科技日报记者 朱虹

12月的黑龙江双鸭山北风凛凛，双阳煤矿公里井下功课不断：0.8米高的极薄煤层事情面里，一台短矮机身采煤机正精准地“啃噬”煤层。

它的“触角”及时捕获地质数据，经5G旌旗灯号以毫秒级速率传至地面调理中央，液压支架随之智能推移。地面调理室里，技能职员轻点鼠标，井下全景同步出现。这是如今极薄煤层智能开采的一样平常，而3年前，这里还有是“连回身都坚苦”的艰辛功课区。

我国薄煤层储量占总储量的20%，产量却只占煤炭总产量的10%摆布。厚度小在1.3米的薄煤层，特别是0.7—1.0米极薄煤层，因开采难度极年夜，持久“甜睡”，但此中蕴含的“工业精粉”——被誉为煤炭“稀土”的焦煤，是钢铁企业不成或者缺的主要原料。

2021年，由黑龙江科技年夜学牵头的研发团队，于公里井下打响极薄煤层“夹缝掘金”智能开采攻坚战。

煤机“瘦身战”

“薄煤层采煤，最难解的就是‘小空间’及‘年夜功率’这俩‘死仇家’。”于黑龙江科技年夜学试验室，吴卫东传授画龙点睛要害抵牾。

煤层越薄，煤体凡是越硬韧。采两米多厚的煤层，只需200千瓦总功率；可极薄煤层开采，装机功率达500—900千瓦。

“功课空间就那末点儿，装备高了会被卡住，厚了挡煤流，薄了又扛不住年夜功率。”吴卫东向科技日报记者注释，“这就是横于咱们眼前的第一道坎。”

为了让装备既“孔武有力”，又“体态纤薄”，团队开启了一场与尺寸的“毫米级拉锯战”。

“他人设计装备按厘米算，咱们是按毫米抠。”课题构成员张丹传授笑着回忆，“就为降低装备17毫米的高度，咱们跟采煤机、电液控和其他有关厂家开了无数次会，逐个部件协商优化。”

“瘦身战”的要害于质料与布局改造。此前机身用500、550型号材质，强度不足只能靠增厚填补。“咱们换成650型号高强度材质，刚度及耐磨性年夜幅晋升，承载力上去了，才敢于尺寸上‘做减法’。”吴卫东说。团队还有于细节上一个钱打二十四个结：底板加厚4毫米、中板增长5毫米，看似“加法”，实则是“优化术”——借布局重构，既晋升装备寿命，又压缩总体高度。

最使团队挖空心思的，是传动布局与电压体系的冲破。“传统传动布局一装，装备高度直接破800毫米，薄煤层底子无法用。”吴卫东指着模子双侧的动力装配说，“咱们斗胆把牵哄动力移到巷道双侧，就像拉扒犁似的牵引装备挪动，既省出中间空间，又防止了变频谐波滋扰通讯。”

为进一步压缩机电体积，团队决议将电压从1140伏升压至3300伏，这象征着所有电气元件都要从头结构。光接线柱爬电安全间隔，团队就摆出几十个方案，仿真模仿了无数次。力学计较、强度校核，每一个细节都不敢放过，整整三四个月，他们终究把装备高度从630毫米压到588毫米，还有硬生生多挤出20多毫米的过机空间。

2022年10月，当第一台样机下井测试时，看着它矫捷地于极薄煤层中穿梭，老矿工们围着呆板转了三圈，伸手摸了又摸，由衷惊叹：“这‘矮个精英’，比咱们哈腰采煤利索5倍！”

数据显示，极薄煤层开采效率从本来的每个月1.5万—2万吨晋升至4万—5万吨，而功课职员从20人摆布减至5—6人。

布设“顺风耳”

采煤机“瘦身”后，新难题相继所致。极薄煤层事情面空间狭窄，电磁滋扰强，通例5G装备底子没法部署。“就像于洋火盒里装基站，既要娇小玲珑，又要旌旗灯号满满。”卖力通讯技能攻关的黑龙江科技年夜学传授杨庆江打了个比喻。

2023年暮秋的一天，井下矿灯光晕中，煤尘浮动，杨庆江团队已经经奋战6个小时。他们带到井下的通讯方案又掉败了——天线体积虽已经缩小，但于狭小的空间内仍找不到适合的安装方案。“必需再压缩，不然没法固定安装。”龙煤双鸭山矿业有限责任公司电机副总工程师祝永涛语气坚定。

“不行！再压缩会影响旌旗灯号不变性。”哈尔滨工业年夜学传授李卓明辩驳，手里的图纸被捏患上发皱，“咱们已经经测试了8套方案，再改参数危害太年夜。”

争辩从下井就没停，队员脸上沾着煤污，争患上面红耳赤不愿退让。就于堕入僵局时，黑龙江科技年夜学传授刘付刚提出的建议让各人面前一亮：“用走漏天线！既能缩小体积，又不影响旌旗灯号。”世人马上动手对于走漏天线安装方案举行设计与论证。

又过了4个小时，团队终究就安装方案告竣一致，这才感觉大肠告小肠。

灵感落地后，团队将原天职散的多个装备整合为单一装备，体积年夜幅缩小、重量显著减轻，以走漏天线替换传统天线，沿支架漏洞敷设，实现功课区旌旗灯号匀称笼罩。

近3个月的安装调试后，井下传来欢呼声。测试数据显示，极薄煤层事情面5G旌旗灯号上下行速度、时延等要害技能指标均达《煤矿5G通讯体系安全技能要求》的尺度。这是海内初次实现5G于极薄煤层事情面的乐成部署。

“此刻井下及时场景、装备状况，都能同步传至地面，无任何延迟。”杨庆江指着调理中央年夜屏自豪地说，“极薄煤层事情面终究有了‘千里眼’‘顺风耳’，为长途智能操控打牢基础。”

煤层“做CT”

极薄煤层赋存（指极薄煤层于地层中的存于状况及漫衍特性）极不不变，顶底板升沉变化年夜，稍有失慎就会致使采煤机割到岩石，不仅易毁坏装备，还有可能激发顶板变乱。“就像于刀尖上舞蹈，每一步都患上精准定位。”卖力地质建模的黑龙江科技年夜学传授刘永立告诉记者，构建高精度地质模子是智能开采的条件，也是末了一道难关。

地质探测的难点于在，0.7—1米高的空间内，技能职员只能蒲伏进步。“每一次下井都要违上10多斤重的探测仪器、自救器及矿灯，像壁虎同样爬着探测。”刘永立卷起衣袖，手臂上还有留着被岩石刮伤的疤痕。200米长的事情面，探测患上于两三个小时的窗口期内完成，各人都于与时间竞走。

“探测时最怕的就是被卡，胸口贴着煤层，后违顶着顶板，动也动不了。”北京龙软科技株式会社智能设备技能研究院副院长李鑫超回忆，于井下，几小我私家分事情业，沟通端赖喊及对于讲机。“左侧顶板有凹陷，留意避让！”“前方5米煤层变厚！”喊声穿透煤尘于巷道回荡。天天探测完，各人浑身煤尘，只剩牙齿是白的，靠声音认人。

靠着日复一日地“爬行探测”，团队堆集了海量地质数据，并交融钻探、物探数据，用计较机建模技能构建起精度达0.1米的极薄煤层三维地质模子。这套体系像给煤层做“CT”，断层、煤层厚薄、顶底板升沉一目明了。

“这项技能完全离别极薄煤层‘盲目开采’，实现‘精准开采’。”龙煤双鸭山矿业有限责任公司副总工程师韩国平评价，“有了高精度模子，采煤性能提早计划路径、主动调解滚筒高度，不割岩石、护装备、提收受接管率、降危害。”

本年9月，黑龙江省首批“揭榜挂帅”科技攻关项目“极薄煤层智能开采要害技能攻关与树模”经由过程验收。成套技能已经于黑龙江、云南、陕西等地推广，极薄煤层开采效率晋升200%，新增产能150多万吨，煤矿企业新增营收超6亿元，实现减人、提效、增安。

“如今我国极薄煤层智能开采技能到达了世界领先程度。”刘永立站于装备模子前，眼神敞亮。公里井下，旧日“夹缝”已经成“富矿”。

（图片来历：黑龙江科技年夜学官网）