我國煤炭掘進工作麵設備智能化水平雖逐步提升，但整體智能化水平要達到像綜采一樣少人無人，道阻且長。
山西省人民政府辦公廳日前印發《全麵推進煤礦智能化和煤炭工業互聯網平台建設實施方案》，明確提出加快煤礦智能化建設，構建煤炭工業智能化生態體係，到2027年，全省各類煤礦基本實現智能化。
以煤炭大省山西為代表，我國煤礦智能化建設近年來全麵提速，但煤礦掘進呈現地質條件複雜多變、掘進技術發展極不均衡、機械化和自動化程度低、用人多、事故多、環境差等特點，巷道掘進與支護成為煤礦自動化、智(zhi)能(neng)化(hua)建(jian)設(she)的(de)短(duan)板(ban)。業(ye)內(nei)專(zhuan)家(jia)一(yi)致(zhi)認(ren)為(wei)，我(wo)國(guo)煤(mei)炭(tan)掘(jue)進(jin)工(gong)作(zuo)麵(mian)設(she)備(bei)智(zhi)能(neng)化(hua)水(shui)平(ping)雖(sui)逐(zhu)步(bu)提(ti)升(sheng)，但(dan)整(zheng)體(ti)智(zhi)能(neng)化(hua)水(shui)平(ping)要(yao)達(da)到(dao)像(xiang)綜(zong)采(cai)一(yi)樣(yang)少(shao)人(ren)無(wu)人(ren)，道(dao)阻(zu)且(qie)長(chang)。
掘進與采煤技術發展不同步
我國煤礦每年新掘巷道1.3萬公裏，居世界第一，但條件複雜，岩層、煤層厚度和發育各不相同，斷層、陷落柱等不確定因素多。“相比采煤工作麵，巷道掘進與支護已成為煤礦自動化、智能化建設的短板。”中國工程院院士，中煤科工開采研究院有限公司黨委書記、董事長康紅普近日在煤炭技術裝備院士論壇上指出。
據記者了解，我國煤炭以井工開采為主，井工煤礦數量占比92%，產能占比82%，需要在井下開掘大量巷道，每年掘進巷道長度相當於地球直徑。同時，我國煤礦巷道還具有軟岩、強采動、大變形的特點，煤係沉積岩地層強度低、圍岩破碎、開采深度大。
“與綜采相比，掘進更是難點。掘進工序繁多，包含截割、支護、運輸、通風除塵、安全管控等工序，需要地質、安全、采礦、機電等多學科支撐。”國家能源集團神東煤炭公司智能技術中心黨委書記、主任崔亞仲指出，目前煤礦掘進麵臨掘進不能平行作業、自動化程度低、裝備能力不足、缺乏協同控製、安全保障薄弱、作業環境惡劣等六大痛點。
“目前，我國煤礦采煤、掘進機械化程度分別為85%、65%，全國雖已建成1000多個智能化采掘工作麵，但智能綜采發展迅速、快速迭代，事實上，掘進事實仍處於機械化階段，綜掘和綜采技術差距越來越大。”中國煤炭科工集團一級首席科學家王虹表示，綜掘平均月進尺僅180米，每個綜采麵平均月消耗巷道超過600米，全國煤礦掘進隊與綜采隊平均配比3.1：1，仍滿足不了綜采需求，嚴重製約煤炭安全高效生產。
掘進智能化需求迫切
“煤礦智能化發展對掘進和支護提出更高要求。”中國工程院院士、中國煤炭科工集團首席科學家王國法表示，智能快速掘進是煤礦智能化發展首先要突破的技術。
“我國煤礦井下掘進麵約有1.6萬個，掘進人員近100萬人，工作麵水、瓦斯、頂板、粉塵、衝擊地壓嚴重威脅人員安全。”王虹強調，智能快速掘進技術亟待與綜采智能化並駕齊驅，同時提高智能化快速掘進的常態化率。
wanghongjinyibujieshi，juejinzhinenghuaweizhihuikuangshanjianshetigongbukehuoquedezhicheng，zhuangbeinenglibaozhangshizhinenghuadeqiantihejichu，zhuangbeixujubeizugoudenenglichubei，genjushengchanyaoqiuhezhinengxitongjuecetigongxiangyingpipeidezhixingnengli，rucizhinenghuacainenggaoxiaopingwentuijin。“因此，掘進裝備應用場景要求其必須具有高可靠性，研究需從強基、固本、健康管理、決策維護四方麵突破，統籌裝備效能和可靠性指標，推動掘進裝備向高功率密度、高可靠性、智能化方向發展。同時，煤炭行業必須在掘進領域投入更大科研、製造、生產等力量，產學研用緊密結合。”
值得關注的是，當前我國智能掘進技術應用已取得部分成果。據崔亞仲介紹，神東煤炭集團已建成國內首套基於5G技術的連采機智能掘進係統，利用慣性導航、激光引導、光學測距等技術，實現采機自主行走、自動截割、遠程幹預控製等，在52個掘進工作麵建成5G網絡，實現全覆蓋。
分條件分步驟推進智能掘進
“麵對巷道掘進與支護自動化、智能化發展短板，必須針對我國不同地質條件，開展有針對性的集中攻關研究，形成不同形式的快速掘進、支護技術與裝備，使掘進與支護作業由依靠人工到全麵機械化，再到自動化、智能化，減人提效，保障安全。”康紅普指出。
王wang國guo法fa認ren為wei，發fa展zhan智zhi能neng快kuai速su掘jue進jin，要yao推tui進jin掘jue進jin工gong作zuo麵mian掘jue支zhi運yun工gong序xu全quan部bu機ji器qi人ren化hua，強qiang化hua精jing細xi化hua自zi動dong噴pen塗tu臨lin時shi支zhi護hu，全quan流liu程cheng錨mao索suo自zi動dong支zhi護hu，實shi現xian錨mao索suo支zhi護hu自zi動dong連lian續xu鑽zuan孔kong、自動噴藥，錨索推入、切斷和張拉等全工序自動化。
“我國煤礦巷道圍岩係件複雜多變，掘進技術裝備發展不均衡，巷道掘進與支護技術要實現支得住、支得快、支得省、少人化、環境好，應根據圍岩穩定性、可掘性、可鑽性、可錨性，分條件、分類別、分區城、分步驟發展掘進自動化、智能化。”康紅普表示。
根據地質條件，康紅普提出智能化掘進技術可分類發展。例如，在陝北、神東等具備穩定條件的礦區，可基本實現機械化，部分實現自動化，向智能化邁進，掘進月進尺速度在1500米至2000米，下一步發展方向是錨杆、錨索自動化施工技術，然後再提升自動化、智能化水平。在山東、淮南、平頂山條件較差的礦區，目前可主要以人工和機械施工為主，同時突破超前預測和加固技術、鑽錨注一體化錨杆錨索自動化施工技術。
