图为煤海蛟龙“龙头”。 中国煤科太原研究院/供图

《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。

解决巷道掘进世界级难题

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，彻底解决了巷道掘进、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》记者采访时表示。

加强关键核心技术攻关

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、软管寿命试验机以及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，我们将从创新方面不断完善实验室，在原始创新上下功夫，进一步加强基础元部件研究，提高设备可靠性。”

因地制宜满足装备需求

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，导致其优势无法发挥。“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，根据客户需求因地制宜设计装备。”

据了解，为适应不同工况需求，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。

经过不断优化，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”的发展前景，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。”

【责任编辑：石运来】