10月14日，山煤国际600546）凌志达煤业15505运输顺槽内，随着启动按钮被按下，EBZ200掘进机的截割头缓缓转动，精准切入煤层，有条不紊地向前推进。与此同时，在地面调度中心的大屏幕上，这台掘进机的三维模型正同步模拟井下实况，截割轨迹动态延展、锚杆支护进度与探水数据实时跳动。

  这台能自主行走、精准截割，还可同步完成锚杆支护、超前探水等任务的“智能掘进机”，正是山西焦煤000983）重大技术攻关科技揭榜制项目——“煤矿智能化掘进关键技术探讨研究与应用”的核心成果。自2023年7月该项目立项以来，山煤国际联合太原理工大学、北京唯实深蓝等多家单位，历时两年，使传统掘进机实现了脱胎换骨的智能化变革。

  据统计，我国煤矿掘进工作面数量约为采煤工作面的三倍，每年巷道掘进总量超过1.2万公里。“掘进是煤矿生产的咽喉，可我们的掘进工作面长期以来依赖的是人海战术。”山西焦煤技术中心主任杨彦群一语道出行业的普遍难题，“相比采煤，掘进已成为煤矿自动化、智能化建设的短板，不仅导致矿井采掘衔接紧张，也严重制约了先进产能的释放。”

  凌志达煤业机电副经理吴晓峰对此感受颇深。过去的掘进、支护、探水工序相互独立：掘进机完成截割后要先行移开，再调运锚杆钻机进行支护，最后换探水设备实施探测，单是设备搬移与工序转换就要耗时两个多小时。“一个作业循环常需要2到3小时，地质条件复杂时效率更低。”更关键的是安全风险隐患：迎头作业人员密集、粉尘浓度高、作业空间狭窄，导致多重风险叠加。

  然而，比效率和安全更现实的，是一道经济考题。山西焦煤在用的传统掘进机如果全部更换为新型智能化掘锚机，单机成本是传统设备的数倍。这笔巨大的投入，让山西焦煤必须寻找一条更经济、更可行的路径。

  “不能放弃现有设备，必须深挖其潜力！”杨彦群表示，“对传统掘进机实施升级改造，攻关智能化关键核心技术，这是当前山西焦煤推进智能化掘进工作面建设的最优路径。”

  2023年7月，山西焦煤启动重大技术攻关科技揭榜制项目。技术中心组织发榜招贤，山煤国际牵头，联合太原理工大学、北京唯实深蓝科技有限公司、石家庄奥创矿用设备有限公司、徐州徐工能源装备有限公司及凌志达煤业共同揭榜，组建了产学研用一体化团队，目标是将EBZ200掘进机升级为“掘、锚、护、探”一体化智能装备。

  项目的核心难题，是把掘进、支护、探水、护帮四大功能集成于一台设备上。“徐工能源装备提供的EBZ200掘进机结构紧密相连，要在有限空间内加装机载液压锚杆钻机、探水钻机及折叠式全断面迎头护帮机构，难度极大。”山煤国际物资采购分公司副经理霍国存坦言，初期方案屡屡受挫。

  研发团队将战场搬到了凌志达煤业机修车间。连续半个月，吴晓峰带领机电队工人拆解设备、测量尺寸，并与太原理工大学团队协同进行图纸演算。“要不试试模块化设计？”在一次深夜研讨中，技术团队提出新思路：将锚探系统与掘进机的连接部分设计为可更换模块，实现快速拆装。

  这一思路打破了僵局。他们连夜赶制快速换装机构。可第一次试验，锚杆钻机与探水钻机切换就耗时3个小时，远未达标。霍国存立即组织联合团队拆解机构重新打磨，调整液压接口角度。经过十多次优化，最终实现锚杆钻机与探水钻机1小时内快速转换，较传统方式节约2小时。“改造效果怎么样？现场应用还存在哪一些问题？”该项目负责人、山煤国际能源集团副总经理、总工程师韩磊每次深入井下时，追问的永远是细节和优化空间。正是这种对极致的追求，两台钻机得以同步实施钻探开孔，长探距离达125米，短探距离15米，真正的完成了掘探并行。

  与此同时，高精度导航定位的难题也必须直面。井下粉尘大、振动强，常规导航系统难以稳定追踪设备位置。山煤国际技术团队与北京唯实深蓝团队合作加装高清摄像头与惯性导航传感器，通过粉尘自适应算法滤除干扰。为验证精度，联合团队跟随凌志达煤业掘进队数十次深入15505工作面，采集上万组数据，最终研发出“视觉+惯导”组合导航系统，实现横向定位误差≤30毫米、航向测量精度≤0.08度。

  依托这套导航系统，联合团队又开发出基于绝对坐标的智能截割算法，使掘进机在不同姿态下都能够按照预设轨迹精准作业，断面成型尺寸误差控制在10厘米以内。至此，传统掘进机实现了厘米级精度的自动驾驶。

  在凌志达煤业调度中心的大屏幕上，15505工作面的三维巷道模型实时显示着井下掘进机的每一个动作。这套由山煤国际联合太原理工大学研发的数字孪生系统，被称为掘进机的“千里眼”。

  “通过激光雷达扫描巷道，我们构建了精度≤5厘米的数字化模型，再借助传感器实时上传设备温度、压力、工作速度等数据，驱动虚拟模型同步运行。”霍国存解释，如果出现超挖、欠挖或设备温度异常，系统将立即诊断预警。

  联合团队核心成员王浩然记得，为对比智能化改造效果，他们曾跟随掘进班组下井，每天详细记录工序耗时、人员配置。去年冬天，井下温度低导致设备数据传输不稳定，大家裹着棉衣在工作面守了三天三夜，终于摸清了信号干扰规律。如今，这套系统不仅支持远程监控，还能模拟不同地质条件下的掘进工艺，成为职工培训的可视化平台。

  2024年10月底，项目中期验收会在凌志达煤业举行。验收组现场观摩掘进机自主完成“截割—支护—探水”全流程作业，结合提效数据，都同意通过中期验收，并要求项目组继续在15505工作面开展工业性试验并持续优化提升。

  截至今年10月份，该项目技术团队顺利交出了一份亮眼成绩单：最高日进尺12米，月进尺321米，综合掘进效率提升30%以上。“以前单班需12人，现在仅需8至10人，工人无需在迎头扎堆，安全系数大幅度提高。”凌志达煤业党委书记、董事长、矿长田伟鹏表示。

  值得一提的是，目前该项目技术团队已申请专利7项，发表论文7篇，培养智能化掘进技术人员15名。“这套系统不仅适用于煤巷，还可拓展至半煤岩、全岩巷道。”韩磊介绍。更关键的是，一台传统掘进机改造成本仅为新购置成套设备的1/5，为煤炭行业存量装备升级提供了超高的性价比方案。

  “我们将在山西焦煤所属矿井全面推广这项技术，让更多传统掘进机焕发智能新生。”杨彦群表示，凌志达煤业的实践为山西焦煤乃至全国煤矿的智能化掘进提供了可复制、可推广的技术路径。“下一步，集团公司会加速推进该技术成果的转化落地，让创新持续开花结果。”

  目前，项目成果已通过山西省科技厅评价鉴定，四项关键技术达到国际领先水平。

  从人海战术到智能协同，从掘支分离到一体化作业，山西焦煤的这场智能化变革，不仅突破了一系列关键技术瓶颈，更探索出一条符合煤矿实际的智能化掘进之路。在“十四五”规划收官之际，这一创新成果为中国煤炭工业高水平发展的画卷添上了浓墨重彩的一笔。