來(lái)源：中國能源報

山西省人民政府辦公廳日前印發(fā)《全面推進(jìn)煤礦智能化和煤炭工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設實(shí)施方案》，明確提出加快煤礦智能化建設，構建煤炭工業(yè)智能化生態(tài)體系，到2027年，全省各類(lèi)煤礦基本實(shí)現智能化。

以煤炭大省山西為代表，我國煤礦智能化建設近年來(lái)全面提速，但煤礦掘進(jìn)呈現地質(zhì)條件復雜多變、掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展極不均衡、機械化和自動(dòng)化程度低、用人多、事故多、環(huán)境差等特點(diǎn)，巷道掘進(jìn)與支護成為煤礦自動(dòng)化、智能化建設的短板。業(yè)內專(zhuān)家一致認為，我國煤炭掘進(jìn)工作面設備智能化水平雖逐步提升，但整體智能化水平要達到像綜采一樣少人無(wú)人，道阻且長(cháng)。

掘進(jìn)與采煤技術(shù)發(fā)展不同步

我國煤礦每年新掘巷道1.3萬(wàn)公里，居世界第一，但條件復雜，巖層、煤層厚度和發(fā)育各不相同，斷層、陷落柱等不確定因素多?！跋啾炔擅汗ぷ髅?，巷道掘進(jìn)與支護已成為煤礦自動(dòng)化、智能化建設的短板?！敝袊こ淘涸菏?，中煤科工開(kāi)采研究院有限公司黨委書(shū)記、董事長(cháng)康紅普近日在煤炭技術(shù)裝備院士論壇上指出。

據《中國能源報》記者了解，我國煤炭以井工開(kāi)采為主，井工煤礦數量占比92%，產(chǎn)能占比82%，需要在井下開(kāi)掘大量巷道，每年掘進(jìn)巷道長(cháng)度相當于地球直徑。同時(shí)，我國煤礦巷道還具有軟巖、強采動(dòng)、大變形的特點(diǎn)，煤系沉積巖地層強度低、圍巖破碎、開(kāi)采深度大。

“與綜采相比，掘進(jìn)更是難點(diǎn)。掘進(jìn)工序繁多，包含截割、支護、運輸、通風(fēng)除塵、安全管控等工序，需要地質(zhì)、安全、采礦、機電等多學(xué)科支撐?！眹夷茉醇瘓F神東煤炭公司智能技術(shù)中心黨委書(shū)記、主任崔亞仲指出，目前煤礦掘進(jìn)面臨掘進(jìn)不能平行作業(yè)、自動(dòng)化程度低、裝備能力不足、缺乏協(xié)同控制、安全保障薄弱、作業(yè)環(huán)境惡劣等六大痛點(diǎn)。

“目前，我國煤礦采煤、掘進(jìn)機械化程度分別為85%、65%，全國雖已建成1000多個(gè)智能化采掘工作面，但智能綜采發(fā)展迅速、快速迭代，事實(shí)上，掘進(jìn)事實(shí)仍處于機械化階段，綜掘和綜采技術(shù)差距越來(lái)越大?！敝袊禾靠乒ぜ瘓F一級首席科學(xué)家王虹表示，綜掘平均月進(jìn)尺僅180米，每個(gè)綜采面平均月消耗巷道超過(guò)600米，全國煤礦掘進(jìn)隊與綜采隊平均配比3.1：1，仍滿(mǎn)足不了綜采需求，嚴重制約煤炭安全高效生產(chǎn)。

掘進(jìn)智能化需求迫切

“煤礦智能化發(fā)展對掘進(jìn)和支護提出更高要求?！敝袊こ淘涸菏?、中國煤炭科工集團首席科學(xué)家王國法表示，智能快速掘進(jìn)是煤礦智能化發(fā)展首先要突破的技術(shù)。

“我國煤礦井下掘進(jìn)面約有1.6萬(wàn)個(gè)，掘進(jìn)人員近100萬(wàn)人，工作面水、瓦斯、頂板、粉塵、沖擊地壓嚴重威脅人員安全?！蓖鹾鐝娬{，智能快速掘進(jìn)技術(shù)亟待與綜采智能化并駕齊驅?zhuān)瑫r(shí)提高智能化快速掘進(jìn)的常態(tài)化率。

王虹進(jìn)一步解釋?zhuān)蜻M(jìn)智能化為智慧礦山建設提供不可或缺的支撐，裝備能力保障是智能化的前提和基礎，裝備須具備足夠的能力儲備，根據生產(chǎn)要求和智能系統決策提供相應匹配的執行能力，如此智能化才能高效平穩推進(jìn)?！耙虼?，掘進(jìn)裝備應用場(chǎng)景要求其必須具有高可靠性，研究需從強基、固本、健康管理、決策維護四方面突破，統籌裝備效能和可靠性指標，推動(dòng)掘進(jìn)裝備向高功率密度、高可靠性、智能化方向發(fā)展。同時(shí)，煤炭行業(yè)必須在掘進(jìn)領(lǐng)域投入更大科研、制造、生產(chǎn)等力量，產(chǎn)學(xué)研用緊密結合?！?/span>

值得關(guān)注的是，當前我國智能掘進(jìn)技術(shù)應用已取得部分成果。據崔亞仲介紹，神東煤炭集團已建成國內首套基于5G技術(shù)的連采機智能掘進(jìn)系統，利用慣性導航、激光引導、光學(xué)測距等技術(shù)，實(shí)現采機自主行走、自動(dòng)截割、遠程干預控制等，在52個(gè)掘進(jìn)工作面建成5G網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現全覆蓋。

分條件分步驟推進(jìn)智能掘進(jìn)

“面對巷道掘進(jìn)與支護自動(dòng)化、智能化發(fā)展短板，必須針對我國不同地質(zhì)條件，開(kāi)展有針對性的集中攻關(guān)研究，形成不同形式的快速掘進(jìn)、支護技術(shù)與裝備，使掘進(jìn)與支護作業(yè)由依靠人工到全面機械化，再到自動(dòng)化、智能化，減人提效，保障安全?！笨导t普指出。

王國法認為，發(fā)展智能快速掘進(jìn)，要推進(jìn)掘進(jìn)工作面掘支運工序全部機器人化，強化精細化自動(dòng)噴涂臨時(shí)支護，全流程錨索自動(dòng)支護，實(shí)現錨索支護自動(dòng)連續鉆孔、自動(dòng)噴藥，錨索推入、切斷和張拉等全工序自動(dòng)化。

“我國煤礦巷道圍巖系件復雜多變，掘進(jìn)技術(shù)裝備發(fā)展不均衡，巷道掘進(jìn)與支護技術(shù)要實(shí)現支得住、支得快、支得省、少人化、環(huán)境好，應根據圍巖穩定性、可掘性、可鉆性、可錨性，分條件、分類(lèi)別、分區城、分步驟發(fā)展掘進(jìn)自動(dòng)化、智能化?！笨导t普表示。

根據地質(zhì)條件，康紅普提出智能化掘進(jìn)技術(shù)可分類(lèi)發(fā)展。例如，在陜北、神東等具備穩定條件的礦區，可基本實(shí)現機械化，部分實(shí)現自動(dòng)化，向智能化邁進(jìn)，掘進(jìn)月進(jìn)尺速度在1500米至2000米，下一步發(fā)展方向是錨桿、錨索自動(dòng)化施工技術(shù)，然后再提升自動(dòng)化、智能化水平。在山東、淮南、平頂山條件較差的礦區，目前可主要以人工和機械施工為主，同時(shí)突破超前預測和加固技術(shù)、鉆錨注一體化錨桿錨索自動(dòng)化施工技術(shù)。