在地下千米深處，煤海翻涌。一臺100多米長的“鋼鐵巨龍”自主完成掘進、支護、運輸全流程作業(yè)，全程僅需6人輔助操控。與此同時，在煤礦智能綜掘與綠色開采裝備山西省重點實驗室里，科研人員正緊盯屏幕，通過三維可視化平臺，實時查看煤礦井下設(shè)備的掘進進度、設(shè)備狀態(tài)及周邊環(huán)境數(shù)據(jù)。

煤炭行業(yè)作為支撐國家能源安全發(fā)展的重要行業(yè)，長期面臨著安全風(fēng)險高、生產(chǎn)效率低、環(huán)境影響大等痛點。煤礦智能綜掘與綠色開采裝備山西省重點實驗室正試圖通過技術(shù)攻關(guān)解決煤炭行業(yè)發(fā)展難題，為行業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型注入關(guān)鍵動能。

日前，記者走進這家高端煤機裝備領(lǐng)域的高水平科技創(chuàng)新平臺，近距離感受實驗室的創(chuàng)新脈動。

圍繞產(chǎn)業(yè)需求攻關(guān)

科研與應(yīng)用脫節(jié)，一度是制約煤機裝備技術(shù)落地、行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的瓶頸。而煤礦智能綜掘與綠色開采裝備山西省重點實驗室以全鏈條創(chuàng)新布局精準破解這一痛點，讓科研成果真正扎根產(chǎn)業(yè)一線。

在中國煤炭科工集團太原研究院有限公司生產(chǎn)車間里，一排排組裝下線的煤礦用無軌膠輪車靜待安全檢測，不久后便會發(fā)往全國各地煤礦井下。這款產(chǎn)品的順利量產(chǎn)，離不開實驗室“頂天立地”發(fā)展定位的持續(xù)指引。

“‘頂天’是錨定國家能源安全戰(zhàn)略，‘立地’是扎根煤炭產(chǎn)業(yè)一線，解決實際生產(chǎn)中的技術(shù)難題。”煤礦智能綜掘與綠色開采裝備山西省重點實驗室主任金江介紹，這一發(fā)展定位讓實驗室的科研工作始終圍繞產(chǎn)業(yè)需求展開。

煤礦智能綜掘與綠色開采裝備山西省重點實驗室由中國煤炭科工集團太原研究院有限公司牽頭，聯(lián)合企業(yè)、高校共建，三方分工明確、高效聯(lián)動：研究院主導(dǎo)總體策劃與平臺運營，企業(yè)專注成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化落地，高校則提供堅實的理論支撐。

“我們構(gòu)建了人員互派、項目共擔(dān)、成果快轉(zhuǎn)的聯(lián)動機制，打通了‘需求—研發(fā)—轉(zhuǎn)化—應(yīng)用’的創(chuàng)新閉環(huán)，讓科研周期縮短40%以上。”金江介紹，依托“科研院所+制造企業(yè)+高校”的創(chuàng)新聯(lián)合體優(yōu)勢，實驗室從源頭就緊扣一線需求，讓前沿探索與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用同頻共振，確保科研不跑偏、成果快落地。自2016年授牌以來，實驗室已產(chǎn)出30余項重大成果，發(fā)明專利超300件，成果轉(zhuǎn)化周期縮短1/3。

“為進一步提升創(chuàng)新效能，我們凝練出硬巖截割、智能綜掘等5個核心研究方向，并深度融合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，主動響應(yīng)‘智能+’改革號召。”金江補充說，實驗室還通過“三個集中”策略激活創(chuàng)新動能：機制集中方面，推行“企業(yè)出題、政府立題、社會協(xié)同破題”模式，使攻關(guān)方向精準對接產(chǎn)業(yè)痛點;資源集中方面，推動平臺共享，有效避免重復(fù)建設(shè)，顯著提升資源利用效率;人才集中方面，打造全鏈條人才梯隊，為創(chuàng)新發(fā)展提供堅實支撐。

打造煤礦開采重器

在實驗室成果展示區(qū)，實驗室智能綜掘方向帶頭人、研究員馬凱指著展臺上的裝備模型，自豪地介紹：“這是‘煤海蛟龍’，我們代表性的成果之一。”這款掘支運一體化快速掘進系統(tǒng)，開創(chuàng)了全新的“三位一體”作業(yè)模式，掘進效率較傳統(tǒng)掘進方式提升3倍以上，作業(yè)人員減少60%，改變了傳統(tǒng)“人海戰(zhàn)術(shù)”的作業(yè)方式。“煤海蛟龍”曾入選煤炭科學(xué)技術(shù)重大進展，獲評“十大國之重器”，是我國煤礦掘進技術(shù)從“跟跑”向“領(lǐng)跑”跨越的標志性成果。

“煤海蛟龍”的研發(fā)，源于對行業(yè)痛點的精準洞察，更離不開科研團隊近十年的持續(xù)攻堅。“掘支矛盾”“狹小空間重載集成”“復(fù)雜地質(zhì)自適應(yīng)”三大世界級難題，曾長期制約行業(yè)發(fā)展。

“我們首創(chuàng)‘掘—支—運’平行作業(yè)工藝，將單循環(huán)支護時間從90分鐘壓縮至20分鐘;在狹小巷道里集成龐大設(shè)備群，建立動態(tài)耦合模型，讓系統(tǒng)能在復(fù)雜地質(zhì)條件下穩(wěn)定運行。”馬凱介紹，如今“煤海蛟龍”已歷經(jīng)4代技術(shù)迭代，關(guān)鍵部件自主可控，徹底擺脫了進口依賴。最新4.0版本在安全性能上全面升級，具備超前感知、遠程無人操控等優(yōu)勢，真正筑牢了本質(zhì)安全的防線。

“目前它已在全國10個重點產(chǎn)煤省得到應(yīng)用，在國能大柳塔煤礦創(chuàng)下3088米的單月進尺世界紀錄，在新疆三軟煤層也刷新了當(dāng)?shù)鼐蜻M紀錄，成為煤炭穩(wěn)產(chǎn)保供的核心‘利器’。”馬凱說。

“除‘煤海蛟龍’外，實驗室研發(fā)的國內(nèi)首套邊幫開采成套裝備，實現(xiàn)了‘無人進硐’開采，成功推動邊幫壓煤從無法開采走向高效開采。”實驗室綠色開采方向帶頭人、研究員張強告訴記者，這套裝備采硐深度達200米，偏移誤差小于±0.2米，回收率超85%，兼具安全、高效、綠色優(yōu)勢，與“煤海蛟龍”構(gòu)成實驗室的兩大核心技術(shù)產(chǎn)品。

不僅如此，實驗室在硬巖截割、機器人作業(yè)等方面也成果豐碩，其中EBH315Q型號硬巖掘進裝備已達到國內(nèi)頂尖水平。“2024年，我們完成10項成果登記，獲得209件專利授權(quán)及申請，斬獲12項科技獎勵;成果應(yīng)用率超70%，推廣至20余個礦區(qū)，真正實現(xiàn)了科研成果的落地見效。”馬凱說。

錨定綠色智能方向

科研之路從無坦途，創(chuàng)新征程更無止境。在已有的技術(shù)積淀之上，煤礦智能綜掘與綠色開采裝備山西省重點實驗室錨定綠色、智能兩大核心方向，持續(xù)攻堅。

“綠色開采不是‘少采煤’，而是‘科學(xué)采煤、清潔采煤’。”實驗室硬巖截割方向帶頭人、研究員陳明軍告訴記者，實驗室的每一項綠色技術(shù)研發(fā)始終緊扣煤礦生產(chǎn)實際需求，目前實驗室推廣的邊幫開采技術(shù)已在全國多個礦區(qū)廣泛應(yīng)用。同時，針對煤礦開采過程中出現(xiàn)的資源壓覆與環(huán)境擾動問題，實驗室科研團隊將目標瞄準煤礦連采連充系統(tǒng)研發(fā)，希望能實現(xiàn)“采—裝—運—支—充”高效平行作業(yè)，一邊采煤一邊充填，能有效控制頂板下沉、地表塌陷，保護地表生態(tài)、農(nóng)田、建筑物，顯著降低開采對環(huán)境的擾動，推動綠色礦山建設(shè)。

智能化升級，同樣是煤礦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心方向。實驗室機器人方向帶頭人、研究員索艷春向記者介紹，目前團隊正集中力量研發(fā)井下設(shè)備智能調(diào)度系統(tǒng)，通過多傳感器融合技術(shù)，精準感知井下環(huán)境和設(shè)備運行狀態(tài);同時，全力攻克設(shè)備自主避障、故障預(yù)警等核心技術(shù)，通過不斷優(yōu)化算法，提升設(shè)備的自適應(yīng)能力，進一步降低井下作業(yè)的人工依賴，讓智能化技術(shù)真正扎根井下一線，惠及更多煤礦企業(yè)。

金江表示，面向未來，實驗室將持續(xù)深化產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，積極推動科研成果向非煤礦山、水利隧道等領(lǐng)域拓展，努力成為煤機領(lǐng)域原創(chuàng)技術(shù)的“策源地”、科研成果轉(zhuǎn)化的“加速器”。

“我們將用實實在在的創(chuàng)新成果，為我國煤機產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻‘山西智慧’，為國家能源安全筑牢堅實屏障。”金江說。