“你看這‘鐵搭子’，可真靠譜！以前掘進遇上抗壓強度達80兆帕的堅硬夾矸層，全班人圍著截割頭發(fā)愁，截齒都用壞好幾個了還是掘不動；現(xiàn)在，它帶著激光和液壓沖擊‘雙武器’，切硬巖跟切豆腐似的?！痹陉兠杭瘓F小保當?shù)V業(yè)公司一號煤礦132204掘進工作面，有著15年井下工作經(jīng)驗的掘進一隊黨支部書記胡波，指著平穩(wěn)運行的智能掘進機器人說道。

巷道里的煤塵被清洗機器人悄悄吸走，遠處的錨桿機器人正跟著掘進機的節(jié)奏自動打設(shè)錨桿，曾經(jīng)“人停機不?！钡木o張場景，如今變成了“人機協(xié)同”的從容。從破解硬巖掘進難題，到構(gòu)建機器人集群協(xié)同體系，小保當?shù)V業(yè)公司逐步告別了依賴人工奔波、高強度體力勞動的傳統(tǒng)作業(yè)模式。

井下用上智能安全檢測指揮車

在小保當?shù)V業(yè)公司一號煤礦，副斜井與輔運大巷構(gòu)成長度超過萬米的井下通道，曾是安全巡檢的“老大難”。以往，瓦斯檢查員需要攜帶設(shè)備徒步往返，逐個點位檢測記錄。巷道內(nèi)車輛往來頻繁，存在安全風險；人工檢測單一氣體需耗時約10分鐘，數(shù)據(jù)還需升井后人工整理，整個流程下來，信息反饋往往滯后。

針對這一實際痛點，小保當?shù)V業(yè)公司與科研單位合作，研發(fā)并投入應(yīng)用了智能安全檢測指揮車。工作人員只需一鍵啟動，這個“新工友”便可同步完成氧氣、甲烷、一氧化碳等氣體濃度，以及粉塵、風速、溫度等10余項環(huán)境參數(shù)的快速采集與分析。數(shù)據(jù)經(jīng)車內(nèi)系統(tǒng)自動核驗后，隨即實時上傳至礦井調(diào)度臺。

“過去測一個點要蹲守十來分鐘，現(xiàn)在車輛巡檢一遍，數(shù)據(jù)直接同步傳到地面，又快又準?！闭勂鹱兓咚箼z查員田方橋感受深刻。除了環(huán)境參數(shù)，該車搭載的紅外熱成像系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常升溫，高清攝像頭可輔助監(jiān)測巷道形變，實現(xiàn)對潛在風險的多維度感知。

一號煤礦員工在集控室根據(jù)生產(chǎn)實際調(diào)節(jié)割煤速度

據(jù)一號煤礦通風技術(shù)管理室技術(shù)員高帥帥介紹，智能安全檢測指揮車投用后，瓦斯檢查員人均巡檢效率提升30%以上，在有效保障巡檢質(zhì)量與人員安全的同時，每年還可節(jié)約人工成本約50萬元。

引入護盾式智能掘進機器人

國內(nèi)首套護盾式智能掘進機器人的引入與應(yīng)用，在小保當?shù)V業(yè)公司并非一帆風順。

2020年，該機器人到礦之初，首個挑戰(zhàn)便是井下運輸與組裝。該機器人盾體重達26噸，受限于巷道斷面尺寸，無法整體下井。

一號煤礦掘進二隊隊長席義苗回憶：“我們只能在地面拆解，用礦車分批運輸，僅運到井下就耗時7天。組裝時依靠手拉葫蘆精細吊裝，前后用了15天，大家手上磨出了繭子，最擔心的是組裝精度影響后續(xù)掘進。”

該機器人投運后，更大的技術(shù)挑戰(zhàn)接踵而至。當掘進至360米處時，迎頭遭遇抗壓強度高達80兆帕的堅硬夾矸層，傳統(tǒng)截割頭難以應(yīng)對，該機器人一度停滯。一號煤礦機電運輸管理室業(yè)務(wù)主管曹旭說：“那時截齒磨損極快，技術(shù)人員天天在井下研究巖樣，尋找破巖方案?！?/span>

為此，小保當?shù)V業(yè)公司與西安科技大學(xué)成立聯(lián)合攻關(guān)團隊，在井下展開針對性試驗。攻關(guān)團隊為截割頭加裝6套壓力傳感器，實時感知巖層變化，并創(chuàng)新采用“液壓沖擊+激光破巖”的復(fù)合截割技術(shù)。“針對不同巖性切換破巖模式，參數(shù)可動態(tài)調(diào)整。”曹旭介紹。

經(jīng)過超過200次的試驗驗證，攻關(guān)團隊成功破解了硬巖截割難題。

同時，攻關(guān)團隊著力突破長期存在的“掘支不能平行”的作業(yè)瓶頸。以往，支護作業(yè)必須停止掘進，大量時間在等待中消耗，月進尺長期徘徊在400米左右。通過引入錨桿機器人、與掘進機協(xié)同控制的操作系統(tǒng)，如今支護可同步進行?！凹す饩珳识ㄎ唬瑔胃^桿施工僅需30秒，效率達到人工的3倍以上?！毕x苗介紹，2021年，月進尺突破1000米，相比上年提升超過23%。

目前，通過優(yōu)化工藝，該機器人的井下組裝時間已縮短至72小時；自適應(yīng)破巖系統(tǒng)能夠高效應(yīng)對不同地質(zhì)條件；掘進與支護并行作業(yè)，使整體工效提升2倍至3倍。

30余臺機器人毫秒級聯(lián)動

在小保當?shù)V業(yè)公司生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，巨大的電子屏上實時顯示著井下30余臺機器人的工作狀態(tài)與運行軌跡。在這里，機器人不再是孤立的單點設(shè)備，而是通過一套中央調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)結(jié)成協(xié)同作業(yè)的智能集群。

膠運大巷內(nèi)，皮帶巡檢機器人正利用毫米波雷達穿透煤塵，監(jiān)測托輥振動頻譜；變電所中，軌道式紅外巡檢機器人自動巡行，精準采集開關(guān)柜溫度數(shù)據(jù)；巷道里，移動式瓦斯巡檢機器人按設(shè)定路線行走，持續(xù)檢測氣體濃度……

“以前這些崗位全靠人工跑，皮帶巡檢員一個班次要走5公里，煤塵大的時候連路都看不清，還容易漏檢?！鄙a(chǎn)調(diào)度指揮中心值班員李鵬指著屏幕上的預(yù)警記錄說，“上個月，皮帶巡檢機器人通過振動頻譜分析，提前7天發(fā)現(xiàn)驅(qū)動滾筒軸承磨損，要是等軸承壞了再修，至少要停機8小時，損失大了?，F(xiàn)在系統(tǒng)自動預(yù)警，維修隊提前更換，一點兒也不耽誤生產(chǎn)?！?/span>

這得益于集成了5G通信與工業(yè)環(huán)網(wǎng)的機器人集群調(diào)度指揮系統(tǒng)。該系統(tǒng)如同井下設(shè)備協(xié)同的“中樞神經(jīng)”，可對分布于一號煤礦各處的20臺機器人進行毫秒級的數(shù)據(jù)交互與指令協(xié)同。

“我們?nèi)诤狭藬?shù)字孿生技術(shù)，在虛擬空間中構(gòu)建了與井下對應(yīng)的‘鏡像’系統(tǒng)?！辈苄裱a充道。

應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)，他們可在施工前對地質(zhì)條件和設(shè)備運行進行模擬推演，提前優(yōu)化作業(yè)參數(shù)。在一號煤礦112206工作面掘進前，機器人集群調(diào)度指揮系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析預(yù)測到一處隱伏斷層，并據(jù)此調(diào)整了機器人截割方案，使巷道成型精度誤差控制在5厘米內(nèi)。

據(jù)統(tǒng)計，該系統(tǒng)全面運行以來，井下設(shè)備非計劃停機時間較2021年下降約35%。

二號煤礦員工結(jié)合巡檢機器人提供的數(shù)據(jù)進一步查看設(shè)備運行情況

讓員工跟得上智能化節(jié)奏

在小保當?shù)V業(yè)公司機器人運維實訓(xùn)基地，電工班班長計達戴上VR眼鏡，熟練地操作著模擬程序，排查智能掘進機器人的一處虛擬故障。誰能想到，幾年前，他還是一名主要從事扛錨桿、打眼作業(yè)的支護工。

計達的轉(zhuǎn)型并非個例。面對智能化轉(zhuǎn)型對人才結(jié)構(gòu)提出的新要求，小保當?shù)V業(yè)公司沒有簡單地“換人”，而是著力于“育人”。該公司通過深入調(diào)研，精準識別不同崗位員工的技能短板，并據(jù)此推出“菜單式”培訓(xùn)方案：為經(jīng)驗豐富的老工人開設(shè)機器人操作與基礎(chǔ)維護課程；引導(dǎo)年輕員工學(xué)習數(shù)據(jù)分析與基礎(chǔ)編程；選拔技術(shù)骨干參與校企合作項目，赴高校進行針對性深造。

“我參加了為期三個月的機器人運維專班，還曾到西安科技大學(xué)與專家交流?，F(xiàn)在像截割頭傳感器校準這類常見問題，我已經(jīng)能獨立處理?！庇嬤_說。

培訓(xùn)僅是起點，更重要的是將所學(xué)轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新動能。該公司建立了月度創(chuàng)新成果評審機制，由技術(shù)專家對一線員工的改進建議、小改小革進行評審和獎勵。

計達所在的創(chuàng)新小組研發(fā)的礦用噴漿機器人技術(shù)及裝備，使噴漿作業(yè)效率提升60%。他所在的團隊因此獲得了獎金與榮譽?！皩崒嵲谠诘恼J可，讓大家琢磨技術(shù)、解決問題的勁頭越來越足?！庇嬤_笑著說。

2025年以來，小保當?shù)V業(yè)公司已組織各類專業(yè)技能培訓(xùn)69期，覆蓋3400余人次，累計孵化出超過700項來自一線的創(chuàng)新成果。目前，已有42名像計達一樣從傳統(tǒng)崗位成功轉(zhuǎn)型的技術(shù)工人，成長為機器人運維、系統(tǒng)優(yōu)化的中堅力量。

“智能化轉(zhuǎn)型，核心是人的轉(zhuǎn)型。我們致力于構(gòu)建‘學(xué)習—實踐—創(chuàng)新—激勵’閉環(huán)，讓每位員工都有機會成為創(chuàng)新主體?！痹摴救肆Y源部門負責人表示。

一號煤礦礦長王小軍表示，未來將持續(xù)推進機器人在續(xù)航能力、AI故障預(yù)測、地質(zhì)風險超前辨識等方面的技術(shù)迭代，并積極探索井下救援、智能物流等新場景應(yīng)用。

“我們的目標很明確，就是讓機器人更多地替代高危、重復(fù)性勞動，讓礦井更安全、更高效、更智能?！蓖跣≤娬f。

作者：趙陽版面編輯：杜明陽

編輯

來源：中國煤炭報

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