì)模型，能準(zhǔn)確反映出煤層起伏、傾角、斷層、陷落柱等地質(zhì)構(gòu)造，用于指導(dǎo)采煤機(jī)俯仰采控制和搖臂調(diào)高、煤巖自動(dòng)識(shí)別、圍巖控制等，也包括對(duì)未采煤層區(qū)域的超前地質(zhì)精確探測(cè)，以保障智能化采煤裝備的高效運(yùn)行。
　　2、開采智能決策難題
　　目前的智能化開采系統(tǒng)，以過程化控制為核心。但是與生產(chǎn)管理過程還沒有有效地銜接，未進(jìn)行有效的信息集成和互通，不能有效地對(duì)綜采關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行智能管理，為生產(chǎn)管理者提供決策建議。由于開采地質(zhì)條件的不斷變化，煤層賦存的不可預(yù)知性，因此開采智能化還不能完全離開人的智慧，需要發(fā)揮機(jī)器和人各自的特長，規(guī)避人機(jī)各自的短處，現(xiàn)階段還不能完全離開人的干預(yù)和控制。
　　設(shè)備可靠性問題：智能化離不開高可靠的綜采設(shè)備，在此基礎(chǔ)上增加感知、決策、控制和智能化功能，由單機(jī)向成套裝備智能控制轉(zhuǎn)變。
　　開采惡劣環(huán)境下可視化難題：由于開采時(shí)產(chǎn)生的煤巖粉塵會(huì)嚴(yán)重影響視頻圖像的采集，因此需要研究高清晰度和低延時(shí)的開采場(chǎng)景再現(xiàn)技術(shù)，對(duì)人的遠(yuǎn)程干預(yù)和機(jī)器視覺都能提供實(shí)時(shí)捕捉現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行變化的特征。
　　復(fù)雜條件下的自感知技術(shù)難題：由于地下采煤工作面條件復(fù)雜、時(shí)刻移動(dòng)、千變?nèi)f化，對(duì)采煤工作面的條件變化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤、準(zhǔn)確記錄、分析判斷、科學(xué)利用等，是采煤智能化遇到的最大技術(shù)難題。
　　因此，需要建立綜采工作面自動(dòng)化專家決策系統(tǒng)，融合“人、機(jī)、環(huán)、管”過程的數(shù)據(jù)及信息，并進(jìn)行深度數(shù)據(jù)挖掘，從而建立起一套基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的綜采工作面自動(dòng)化專家決策系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“預(yù)測(cè)、預(yù)判、預(yù)控”，進(jìn)一步提高科學(xué)智能決策水平。
　　3、智能化開采發(fā)展方向
　　信息技術(shù)尤其是光電技術(shù)的發(fā)展對(duì)煤炭智能化開采的作用越來越大，適時(shí)地引入新的技術(shù)對(duì)綜采自動(dòng)化技術(shù)升級(jí)是必要的。
　　一是基于實(shí)時(shí)三維GIS的開采智能導(dǎo)航技術(shù)：智能導(dǎo)航技術(shù)是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、光電和導(dǎo)航技術(shù)對(duì)開采設(shè)備如工作面三機(jī)和人員進(jìn)行自動(dòng)定位，以實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控和精確開采。
　　實(shí)時(shí)三維GIS的開發(fā)，將地理信息、三維可視化及工作面相關(guān)探測(cè)技術(shù)結(jié)合，建立工作面地質(zhì)數(shù)據(jù)模型，分析模型的拓?fù)潢P(guān)系，開發(fā)形成工作面三維可視化GIS信息系統(tǒng)，為綜采工作面智能化管理與決策提供科學(xué)依據(jù)。核心研究?jī)?nèi)容包括工作面三維空間定位、工作面掃描技術(shù)、工作面智能控制技術(shù)、三維可視化技術(shù)等。本項(xiàng)目建立了工作面實(shí)時(shí)GIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作面實(shí)時(shí)地質(zhì)探測(cè)和設(shè)備定位，解決工作面地質(zhì)探測(cè)、工作面三維空間定位、工作面智能控制等問題，為綜采工作面智能化控制的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。
　　二是巡檢機(jī)器人在智能化開采中的應(yīng)用：通過采掘設(shè)備加裝智能控制的遙控機(jī)器人，以輔助智能化工作面的維護(hù)和管理，通過加裝有合適光源和視覺、聽覺、振動(dòng)等傳感器，經(jīng)過人工智能化處理，進(jìn)行智能化工作面的自主開采作業(yè)。開采機(jī)器人是智能化開采系統(tǒng)強(qiáng)有力的補(bǔ)充，將逐步取代人類在危險(xiǎn)的綜采工作面從事一些非日常的工作。機(jī)器人技術(shù)將是未來采煤智能化技術(shù)的發(fā)展方向。
　　三、我國煤巷智能化快速掘進(jìn)新技術(shù)
　　一直以來，相對(duì)于國內(nèi)煤礦綜采技術(shù)裝備的快速發(fā)展，掘進(jìn)智能化技術(shù)進(jìn)展緩慢。目前國內(nèi)煤礦巷道掘進(jìn)普遍采用炮掘、綜掘工藝，而所謂的“綜掘”實(shí)際上只解決了掘進(jìn)問題，工作面未形成配套系統(tǒng)，支護(hù)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)落后，設(shè)備調(diào)動(dòng)頻繁，人工錨桿支護(hù)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境差。隨著回采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各安全高效礦井存在采掘接續(xù)緊張、采掘比例失調(diào)、掘進(jìn)隊(duì)伍龐大、井下施工點(diǎn)多、掘進(jìn)戰(zhàn)線長等諸多問題，對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成較大壓力。面對(duì)行業(yè)的迫切需求，中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院整合優(yōu)勢(shì)資源，進(jìn)行工藝、裝備創(chuàng)新，成功開發(fā)了“掘支運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)”。
　　“掘支運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)”是用于煤巷快速掘進(jìn)的成套裝備，由掘錨機(jī)、十臂錨桿鉆車、破碎轉(zhuǎn)載機(jī)、可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)、邁步式自移機(jī)尾組成，并集成配套通風(fēng)除塵、供電、控制通訊等設(shè)備。該系統(tǒng)把傳統(tǒng)的掘進(jìn)、運(yùn)輸、支護(hù)等分步實(shí)施的工序，通過新技術(shù)裝備有機(jī)整合在一起，有效解決了掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)耐竭M(jìn)行和連續(xù)作業(yè)問題，實(shí)現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)、多臂同時(shí)支護(hù)、連續(xù)破碎運(yùn)輸、長壓短抽通風(fēng)和智能遠(yuǎn)程操控的高效一體化運(yùn)行，第一次在煤礦井下實(shí)現(xiàn)了真正意義的綜合掘進(jìn)機(jī)械化。
　　該系統(tǒng)以掘錨機(jī)為龍頭，巷道一次成型，采用慣性導(dǎo)航、姿態(tài)調(diào)整等智能化技術(shù)，保障成巷速度與工程質(zhì)量。掘錨機(jī)集落煤、運(yùn)煤、履帶行走、錨桿支護(hù)于一體，采用全寬的可伸縮截割滾筒，機(jī)載4臺(tái)頂板錨桿鉆機(jī)和2臺(tái)側(cè)幫錨桿機(jī)，作業(yè)安全、高效。
　　履帶式轉(zhuǎn)載破碎機(jī)采用履帶行走，同時(shí)作為可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)的牽引頭車。有大容量鏟板式料斗，可對(duì)浮煤進(jìn)行清理；集成滾筒式破碎機(jī)構(gòu)。破碎轉(zhuǎn)載機(jī)緊跟掘錨機(jī)，將掘錨機(jī)截割下的大塊煤進(jìn)行破碎后，轉(zhuǎn)運(yùn)到可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)上，并由其再次轉(zhuǎn)載到邁步式自移機(jī)尾的膠帶上，將煤炭運(yùn)出，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸。
　　十臂錨桿鉆車機(jī)載的10臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)對(duì)頂板、側(cè)幫全方位錨桿支護(hù)，與掘進(jìn)、運(yùn)輸過程互不影響，掘錨分離，提高支護(hù)效率。掘錨機(jī)、破碎機(jī)的司機(jī)在十臂錨桿鉆車上遠(yuǎn)程操作，保證人員在可靠的支護(hù)環(huán)境下作業(yè)；采用統(tǒng)一的控制平臺(tái)，依托設(shè)備高度自動(dòng)化及系統(tǒng)集中協(xié)調(diào)控制功能，實(shí)現(xiàn)掘、錨、運(yùn)多個(gè)作業(yè)單元聯(lián)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行。
　　膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)的重疊搭接行程消耗完之后，啟動(dòng)邁步式自移機(jī)尾，快速延伸膠帶。膠帶的搭接行程可達(dá)150m，掘進(jìn)150m延伸一次膠帶，滿足一個(gè)圓班的生產(chǎn)需要。
　　系統(tǒng)采用長壓短抽的通風(fēng)方式，集成了高效負(fù)壓濕式除塵器，實(shí)現(xiàn)人員在新鮮風(fēng)流下作業(yè)，降塵效果顯著，避免了設(shè)備頻繁調(diào)動(dòng)造成人員傷害。建立工作面防爆無線控制網(wǎng)絡(luò)及視頻通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)基站與地面控制中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
　　新系統(tǒng)的掘進(jìn)速度每分鐘0.3m，運(yùn)輸能力每小時(shí)1500t，可實(shí)現(xiàn)50m無線遙控，具備日進(jìn)150m、月進(jìn)4000m以上的能力，成巷速度提高4倍多。機(jī)組中的核心單機(jī)裝備已實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、自動(dòng)及半自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了相互配合、協(xié)同動(dòng)作，構(gòu)建了一個(gè)自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化的協(xié)同控制系統(tǒng)，其綜合智能化程度已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
　　新系統(tǒng)于2014年8月在神東大柳塔礦使用，截止2016年4月，掘進(jìn)巷道2.8萬米，平均月進(jìn)尺2400m，小班最高進(jìn)尺85m，圓班最高進(jìn)尺158m，月最高進(jìn)尺3088m，大幅減人提效，刷新世界紀(jì)錄。目前已針對(duì)不同礦區(qū)的煤層結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件進(jìn)行系列化設(shè)計(jì)，衍生出“掘機(jī)錨+運(yùn)錨機(jī)”、“掘進(jìn)機(jī)+運(yùn)錨機(jī)”等多種配套形式，并在神東礦區(qū)、黃陵礦業(yè)集團(tuán)、陽泉煤業(yè)集團(tuán)、潞安礦業(yè)集團(tuán)等地推廣使用。
　　“掘支運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)”突破了長期制約井下掘進(jìn)效率的瓶頸，打造了協(xié)調(diào)、連續(xù)、高效作業(yè)的掘進(jìn)工作面，實(shí)現(xiàn)了減人增效，為掘進(jìn)工作面無人化搭建了平臺(tái)，推動(dòng)了煤礦生產(chǎn)技術(shù)與工藝的變革。該系統(tǒng)于2015年6月成為國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局“自動(dòng)化減人、機(jī)械化換人”科技強(qiáng)安專項(xiàng)行動(dòng)內(nèi)容之一,是中國煤炭科工集團(tuán)推科技創(chuàng)新取得的又一個(gè)新成果，是我國煤機(jī)行業(yè)的又一項(xiàng)重大突破。
　　四、結(jié)論
　　通過對(duì)智能化采掘的開發(fā)研究和工程實(shí)踐，推動(dòng)了采煤產(chǎn)業(yè)技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，取得了一系列的技術(shù)突破，結(jié)論如下：
　?。?）智能化開采將工人從危險(xiǎn)的采場(chǎng)解放到相對(duì)安全的巷道中甚至地面，是邁向煤礦本質(zhì)安全最重要的一次進(jìn)步。
　?。?）智能化開采提高了投入與產(chǎn)出比，節(jié)能安全，減人提效，是一次采煤產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命。
　?。?）通過研制智能化開采裝備，提升了我國機(jī)電制造業(yè)和智能控制的整體水平。
　?。?）掘支運(yùn)三位一體高效快速掘進(jìn)系統(tǒng)把傳統(tǒng)的掘進(jìn)、運(yùn)輸、支護(hù)等分步實(shí)施的工序，有機(jī)整合，整體運(yùn)行，有效解決了掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸?shù)耐竭M(jìn)行、連續(xù)作業(yè)問題，實(shí)現(xiàn)了掘錨平行作業(yè)、多臂同時(shí)支護(hù)、連續(xù)破碎運(yùn)輸、長壓短抽通風(fēng)和智能遠(yuǎn)程操控的高效一體化運(yùn)行，創(chuàng)造了煤巷掘進(jìn)速度的世界紀(jì)錄。
　?。?）我國煤礦智能化采掘技術(shù)尚處于起步階段，從技術(shù)、工藝和管理上還有許多未解決的問題，需要在傳感、監(jiān)測(cè)、控制、物聯(lián)網(wǎng)和開采智能機(jī)器人等方面加大研發(fā)力度。智能化采掘技術(shù)是實(shí)現(xiàn)我國煤礦轉(zhuǎn)型升級(jí)、減人提效的新技術(shù)，也是世界煤炭技術(shù)革命的新方向。

（來源：煤炭工業(yè)網(wǎng)）