“這是煤礦掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)，自動化程度相當(dāng)高，若司機誤碰了任何一個傳感器，整套系統(tǒng)都會停止運行，所以我們每日檢修變得異常重要。”盡管每日上班的沿途已進深秋，層林盡染，但技術(shù)工人邢江輝并沒有太多心情欣賞，滿腦子都是“煤海蛟龍”。

“煤海蛟龍”是中國自主研發(fā)的世界首套煤礦快速掘進成套裝備，徹底解決了煤巷掘進、支護、運輸不能平行作業(yè)的世界級難題。

第一財經(jīng)記者在中國煤炭科工集團太原研究院看到了這條高近3.8米、長達129米的白色“巨龍”，“龍頭”“龍身”“龍尾”可以組合，也可以分身，各具功能，尤其是“龍頭”的“鋸齒”螺旋鉆，一旦運行，瞬間可以“絞碎”煤炭。

“這套設(shè)備月進尺提升兩到三倍，可以有效緩解礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張，也為礦井騰出了更多的時間進行備采工作面瓦斯治理，為后期采煤提供更安全的保障。”陜煤集團黃陵礦業(yè)公司二號煤礦副總經(jīng)理張強表示。

在黃陵二礦復(fù)雜地質(zhì)條件下，“煤海蛟龍”曾創(chuàng)下煤巷掘進月進尺680米、日最高進尺34米的掘進紀錄。

根據(jù)2020年3月國家發(fā)改委等八部門聯(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》（下稱《指導(dǎo)意見》），到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化；到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化。由此，陜西、山西、山東等地相繼按照《指導(dǎo)意見》提出各自的目標(biāo)。

而要實現(xiàn)這些目標(biāo)，離不開智能化設(shè)備與體系。

“智慧礦山”有了雛形

“第一次見到‘煤海蛟龍’時，就像看到科幻電影里的星際物體，帶給我們的是視覺沖擊，是驚喜，難以想象。”作為一名1986年出生的技術(shù)工人，邢江輝此前鮮少接觸到國產(chǎn)智能化掘進設(shè)備，因為2012年，煤礦采掘機械裝備國家工程實驗室才通過驗收掛牌運行。

“上世紀八十年代前的煤炭開采領(lǐng)域，我國綜掘技術(shù)發(fā)展嚴重滯后于綜采技術(shù)，大型掘進機長期依賴國外進口。”“煤海蛟龍”總設(shè)計師、中國煤炭科工集團首席科學(xué)家王虹回憶道。

1982年，從中國礦業(yè)學(xué)院畢業(yè)的王虹被分配到煤炭科學(xué)研究總院太原分院。

畢業(yè)后，王虹曾在南方一家煤礦實習(xí)。一天下井到一半，他們就被強行勸回，后來才知道，井下掘進巷道發(fā)生塌方，5死13傷。王虹查了一下當(dāng)年煤礦事故死亡總?cè)藬?shù)，其中倒在掘進巷道上的工人，就占到了三分之一。

“那時就是人海戰(zhàn)役，一個掘進位用120人，用的是打眼放炮。”這對于剛畢業(yè)的的大學(xué)生而言是強烈的震撼，王虹當(dāng)時心想，如果要做裝備設(shè)計的話，一定會在掘進設(shè)備上下功夫。

10年的人才斷層，把以王虹為代表的第一批優(yōu)秀高材生迅速推到舞臺前。也源于研究院專家前期的研究積累，太原分院拿到了“八五”期間重點科技攻關(guān)項目“EBJ－160重型懸臂式掘進機”課題，王虹為副組長，之后又成為了組長。

但要解決“掘進機”支護、速度等問題，課題組可借鑒的經(jīng)驗并不多。在老一輩科學(xué)家的支持下，課題組通過千次實驗找到規(guī)律，建立了自己的標(biāo)準體系。

課題組花費了十多年的時間，解決了重型掘進機適應(yīng)狹長空間的小體積大功率傳動技術(shù)難題，同體積掘進機裝機功率提高60%，在同煤馬脊梁礦巖石硬度f8.8～10.9、巖石比例52%、平均斷面15平方米的條件下，月進尺從80米提高到280米，創(chuàng)國內(nèi)同類條件掘進進尺新紀錄。

1999年，“EBJ-160重型懸臂式掘進機”項目獲得了該年度國家科技進步獎二等獎。這也為中國煤科太原研究院后續(xù)發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。

20世紀末，王虹又帶領(lǐng)團隊投入到了更大的課題中——研發(fā)EBJ-120TP型掘進機。

每每提到EBJ-120TP型掘進機的研發(fā)歷史，王虹都會提到一個人，原平頂山一礦開拓區(qū)副區(qū)長蔡子章。蔡子章用過八個國家的掘進機，他把所有掘進機的優(yōu)缺點、工藝、工人的訴求一一告訴了研發(fā)團隊，這讓團隊知道研究方向以及動力。

為了體現(xiàn)雙方共同破解行業(yè)難題，解決掘進瓶頸，掘進機起名為TP（太原-平頂山）。“EBJ-120TP型掘進機”的成功也告訴中國煤礦工人，巷道是用掘進機打，而不是炮掘。

2000年年初，國內(nèi)首臺高普適性EBJ-120TP型掘進機研發(fā)成功，其截割巖性和斷面適應(yīng)性顯著提高，在平煤集團月進尺從平均195米提高到400米以上，達到了國內(nèi)外同類機型最好水平。EBJ-120TP型掘進機很快以進口三分之一的價格占領(lǐng)國內(nèi)外市場。該機還創(chuàng)造了單一型號掘進機應(yīng)用1500臺的世界紀錄，推動了掘進機全面國產(chǎn)化。

這些年來，王虹還帶領(lǐng)團隊開展了多項創(chuàng)新研究。其團隊開發(fā)的掘進技術(shù)裝備已在全國40個礦區(qū)成功應(yīng)用。

但在研發(fā)團隊的心中，未來的智慧礦山應(yīng)該是“井下無人、井上無煤”的場景。也就是說，礦山之下再不需要工人操作，所有的任務(wù)都由機器人進行，這樣一來再也不用擔(dān)心礦工的安全；而“井上無煤”即煤炭開采實現(xiàn)全流程封閉化，最大程度解決了煤炭能源另一隱患——污染問題，真正實現(xiàn)煤礦高效、綠色、安全開采。

2012年，煤礦采掘機械裝備國家工程實驗室掛牌運行后，其技術(shù)方向除了研發(fā)安全高效采掘技術(shù)與裝備外，又增加了煤礦采掘裝備智能化技術(shù)、煤礦智能化采掘裝備技術(shù)標(biāo)準等方向。

王虹帶領(lǐng)團隊又解決了“煤巷掘進、支護、運輸”不能平行作業(yè)的世界級難題，也就是“煤海蛟龍”，這讓“智慧礦山”有了雛形。

在地質(zhì)條件最佳的煤礦環(huán)境中，“煤海蛟龍”曾創(chuàng)造過穩(wěn)定圍巖條件下月進尺3088米的世界紀錄。

2016年，陜煤黃陵礦業(yè)公司就開始謀劃應(yīng)用智能化開采技術(shù)，并邀請專家開展前期論證工作，2017年開始在416工作面進行智能化開采技術(shù)工程實踐。“煤海蛟龍”最開始只是在穩(wěn)定圍巖條件下驗證成功，研發(fā)團隊更想在復(fù)雜的煤礦生產(chǎn)環(huán)境中嘗試。

2018年年底，歷經(jīng)近三年考察、論證、合作，黃陵二礦與中國煤科太原研究院簽約的“煤海蛟龍”交貨使用。

截至目前，二號煤礦共計完成10個智能化工作面回采任務(wù)，累計回采煤炭4912萬噸。二號煤礦智能采煤技術(shù)應(yīng)用后，單班作業(yè)人數(shù)由原來的20人減至9人，每個生產(chǎn)小班將節(jié)省11人，每日將節(jié)省人工22人，每年可節(jié)約人工總費用700萬元/面，回采工效由每工136噸提升至216噸。掘進方面，陸續(xù)建成4個智能掘進工作面，累計進尺17000米，智能成套掘進設(shè)備應(yīng)用后，單班作業(yè)人數(shù)由原來的18人減至5人，每個生產(chǎn)小班將節(jié)省13人，每日將節(jié)省人工26人，每年可節(jié)約人工總費用520萬元/面以上，月掘進效率提升至2.2倍。

“更為重要的是，它給我?guī)淼膶嵒?，我們的工資、獎金等收入全部加起來，一個月有3萬元左右。”邢江輝表示。

智能化還待常態(tài)化

值得注意的是，在國家近年來一系列相關(guān)政策的推進下，智慧煤礦建設(shè)擁有了較為成熟的政策基礎(chǔ)和規(guī)范指引。

2018年5月，國家標(biāo)準《智慧礦山信息系統(tǒng)通用技術(shù)規(guī)范》(GB/T34679-2017)正式頒布實施，標(biāo)志著我國智能化礦山建設(shè)真正落地。2019年，原國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》，明確將大力推動煤礦現(xiàn)場作業(yè)的少人化和無人化。

煤礦生產(chǎn)模式經(jīng)歷了純?nèi)肆?、機械化、設(shè)備數(shù)字化的發(fā)展階段，政策引導(dǎo)下向全面智能時代前行，生產(chǎn)效率、管控精細度都有望實現(xiàn)明顯提升。尤其是2020年八部門聯(lián)合印發(fā)了《指導(dǎo)意見》），提出到2025年，大型煤礦和災(zāi)害嚴重煤礦基本實現(xiàn)智能化；到2035年，各類煤礦基本實現(xiàn)智能化。

國家能源局數(shù)據(jù)顯示，截至目前，全國已累計建成智能化采煤工作面1043個、掘進工作面1277個，其中全國首批示范煤礦累計建成智能化采煤工作面363個、掘進工作面239個，涵蓋產(chǎn)能6.2億噸/年，單面平均生產(chǎn)能力達到500萬噸/年，智能化建設(shè)總投資規(guī)模近2000億元。

若以“煤海蛟龍”目前的銷售地圖作為一個視角來看的話，陜西、山西、內(nèi)蒙古以及一些沿海地區(qū)都有涉及，煤礦企業(yè)也很積極。

尤其是第一財經(jīng)記者從一家銷售設(shè)備公司了解到，其一年銷售額中，民企購買數(shù)量相對積極一些，國外市場的銷售額也表現(xiàn)不俗。

有證券機構(gòu)研究報告顯示，存量煤礦進行改造實現(xiàn)全面智能化單礦一般需要投資5億~10億元。新建煤礦建設(shè)智能化系統(tǒng)需在傳統(tǒng)機械設(shè)備投入的基礎(chǔ)上增加30%。

一家國有礦業(yè)集團相關(guān)負責(zé)人表示，這個數(shù)據(jù)還算比較客觀。“任何改造、升級肯定都是先從條件好的企業(yè)開始，礦業(yè)也不例外。”

記者采訪的幾位專家表示，現(xiàn)在智能化還不是常態(tài)化，常態(tài)化率缺少模型與數(shù)據(jù)。

“數(shù)據(jù)不到位，就形不成自動化，這要長期積累。我們未來幾年，要做的就是大規(guī)模的煤礦必須搞智能化模型，要不然就沒大腦。這是人命關(guān)天的事情，容不得半點虛假。”王虹表示。