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【走进新国企·打卡新坐标】“煤海蛟龙”攻克世界级煤矿掘进难题

  《中国能源报》记者近日在国务院国资委新闻中心、中国新闻网联合主办的“走进新国企·打卡新坐标”活动上了解到,由中国煤炭科工集团太原研究院(以下简称“中国煤科太原研究院”)自主研发的我国首套“煤海蛟龙”掘支运一体化快速掘进系统,不仅可解决掘进、支护、运输不能平行作业的世界级难题,煤矿掘进工作效率还能提高2-3倍,人员同时减少2/3。目前,“煤海蛟龙”已销售近100套。未来,“煤海蛟龙”4.0版将进一步拓展市场,向非煤矿山领域迈进。

  走进中国煤科太原研究院“煤海蛟龙”快速掘进研制车间,呈现在眼前的是一个个超大“工程车”,这些有的是掘锚一体机,有的是锚杆转载机,有的是连续运输系统,有的是协同控制平台。

  “可伸缩的滚筒负责割煤,通过这几台机载的锚钻装置进行顶板和侧帮支护,保障人员和设备安全。割下来的煤块由这两个旋转的耙爪拨到中间的运输带上面,然后被运到后面的连续运输系统上,源源不断地运出井巷。系统各部分协同工作,完全解决了巷道掘进、支护、运输不能平行作业的世界级难题。”中国煤科太原研究院党委副书记、总经理宋德军向《中国能源报》记者介绍,“煤海蛟龙”实现了煤矿巷道掘支运一体化快速掘进。

  谈及“煤海蛟龙”研发的初衷,中国煤科首席科学家、“煤海蛟龙”总设计师王虹告诉《中国能源报》记者,巷道作为煤炭开采的先行基础工程,约占煤矿井下采掘工程量的70%-80%,而我国每年新掘巷道13000公里,相当于地球的直径,工程量位居世界第一。安全、高效的综合机械化采煤问题我国已基本解决,但与之对应的综合机械化巷道掘进仍比较落后,掘进、支护、运输无法平行作业,用人多、作业环境差,安全问题凸显,因此,研发攻关先进的掘进技术十分重要。

  为了攻克这个世界级难题,中国煤科太原研究院科研人员经过10年迭代创新,成功研制出适用多种地质条件的“煤海蛟龙”掘支运一体化快速掘进系列成套装备,并在2014年创造了煤巷掘进月进尺3088米的世界纪录。“经过技术不断迭代,如今,‘煤海蛟龙’4.0实现了半煤岩巷道和超大断面巷道的安全高效智能掘进,将煤矿掘进设备的自动化、智能化水平推向新高度。”中国煤科太原研究院软岩装备分院副院长张小峰接受《中国能源报》记者正常采访时表示。

  早在2012年,中国煤科的科研人员针对国内外现有掘进技术装备成巷速度慢、用工多、自动化程度低的问题,率先提出了掘进、支护、运输平行作业的构想,但由于国内煤矿地质条件复杂,关键核心元部件研发难度大,掘进技术发展缓慢。

  中国煤科太原研究院积极做出响应国家创新驱动战略,加强基础研究,攻克核心技术。先后投入数亿元资金,建设了涵盖机、电、液、智能控制的数十个试验系统。包括锚钻自动试验装置、截割试验装置、掘进设备可变坡道、防倾翻等诸多装置,这是国内唯一的先进试验装备,填补了国内空白。脉动材料疲劳试验机、软管寿命试验机和液压系统测试等装置都已达到世界先进水平。

  宋德军对《中国能源报》记者表示,如今,“煤海蛟龙”滚筒、控制管理系统等关键核心元部件均实现自主研发。“下一步,我们将从创新方面逐渐完备实验室,在原始创新上下功夫,逐步加强基础元部件研究,提高设备可靠性。”

  张小峰表示,我国煤矿巷道掘进工程自然条件差,地质情况复杂,有的矿井底板松软,重型设备极容易陷入。“煤海蛟龙”成套装备重达230余吨,其中单是掘锚一体机就重100多吨,导致其优势没办法发挥。“我们意识到单一设备不能包打天下,所以,开始研究个性化定制路线,按照每个客户需求因地制宜设计装备。”

  据了解,为适应不一样工况需求,科研人员开发了10多种掘锚一体机。比如,对顶板、底板和煤体“三软”特征的煤层,科研人员研发了小空顶距掘锚一体机,开发钻机平台前移技术,空顶距可达0.5米,首次实现三软煤层等复杂地质条件下巷道掘锚一体化快速施工。

  经过一直在优化,系统的适应性也极大提升。目前,“煤海蛟龙”已经实现从稳定围岩条件到复杂围岩条件的全覆盖,在不同地质条件应用已经近100套。

  陕西陕煤黄陵矿业公司一号煤矿总工程师王飞对《中国能源报》记者表示,以往,煤矿掘进支护采用锚杆机在井下人工操作,强度大、效率低,现场作业环境差,用了这套定制的全自动化新设备后,现场作业环境得到一定的改善。“我们一号煤矿为加速打造智慧化矿井,除了采掘系统实现全面智能化管理,井下瓦斯、水、顶板等灾害治理方面的装备也要逐步实现智能化。”

  谈及“煤海蛟龙”的发展前途,王虹向记者介绍,“煤海蛟龙”装备现在已延伸到露天煤矿开采,目前,科研人员正在努力研发拓展“煤海蛟龙”在非煤矿山、水利、隧道、公路等领域的应用。“未来,我们将研发一套能满足高产、高效、无人化生产工作面需求的‘煤海蛟龙’,将其打造成像核电站、高铁一样向世界展示中国的一张靓丽名片。”

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