創新蝶變 智慧賦能
——智能快掘新模式為煤炭行業提供“陜煤榆北方案”

文/楊景麟

“南美洲熱帶雨林中的一只蝴蝶，偶爾扇動幾下翅膀，可以在兩周以后引起美國得克薩斯州的一場龍卷風。”這便是著名的“蝴蝶效應”。

巧合的是，源于一次關于煤礦巷道掘進的“理念振翅”，也引起了煤炭行業掘進裝備工藝的“顛覆效應”，打造出了陜煤榆北智能快掘“行業范本”，這個過程正如蝴蝶沖破卵蛹，振動雙翅，悄無聲息卻在“刻意間”改變了榆北，也為整個煤炭行業的創新發展史寫下濃墨重彩的一筆。

初心源自于“我們得做些什么”

“面對如此好的賦存條件，我們有必要更有義務得做些什么。”帶著這樣的初心，榆北人向著長期困擾煤炭行業的“采掘失衡”難題發起了挑戰。

一直以來，煤炭行業在采煤技術工藝迭代升級方面遠遠領先于掘進，掘進巷道準備滯后于回采速度；在自動化、智能化裝備方面，掘進裝備研發投入不足，導致“采掘失衡”問題進一步加劇。

面對采掘失衡問題，煤炭企業不得不組建更多的掘進隊伍來滿足采煤需求，但不服輸的榆北人選擇蹚出一條充滿挑戰的新路子——打破行業壁壘，讓掘進走在采煤前面。

從“掘進”到“快掘”，一字之差，不只是速度的提高，更意味著要從“理論、裝備、工藝、標準”上全面突破。

柳暗花明又一村。2017年，正為如何推進掘進高效化發愁的陜煤榆北決策者，了解到陜煤集團陜北礦業神南產業公司引進了一臺掘錨一體機，其所帶來的“掘錨同步”先進理念，猶如黑夜中的一簇星火，吸引了他們的目光，看到希望的他們當即決定引進該設備并在所屬小保當公司投入應用。

但，這第一口螃蟹的美味，并不是那么容易享受的。

“這套設備因為自身設計存在缺陷，加之井下復雜地質環境影響等一系列問題，經歷三個多月，只掘進了170米，沒有發揮出預期效果，可以說失敗了。”時任榆北煤業公司總經理石增武說道，“我們始終認為失敗并不可怕，要是停止，才是對初心的最大褻瀆。”

“變則通，通則久”。半年后，不折不撓的榆北人總結經驗教訓，頂著外界壓力和質疑做出了“再試一次”的決定。在第一套失敗的基礎上，經過調研論證，進行了60余項技術和設備改造，智能快掘成套裝備1.0版帶著所有人的期待下井了……

但事與愿違，截割大塊無法破碎、轉載點堵煤、連續運輸、錨桿鉆孔角度等問題，成為了新的“絆腳石”。面對難題，快掘科研攻關團隊夜以繼日地反復改進。新設破碎裝置，解決了外運問題，增加泡沫除塵、可升降鏟板、自動導航等系統，形成了集探、掘、支、運于一體，較為成熟的機械化程度更高的快掘成套裝備2.0版。再次投入試驗后，取得了初步成效，實現了“掘錨同步”，創造了單巷日進91米、月單進2020米的陜煤集團最高紀錄。如今，月成巷1500米掘進進尺成為常態，準備采煤工作面時間較傳統掘進縮短了60%，生產班人數減少了50%。

隨著快掘團隊和裝備的不斷磨合，掘進進尺日漸提升，“解決采掘失衡”迎來了第一縷曙光。但榆北快掘團隊并不滿足于此，因為他們堅信，智能化才是徹底解決采掘失衡、實現安全生產的關鍵。

2020年10月，智能化快掘成套裝備3.0版應運而生，“更智能”成為該套設備最強標簽。該套設備僅五人就能完成“掘—鋪—支—破—運”一個循環的正規作業，實現了高精準機身定位導航、永久支護緊跟迎頭、6000米超長距離膠帶機連續不停機自動延伸等功能，創造性地破解了煤炭行業“采掘失衡、接續緊張”難題。

榆北緣何能做到？

2021年6月，對榆北人來說，格外難忘。成果鑒定會上，榆北首創的智能快掘系統，以“破解采掘失衡、解決同步支護”的重大突破，被鑒定為國際領先。

榆北快掘技術取得突破，他們緣何能做到？榆北人用一場場生動實踐，給出了答案——敢想敢改。

“敢想”源于初心堅定。榆北決策者和快掘攻關團隊始終認為現有裝備與快掘技術不相適應，傳統裝備自動化程度低、系統不協調、掘支不同步、勞動工序復雜、設備效能無法充分發揮，只有敢于打破思維定式，立足自主創新，走自動化、智能化、少人化發展之路，才是煤礦掘進的唯一出路。

“敢改”源于底氣十足。“在國內外快掘設備引進后，要用，就得自己改，哪怕失敗，也要試一試。”實踐證明，這條路，蹚對了！

榆北快掘團隊成功建立了大斷面煤巷快速掘進結構模型，提出了快速掘進支護原理；研發出“掘—鋪—支—破—運”一體化平行作業成套裝備，解決了精準導向、自適應截割、自動化錨桿支護、高強度臨時支護、連續運輸、高效除塵等關鍵技術難題；優化頂幫錨桿空間布置、施工順序，實施“掘—支—運”平行作業工藝，形成了榆北快速掘進工法，實現了大斷面煤巷快速掘進。

如今，陜煤榆北快掘成果已在陜西榆林、山西臨汾、呂梁、內蒙古鄂爾多斯等多個礦區30余對礦井應用，得到了煤炭企業的一致好評，推廣應用前景廣闊。

2021年2月，榆北快掘項目制定團體標準《煤礦智能化快速掘進工藝標準》（T/ZKJXX 00013-2021）正式發布，讓榆北實踐成為行業中可復制、可借鑒、可推廣的新范本。同年12月，榆北煤業公司“榆神礦區大斷面煤巷快速掘進關鍵技術裝備”項目，被中國煤炭工業協會評為2021年度科學技術一等獎，榆北快掘再次成為行業焦點。

踐行“要進尺但更要安全”承諾

“要進尺，但我們更要安全”。心懷“人民至上、生命至上”的安全理念，榆北領導者向全體員工許下了承諾。

陜煤榆北煤業公司主要負責人指出，“盡最大的可能，把一些危險性系數比較高的、災害比較嚴重的、勞動強度比較大的作業崗位，全部用機器人換下來。”正是帶著這樣的使命，榆北人即使在智能快掘工藝裝備行業領先的前提下，也沒有停止探索。

2020年9月，在陜西煤業的主導下，榆北煤業聯合西安科技大學、西安煤機廠等單位，研發生產的護盾式智能掘進機器人系統在小保當公司進行工業性試驗。

護盾式掘進機器人全長14.5米，由截割滑臺、前后盾體、操作臺及液壓系統和電氣系統組成，完成掘進割煤后，整機“邁步式”向前行走。在小保當公司井下掘進現場，當巷道掘進從“人海戰術”升級為“智能遙控”，最直觀的感受是設備變大了，進尺提升了，人卻減少了。僅需四個月即可完成一條長度達6000米的巷道掘進，每條順槽施工可節省人工等成本費用約1160萬元，最多需八人就能讓工效提高三倍以上。

如果說快掘成套設備從無到有是“破蛹”時刻，那么少人則安正是“振翅”遠飛的目標。而如何盡可能地通過提升設備智慧化程度，達到“人減，進尺不減、效率不降”的目標，則是榆北下一階段智能快掘的突破方向。

傳承“只爭唯一”的信念

“未來，我們將繼續致力于智能快掘關鍵技術及裝備的研發，為我國煤礦智能化建設貢獻陜煤力量。”2021年10月，石增武代表陜煤榆北煤業公司匯報“榆神礦區大斷面煤巷快速掘進關鍵技術與裝備”項目時說道。

粗糲能甘，紛華不染。對榆北快掘團隊來說，不論是智能快掘成套裝備的迭代升級，還是護盾式掘進機器人的成功應用，抑或是對“洋設備”的大膽改造，在改設備的同時也是在改造他們自己。正如石增武所說：“榆北煤業必須組建一支自有的高素質掘進隊伍，才能掌握礦井生產的主動權。”

帶著這樣的使命，2019年1月，曹家灘公司智能快掘科研團隊成立，肩負做好公司智能化快掘成套裝備的使用和改造任務。該團隊現有員工140人，平均年齡只有31歲，均是來自生產、機電、地質等方面的高學歷高素質技能人才。小保當公司則以高素質大學生為基礎，抽調區隊熟練技術骨干，共同組成了智能快掘技術攻關團隊，聯合高端制造商、國內專業院校，共同針對掘進成套設備進行技術升級。

未來，物聯網集成、輔助工序自動化等關鍵技術，將會成為智能快掘成套裝備的最強助力，“一次成巷”也將在榆北成為現實，“榆北快掘標準”將再一次領跑行業。