“工欲善其事，必先利其器”。近日，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院研制的以掘錨一體機(jī)為龍頭的高階智能化快掘系統(tǒng)，助力陜煤集團(tuán)檸條塔煤礦S1208膠運(yùn)順槽實(shí)現(xiàn)了同S1208排水措施巷的精準(zhǔn)貫通，煤科重器與高效生產(chǎn)組織有機(jī)銜接，為打造高標(biāo)準(zhǔn)的巷道精品工程邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。
　　這條6015米的施工巷道，是檸條塔煤礦今年掘進(jìn)計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目，巷道設(shè)計(jì)為大斷面矩形，掘?qū)?米，掘高4.1米。太原研究院針對(duì)其所在煤層的地質(zhì)條件與巷道實(shí)際情況，研制以大采高掘錨一體機(jī)為龍頭，以智能控制系統(tǒng)為中樞，錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)、可彎曲皮帶機(jī)和邁步式自移機(jī)尾為后配套的高效裝備系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了掘、支、運(yùn)、通、控各個(gè)環(huán)節(jié)的高效運(yùn)行。單機(jī)智能功能拓展與系統(tǒng)智能功能有效集成、智能高精度導(dǎo)航系統(tǒng)通過高速無線通信網(wǎng)絡(luò)完成快掘系統(tǒng)厘米級(jí)定位定向。在優(yōu)質(zhì)高效的生產(chǎn)組織下，以月進(jìn)千米以及千米巷道精準(zhǔn)貫通的優(yōu)異表現(xiàn)，為我國(guó)礦山巷道掘進(jìn)智慧賦能、提質(zhì)加速。
　　近年來，隨著智能化礦井建設(shè)的大幕拉開，山西、山東、內(nèi)蒙古、陜西、河南等省相繼出臺(tái)了煤礦智能化建設(shè)實(shí)施方案。自動(dòng)定向及導(dǎo)航、巷道斷面自動(dòng)截割成形技術(shù)被列為智能化掘進(jìn)裝備的一項(xiàng)基本要求。但由于煤礦掘進(jìn)工作面環(huán)境惡劣、掘進(jìn)工藝復(fù)雜，且掘進(jìn)裝備工作時(shí)存在低頻大幅度振動(dòng)及晃動(dòng)等狀況，如何精準(zhǔn)定位導(dǎo)航，一直是制約掘進(jìn)裝備智能化的世界性難題。太原研究院長(zhǎng)期致力于挖掘制約井下智能化掘進(jìn)裝備的難點(diǎn)痛點(diǎn)，專注于構(gòu)建掘進(jìn)裝備導(dǎo)航定位全方位解決方案，攻克了井下封閉空間掘進(jìn)裝備組合導(dǎo)航定位、自動(dòng)截割作業(yè)規(guī)劃與控制等關(guān)鍵技術(shù)難題。太原研究院采用高精度慣性導(dǎo)航技術(shù)，融合光學(xué)測(cè)量、機(jī)器視覺等多感知技術(shù)，提出適應(yīng)性修正算法及補(bǔ)償方案。從控制元件、評(píng)估算法等多層次提升導(dǎo)航定位系統(tǒng)的性能，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)裝備厘米級(jí)定位及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)自主修正，具有無輔助導(dǎo)航源條件下航向角、姿態(tài)角保持精度高、高精度自對(duì)準(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)。該導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，可提升工作面綜合掘進(jìn)效率20%以上，每個(gè)生產(chǎn)班可減少1-2人。同時(shí)，積極開展技術(shù)迭代，第二代掘進(jìn)裝備導(dǎo)航系統(tǒng)，校準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)較上代縮短60%以上，導(dǎo)航精度提高10倍以上，極大提高煤礦掘進(jìn)智能化水平及掘進(jìn)工作效率，確保了作業(yè)安全。
　　自主研發(fā)的智能掘進(jìn)自主導(dǎo)航系統(tǒng)，在國(guó)能集團(tuán)、陜煤集團(tuán)、山西焦煤集團(tuán)等煤礦快掘裝備上得到了廣泛應(yīng)用，在多個(gè)煤礦導(dǎo)航指引連續(xù)進(jìn)尺突破3000米，并成功實(shí)現(xiàn)了掘錨一體機(jī)規(guī)劃截割開采，斷面成型精度與預(yù)定軌跡偏差達(dá)到厘米級(jí)，真正解決了煤礦采掘裝備截割定位難題，助力煤礦實(shí)現(xiàn)智能化掘進(jìn)。每當(dāng)談?wù)撨@套導(dǎo)航系統(tǒng)，掘錨一體機(jī)司機(jī)師傅們都會(huì)開心地說：“自使用掘進(jìn)導(dǎo)航系統(tǒng)以來，我們?cè)僖膊粨?dān)心掘錨一體機(jī)掘偏了，巷道成型質(zhì)量比原來也好，真是給掘錨一體機(jī)安裝了一個(gè)‘瞄準(zhǔn)鏡’！”
　　掘進(jìn)智能化集中控制系統(tǒng)搭載了從工作面到地面全線覆蓋的視頻監(jiān)控及全線覆蓋的語音交互系統(tǒng)，這讓快速掘進(jìn)裝備擁有了“一雙慧眼”與“一雙聰耳”，集群設(shè)備多信息融合網(wǎng)絡(luò)讓設(shè)備擁有了傳輸神經(jīng)，高精度傳感器與三維人機(jī)交互界面讓設(shè)備擁有了感知覺，當(dāng)然這都離不開程序算法的核心智慧。操作人員只需根據(jù)人機(jī)交互界面在井下集控中心和地面調(diào)度面板遠(yuǎn)程操作，便可實(shí)現(xiàn)全流程不超過1分鐘的成套設(shè)備一鍵煤流啟停，還可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)設(shè)備的自動(dòng)規(guī)劃截割、設(shè)備之間行走位置的準(zhǔn)確協(xié)同控制。此外，掘進(jìn)設(shè)備的自主導(dǎo)航與姿態(tài)控制、輔助錨護(hù)、聯(lián)機(jī)閉鎖等多樣化功能均融合于設(shè)備自動(dòng)作業(yè)過程中。掘進(jìn)工作面的成套設(shè)備采用該系統(tǒng)后可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)全流程的自動(dòng)化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)的安全性和可靠性。
　　掘進(jìn)智能化集中控制系統(tǒng)的研發(fā)應(yīng)用融合了大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)與理念。近年來，煤礦智能化建設(shè)已經(jīng)成為煤炭行業(yè)的發(fā)展方向，也成為未來煤礦生產(chǎn)的必然趨勢(shì)，掘進(jìn)智能化集中控制系統(tǒng)作為其中的一部分，為煤礦生產(chǎn)的無人化少人化操作夯實(shí)了基礎(chǔ)，也為傳統(tǒng)的煤機(jī)裝備進(jìn)行了賦能。未來，隨著數(shù)字孿生、人工智能等技術(shù)的大力發(fā)展，各行業(yè)的通力合作，相信掘進(jìn)智能化集中控制系統(tǒng)的功能也必將更加豐富，用技術(shù)解放工人的夢(mèng)想也必將實(shí)現(xiàn)，煤礦行業(yè)的發(fā)展也必將邁上新的臺(tái)階。
　　作為我國(guó)煤機(jī)高端裝備研發(fā)的排頭兵，中國(guó)煤科太原研究院以引領(lǐng)國(guó)家煤機(jī)產(chǎn)業(yè)科技進(jìn)步為己任，致力于徹底解決各類圍巖條件下煤巷高效快速掘進(jìn)問題。太原研究院快速掘進(jìn)成套裝備已在晉陜蒙等全國(guó)30多家大型煤炭生產(chǎn)企業(yè)推廣應(yīng)用，締造了穩(wěn)定圍巖條件月進(jìn)3000米級(jí)、中等穩(wěn)定圍巖月進(jìn)2000米級(jí)、復(fù)雜圍巖月進(jìn)800米級(jí)的多種地質(zhì)條件成功應(yīng)用案例，創(chuàng)造了煤巷月進(jìn)尺3088米的世界紀(jì)錄，市場(chǎng)占有率連續(xù)多年國(guó)內(nèi)第一。與原有掘進(jìn)方法相比，掘進(jìn)速度提高3倍左右，作業(yè)人員減少三分之二，有效緩解了采掘失衡，實(shí)現(xiàn)我國(guó)巷道掘進(jìn)技術(shù)與裝備從“跟跑”為主向“領(lǐng)跑”為主、價(jià)值鏈中低端向價(jià)值鏈中高端轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)煤礦掘進(jìn)技術(shù)與裝備的發(fā)展方向。
　　2020年3月，由國(guó)家八部委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確提出要重點(diǎn)突破智能快速掘進(jìn)的要求，太原研究院積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，深入貫徹落實(shí)中國(guó)煤科“1245”總體發(fā)展思路，高舉智能引領(lǐng)的旗幟，抓住煤礦智能化發(fā)展機(jī)遇，依托國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大型礦井綜合掘進(jìn)機(jī)器人”項(xiàng)目，發(fā)揮自身的裝備和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，完成了智能掘進(jìn)裝備技術(shù)的頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)工作，圍繞以掘進(jìn)機(jī)、連采機(jī)、掘錨一體機(jī)為龍頭的三大類成套裝備構(gòu)建了對(duì)應(yīng)的智能掘進(jìn)系統(tǒng)。經(jīng)過多輪的技術(shù)實(shí)踐與迭代升級(jí)，目前太原研究院的智能快掘系統(tǒng)逐漸趨于成熟，自動(dòng)化和智能化功能不斷豐富，并進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范工作，不同配套型式的智能快掘系統(tǒng)已經(jīng)在內(nèi)蒙古、陜西、山西等多個(gè)省份智能礦井投入使用，得到了大量用戶的青睞。
　　煤礦掘進(jìn)裝備的智能化、無人化工程是一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，目前雖然取得了階段性成果，但是距離真正實(shí)現(xiàn)無人掘進(jìn)工作面，還存在著多項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)，中國(guó)煤科太原研究院將繼續(xù)緊跟煤礦智能化建設(shè)步伐，努力攻關(guān)核心技術(shù)，提高智能快掘系統(tǒng)質(zhì)量，為煤機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)賦能增效，為煤礦智能建設(shè)添磚加瓦。
　　士不可以不弘毅，任重而道遠(yuǎn)。國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)對(duì)我國(guó)煤炭行業(yè)變革和企業(yè)發(fā)展提出新的要求，太原研究院順應(yīng)潮流、勇于探索，有信心構(gòu)建一條技術(shù)創(chuàng)新、智能引領(lǐng)、合作共贏的新型綠色發(fā)展之路，實(shí)現(xiàn)高端煤機(jī)裝備智能制造的邁步跨越。