【出奇“制”胜】

◎本报记者 刘园园

截割滚筒旋转着破开围岩 ，加速键机械手上下挥舞喷涂高强度材料，为煤机械臂有条不紊地安装锚杆，巷掘下金海岸娱乐备用网址【Aurl:www.8233066.com】送888元监测系统自动分析巷道变形情况……

在陕煤集团曹家滩煤矿井下 ，进按一套长50多米的加速键装备犹如“钢铁侠” ，正在煤巷中大显身手。为煤其掘进速度可达每天55—65米 ，巷掘下是进按传统方式掘进速度的数倍。

这位“钢铁侠”是加速键世界首套钻锚一体化智能快速掘进成套装备。它由中国煤炭科工集团有限公司（以下简称中国煤科）科研团队历时5年研发而成，为煤曾被评为央企“十大国之重器”。巷掘下

巷道掘进技术制约煤炭行业发展

掘进与采煤是进按煤炭生产的两个基本环节。掘进巷道是加速键第一步 ，为煤矿运输、为煤通风 、巷掘下行人提供必要通道，下一步才能进行煤炭开采 。

“过去十几年，采煤工作面的金海岸娱乐备用网址【Aurl:www.8233066.com】送888元作业逐步从机械化走向自动化 、智能化，采煤的技术水平已经走在巷道掘进技术的前头。”该装备研发项目执行负责人、中国煤科首席科学家姜鹏飞告诉科技日报记者 。

姜鹏飞解释，煤矿巷道的埋深往往达几百米乃至上千米，掘进工作面的煤层和岩层强度比较低  ，围岩支离破碎，容易出现塌方 ，给掘进和支护带来巨大挑战 。而且，煤矿回采巷道一般仅使用一到两年，煤矿开采完即报废 ，这对装备技术的成本提出了苛刻的要求 。

受多重因素影响 ，巷道掘进此前只实现了局部自动化，掘进工作面往往需要十几位煤矿工人高强度工作。据统计，我国现有巷道作业人员超70万人
，是采煤工作面作业人员的3倍多
。姜鹏飞介绍
，其中，为了防止巷道冒顶 ，包括铺设金属网 、钻孔 、安装锚杆在内的支护环节用人最多 、用时最长。这是当前影响煤巷快速成巷的最主要因素。

“拖后腿的巷道掘进技术 ，已成为制约整个煤炭行业安全、可持续发展的瓶颈。”姜鹏飞总结道。

作为我国煤炭科技研发的“国家队”，中国煤科研究团队决定放手一搏 ：开展煤巷快速掘进关键技术与装备研发 ，提升煤巷掘进自动化、智能化水平，减少该环节对人工的依赖，降低工人劳动强度。

为寻求可行方案，2018年 ，中国煤科康红普院士研究团队开启了持续一年的实地调研，数十次下井，到现场找灵感。

“站在巷道里 ，面对呼啸而来的粉尘，眼睛只能眯成一道缝观察掘进过程。看到如此情景 ，我们也越发明白开展技术攻关、不断提高掘进技术水平的意义。”研究团队成员罗超感慨。

研发方案直击快速成巷痛点

然而 ，调研结果不容乐观——国内外均无成熟的自动化 、智能化技术和产品，一切只能靠自己摸索 。

调研结束后 ，大家陆续提出多种解决方案。研究团队成员王子越回忆，煤巷盾构式掘进方案 、龙门架掘进支护方案等先后被提出  ，又因种种原因先后被推翻 。

拿煤巷盾构式掘进方案来说，研究团队希望借鉴道路桥梁隧道的盾构方式来掘进煤矿巷道。围绕这个方案研讨了半年多，却发现这条路走不通：相较于其他隧道，煤矿巷道的地层起伏更剧烈、围岩更破碎，使用盾构机的支护难度更大；巷道底部的岩石强度低，容易导致盾构机陷入破碎的岩层中。

在兴奋与失落的循环往复中，前前后后共有8种方案被否决 。苦闷与迷茫笼罩着整个团队
。

就在此时，团队成员通过“头脑风暴”碰撞出新的思路：研发钻锚一体化智能快速掘进成套装备。该装备集钻锚一体化锚杆自动支护、巷道表面喷涂护表、随掘变形动态监测等多项核心功能于一身。

研究团队最新提出的研发方案直击阻碍煤巷快速成巷的痛点。例如，在传统支护方式中，钻杆是用来钻孔的杆体，锚杆则是用来打入钻孔中，加固和支护围岩的杆体，二者需要反复轮番上场。传统的支护步骤繁杂，包括钻孔、卸钻杆、安装锚固剂、安装锚杆、搅拌及预紧等6道工序
。新方案设想采用钻锚一体化自动支护方法 ，钻杆即锚杆，6道工序变1道 ，对传统工艺进行根本变革。

巷道表面喷涂护表的设想更是大胆。团队成员韦尧中说，希望利用机械手在巷道表面喷涂高强度材料，直接替代金属网铺设 。这种做法 ，国内外均无先例。

提升掘进速度减少人工成本

把方案变成现实，并不容易 。

2019年，装备研制工作启动。由于研制的设备新 ，加工规模小
，小厂干不了 、大厂不愿干，最终找到的加工试验场地极其简陋。天寒地冻时，研发人员只能跺脚取暖。

一路过关斩将，死磕几十个技术难题后，装备最为核心的部件之一——钻锚一体化锚杆及配套施工装置“呱呱坠地”。为检验施工效果，研发团队驻扎在试验煤矿7个月
，与工人同吃同住 ，开展井下试验 。

试验初期 ，前几根锚杆安装一切顺利
。随后却突然出现令人傻眼的一幕：由两种组分构成的锚固剂沿着不同通路相遇、凝固，装置如哑炮一般，打不出锚杆了。

欲渡黄河冰塞川 ，将登太行雪满山 。脸上蹭满煤灰的团队成员“压力山大”。怎么办
？只能继续白天下井试验，晚上讨论改进措施  。

2020年，断断续续在巷道中打了近2000根锚杆后 ，灵感再次乍现 。团队成员在剖析 、总结装置暴露的问题后，开发出一种完全异于市面上相近产品的系统 ，成功破解锚固剂堵塞施工装置这一难题 。

经过不断努力，装置最终实现“一键打锚杆”：每次支护时，只需按下按键 ，安装锚杆的全套工序就会自动完成 。

之后，团队又陆续攻克兼顾强度与安全性能指标的喷涂材料、监测系统图像识别干扰等9大项 、400余小项技术难题。世界首套钻锚一体化智能快速掘进成套装备终于成功下线 。

有了它 ，巷道掘进工作面智能化程度显著提升，掘进速度快了好几倍 ，工人数量从十几人减少至几人，劳动强度也大幅降低。

在煤矿领域崭露头角后，这位“钢铁侠”迎来更多订单。今年，有13套钻锚一体化智能快速掘进成套装备将推广应用，为提高煤炭开发生产能力、保障国家能源安全贡献力量。