文/馬永奎 杜 鵬 高曉邦

2022年12月5日，涌鑫沙梁煤礦首套智能快掘裝備入井，不到兩個月的時間便創(chuàng)造了單日進尺50米的最高紀(jì)錄；2023年4月25日，更是取得了全巖巷單日掘進10.4米的成績，日進尺37米已成常態(tài)。這套裝備經(jīng)過迭代升級后，在袁大灘煤礦也“大顯身手”，多次刷新了歷史掘進紀(jì)錄。

從一枝獨秀到多點開花，成功從來不是一蹴而就的。曾幾何時，在地質(zhì)條件、掘進設(shè)備和施工組織管理等因素的綜合影響下，采掘接替緊張一度成為陜煤集團榆北煤業(yè)公司所屬礦井的“心病”。

破局：打破壁壘，讓掘進走在采煤前面

一直以來，煤炭行業(yè)在采煤技術(shù)工藝迭代升級方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于掘進，掘進巷道準(zhǔn)備滯后于回采速度；在自動化、智能化裝備方面，掘進裝備研發(fā)投入不足，導(dǎo)致“采掘失衡”問題進一步加劇。

面對采掘失衡難題，煤炭企業(yè)不得不組建更多的掘進隊伍來滿足采煤需求，但不服輸?shù)挠鼙比诉x擇蹚出一條新路子，向“采掘失衡”發(fā)起挑戰(zhàn)。

全國首套智能快速掘錨成套裝備、世界首套大斷面護盾式掘進機器人系統(tǒng)、快速掘進成套裝備……從2019年至2021年，榆北煤業(yè)公司聯(lián)合中國礦業(yè)大學(xué)、西安科技大學(xué)、鐵建重工等6家單位組建了協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟，通過進行以“掘錨同步、立體交叉、平行作業(yè)、快速推進”為特點的工藝優(yōu)化及技術(shù)改革，相繼形成了3類適用不同地質(zhì)條件的快掘成套裝備，突破了掘進從機械化、自動化向智能化的飛躍，創(chuàng)造了單巷91米/日、2020米/月的最高紀(jì)錄，月單進1500米已成常態(tài)，徹底解決了傳統(tǒng)煤礦“采煤快，掘進慢”的問題。

由榆北煤業(yè)制定的團體標(biāo)準(zhǔn)《煤礦巷道掘進機器人系統(tǒng)》《煤礦智能化快速掘進工藝標(biāo)準(zhǔn)》等多項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為發(fā)展煤礦快速掘進成套裝備與關(guān)鍵技術(shù)，提高掘進智能化水平貢獻了榆北方案和榆北智慧，為同類型地質(zhì)條件下礦井巷道掘進提供了可借鑒、可復(fù)制的智能快掘方案?！坝苌竦V區(qū)大斷面煤巷快速掘進關(guān)鍵技術(shù)裝備”項目被中國煤炭工業(yè)協(xié)會評為2021年度科學(xué)技術(shù)一等獎，榆北快掘再次成為行業(yè)焦點，更為煤炭行業(yè)掘進設(shè)備的自動化、智能化轉(zhuǎn)型升級提供了大量的科學(xué)依據(jù)和實踐經(jīng)驗。

2022年3月，陜煤集團發(fā)布《關(guān)于調(diào)整榆林地區(qū)部分煤炭企業(yè)管理體制的通知》。由榆北煤業(yè)公司新接手管理的涌鑫礦業(yè)安山煤礦、沙梁煤礦，中能煤田袁大灘煤礦三對礦井地質(zhì)條件更為復(fù)雜，尤其是采掘失衡已成為制約其高質(zhì)量發(fā)展的重要因素。

謀變：復(fù)雜條件是問題，也是課題

放眼整個煤炭行業(yè)，掘支運一體化快速掘進技術(shù)最初只是在穩(wěn)定圍巖條件下驗證成功，能否在復(fù)雜地質(zhì)條件煤礦成功應(yīng)用，任何人都不敢肯定。體制調(diào)整后，榆北煤業(yè)將目光投向了智能化快速掘進領(lǐng)域，開啟了復(fù)雜地質(zhì)條件下快速掘進技術(shù)的探索之路。

在榆北煤業(yè)公司常務(wù)副總經(jīng)理趙炳文看來，經(jīng)歷體制調(diào)整后的新榆北開發(fā)復(fù)雜地質(zhì)條件下的智能快掘裝備順應(yīng)天時、地利、人和?！啊鞎r’是榆北黨政建設(shè)智能礦井、智慧礦區(qū)的初心，矢志不渝對快掘的大力支持；‘地利’為榆北煤業(yè)之前一系列快掘裝備的成功應(yīng)用，極大地增強了大家對快掘裝備的信心；‘人和’便是榆北在多年來苦研快掘歷程中打造出一支成熟的技術(shù)團隊。”

回歸現(xiàn)狀，涌鑫沙梁煤礦所處地質(zhì)條件更為復(fù)雜，采掘失衡更為嚴(yán)重，曾一度讓這座礦井舉步維艱。

“煤層較薄、夾矸較多、小斷層頻繁、巷道起伏非常大，并且順槽掘進長度較短，最長為1000米，最短則僅為300多米；傳統(tǒng)快掘系統(tǒng)設(shè)備較多，安裝周期長，頻繁搬家倒面會讓掘進效率大打折扣?！笨炀驁F隊負(fù)責(zé)人王劍認(rèn)為，采掘作業(yè)的不連續(xù)性以及員工高強度的體力勞動成為了制約沙梁煤礦采掘平衡的“腸梗阻”。

這主要是因為煤礦在接續(xù)工作面掘進中，通常采用兩套裝備和兩支隊伍分別在膠運順槽和回風(fēng)順槽同時施工，最后完成切眼貫通的工藝。“是否可以用更簡潔高效的‘環(huán)繞式’掘進工藝，僅用一支隊伍、一套裝備實現(xiàn)從膠運順槽到切眼再到回風(fēng)順槽一次成巷？”從理論上講，這個方案是榆北第四類快掘裝備問世的“先遣圖”，也是實現(xiàn)減人提效的“最優(yōu)解”。

進擊：思路決定出路，態(tài)度決定結(jié)局

體型過大是制約快掘裝備完成90°轉(zhuǎn)彎最主要的瓶頸，也是榆北快掘發(fā)展中最難啃的“硬骨頭”。

實現(xiàn)“環(huán)繞式”掘進看起來就像天方夜譚。

“對癥下藥，量體裁衣。體型過大，咱們就想辦法讓其輕裝上陣?！蓖七M會上，王劍斬釘截鐵地說道。說干就干，對接廠家、派駐技術(shù)骨干蹲點、出方案、改設(shè)計……極簡高效、去雜留真的創(chuàng)新理念在新裝備應(yīng)用中發(fā)揮到了極致。

思路決定出路?？炀驁F隊根據(jù)沙梁煤礦的實際情況，將傳統(tǒng)快掘裝備“掘錨一體機+錨桿臺車+橋式轉(zhuǎn)載機”成套方案優(yōu)化為“掘錨一體機+履帶式自移機尾”配置，對原本安裝在自移機尾兩側(cè)的控制閥、傳感器、電控箱等電氣設(shè)備進行改造、移位，裝備的長度與寬度大幅縮減。定制化的新裝備結(jié)構(gòu)更簡單、故障率更低、性能更優(yōu)越，除了具備傳統(tǒng)裝備“掘—支—錨—運”一體化平行作業(yè)、集中控制、一鍵啟停等功能，且轉(zhuǎn)彎半徑僅需5.5m×5.5m，可實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)彎掘進。

突破“環(huán)繞式”掘進工藝的另一道難關(guān)便是皮帶運輸系統(tǒng)。傳統(tǒng)皮帶輸送機由于轉(zhuǎn)彎半徑過大，需要在每個拐彎處增設(shè)轉(zhuǎn)載點與皮帶來完成運輸。為此，沙梁煤礦引進了轉(zhuǎn)彎式皮帶輸送機，可實現(xiàn)0°至360°轉(zhuǎn)彎角度的任意調(diào)控。該設(shè)備投用后，改變了以往多部輸送機搭接的運輸方式，減少了皮帶機布置數(shù)量，降低了轉(zhuǎn)載點帶來的揚塵，實現(xiàn)了井下運輸工藝的技術(shù)革新。

“新工藝和新裝備投入后，單班作業(yè)人員從14人減少到10人，安裝回撤工期從15天縮短至7天，安裝準(zhǔn)備巷道減少50米，掘進效率提高近3倍，搬家倒面次數(shù)大幅減少，作業(yè)勞動強度明顯降低。”掘進隊長賀帥表示。

2023年6月，在“環(huán)繞式”掘進工藝的加持下，原本需要兩支隊伍、兩套裝備同時施工的沙梁煤礦144205工作面準(zhǔn)備巷道，僅用一支隊伍、一套裝備便完成貫通，且比預(yù)計工期縮短75天，實現(xiàn)了智能快掘一次安裝、工作面巷道一次成型的目標(biāo)，“人—機—環(huán)—管”融合度也變得更高。

崛起：是技術(shù)迭代，更是思維革命

2023年3月31日，中能袁大灘煤礦首套半煤巖智能快速掘進裝備披紅掛彩，現(xiàn)場禮炮齊鳴、掌聲雷動。

有了之前的成功經(jīng)驗，榆北煤業(yè)在與沙梁煤礦有著相似復(fù)雜地質(zhì)條件的袁大灘煤礦也引進了快掘裝備?！霸鬄┟旱V的掘進裝備可謂是復(fù)刻‘加強版’，電機功率從340千瓦增加到540千瓦?！蓖鮿Ρ硎荆撗b備機身穩(wěn)定系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等都進行了升級改造，性能更優(yōu)越，在復(fù)雜地質(zhì)條件的適用性更強，加之派駐4名技術(shù)人員到沙梁煤礦進行為期3個月的學(xué)習(xí)，讓袁大灘快掘裝備用起來更加得心應(yīng)手。

試運轉(zhuǎn)不到一個月，該套裝備在袁大灘煤礦綜掘一隊11207掘進工作面單日進尺就突破20米，創(chuàng)造了袁大灘煤礦在半煤巖巷道中智能快掘試生產(chǎn)期間單班進尺的最高紀(jì)錄。7月，該工作面單月進尺達到630米，再次實現(xiàn)新突破。

嘗到了快掘帶來的甜頭后，榆北煤業(yè)為中能袁大灘煤礦量身打造的第二套、第三套快掘裝備已提上了日程。此套裝備無論是從掘支平行作業(yè)、智能化配備，還是從除塵工藝、滾筒材質(zhì)等方面，都進行了全面優(yōu)化，為袁大灘煤礦實現(xiàn)千萬噸級產(chǎn)能夯基提速?？梢灶A(yù)見，經(jīng)歷再次迭代升級的快掘裝備必定會厚積薄發(fā)、大放異彩。

當(dāng)下，承載著再造一個新榆北的歷史使命，榆北煤業(yè)挖潛發(fā)力，持續(xù)做優(yōu)存量，重點圍繞產(chǎn)能釋放，加快三對礦井智能化超長工作面和智能快掘建設(shè)，科技創(chuàng)新整體實力實現(xiàn)從量的積累向質(zhì)的飛躍、從點的突破到面的提升。

一個新榆北正在崛起！