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“智能掘进机器人系统已经更新到第三代，是我们掘进面的‘白富美’，不仅掘进速度大幅提高，而且对粉尘实现了有效防控，矿工井下工作完上来再不是满脸黑不溜秋了。”陕煤集团榆北煤业小保当矿业有限公司一号煤矿掘进二队党支部书记陈兵略带沙哑的声音，掩饰不住内心的骄傲和自豪。他的工友告诉记者，为了这套系统能更好适配小保当煤矿，全队卯足了劲儿，陈兵去年总共只休息了11天。
掘进一直被业内认为是煤矿安全高效绿色开采的“卡脖子”工程，随着煤矿智能化建设的加速推进，掘进速度赶不上开采速度的采掘失衡问题越来越突出。为此，有多位业内专家呼吁，煤矿开采，掘进先行，煤矿智能化开采需补好掘进短板。
欠账多，掘进“拖”了安全高效“后腿”
据不完全统计，约2/3的煤矿事故发展在掘进工作面。“煤矿井下作业人员中，掘进作业人员占比达1/3。掘进面遇到危险只能往后退，基本没有逃生通道，掘进空顶的存在给巷道管理带来极大安全风险，瓦斯、顶板、粉尘、冲击地压等灾害严重威胁人员安全。”中国煤炭科工集团首席科学家王虹在接受记者采访时指出，目前采掘工作面工作人员多，安全保障难度大。
传统掘进工艺有放炮崩伤、机器挤伤人等风险，顶板、片帮以及机械伤人事故时有发生，而且掘进工作面粉尘严重超标，严重危害一线工人健康。
据悉，在常规内外喷雾措施下，掘进面粉尘浓度仍高达100毫克/立方米以上，是国家标准的25倍。王虹指出：“地面成熟除尘系统因体积大、不防爆、不防静电，不能直接应用在掘进面，目前较先进的快掘面大断面固液气三幕控尘技术防控效果达99.7%，仍达不到2毫克/立方米的要求，不仅要加强个体防护，也要加强智能化粉尘防控技术研究。”
值得注意的是，综掘和综采技术差距越来越大，采掘失衡问题突出。目前，全国煤矿掘进作业人员是综采作业人员的3倍以上，仍满足不了综采需求。一位业内人士对记者直言：“多头多面违规生产曾一度是行业‘公开的秘密’，主要原因是掘进技术跟不上综采智能化发展速度，进尺跟不上，巷道行不成，掘进成为很多煤矿高效生产的一道坎。”
上述人士进一步指出，煤矿企业普遍重开采轻掘进，掘进“拖”了煤矿安全高效的“后腿”。王虹认为，要实现减人提效，需要在掘进环节下功夫，“不解决掘进这个‘卡脖子’问题，智能矿井、智慧矿山是建不成的。”
掘进界有了“白富美”，极大改善工作环境
采煤技术的高速发展也倒逼掘进系统提高效率，进一步解决采掘失调问题。
以小保当煤矿为例，2020年7月25日在一号煤矿引入第三代智能掘进机器人系统。陈兵介绍：“这套系统集掘、支、锚、通风、除尘等功能于一体，可实现定位导航、自动截割、远程控制，彻底解决了采掘接续问题，安全有了保障，还极大改善了掘进工作面的工作环境，井下作业完上来大家脸再不是黑的了。”
“设备刚回来时，大伙儿并不看好，那么庞大、笨重，光是顶梁就26吨，安装首先是一大难题。”该队技术员李军娓娓道来，“特种设备进不去，吊起来也不好安装，怎么办？快速组建了智能快掘技术攻关团队，通过安装辅助支架先进行盾体机器人安装。我们15天将设备安装好，但才掘了2米就遇到了设备故障。问题解决后又遇到巷道夹矸，360米的坚硬岩石怎么都掘不动，赶紧去西安科技大学‘搬救兵’……12月，终于创下单日进尺52米，单月进尺816米的纪录。”
陈兵告诉记者，在掘进队，熟练工、煤机司机等特别缺，真是少一个人都不行。有了智能掘进机器人，还需要解决设备和设备、设备和环境不匹配等难题，不断适应井下复杂多变的地质条件。为智能掘进机器人能早日应用，有工友甚至推迟了婚期，大家前前后后对这套机器进行了60多项创新改造。两个月里，老师傅带新人，培养出4名煤机司机、5名地质检修工、42名支护工。
技术瓶颈待破除，智能掘进分步走
据悉，神东煤炭集团大柳塔煤矿、汇森凉水井矿业有限责任公司、中煤集团新集刘庄煤矿等积极探索应用智能化快速掘进系统，掘进工效不断提高。记者进一步了解到，近期掘进智能化发展，主要解决工况参数在线监测、断面自动成形截割控制、智能化截割控制、远程控制操等问题，仍有不少技术瓶颈有待突破。
“目前最大的难题是掘支不能平行作业，打锚杆支护的时候不能掘进，掘进的时候不能打锚杆支护。与综采三机配套‘并行’作业相比，掘进作业线是‘串行’式的，无法形成安全高效作业线。”王虹指出。
一号煤矿机电副矿长李杰向记者透露，下一步，小保当煤矿将在如何实现支护自动化、智能化，解决掘进工作面辅助运输问题进一步减轻一线矿工体力劳动，优化皮带运输系统提高循环掘进效率等方面发力。
“煤矿智能化发展将不断把人员换下来，八部委印发《关于推进煤矿智能化发展的指导意见》后，更要充分应用5G、云计算、大数据、物联网、人工智能等技术，打造协同、高效、共享、安全的智能掘进工作面。”王虹表示，由于采掘系统欠账较多，掘进智能化发展可以分步走：先实现机器的智能掘进，再进行远程干预，最后实现智能自适应。
王虹进一步指出，井下空间定位导航新技术、支护效果动态监测与支护工艺精确调整、掘进工作面高精度智能感知与数字孪生、掘锚一体机器人、掘进系统平台化等将是未来掘进智能化发展的方向。“掘进智能化是智慧矿山建设不可或缺的支撑，必须扭转重采轻掘现象，投入更大科研、制造、生产等力量，推动掘进向智能化迈进。”
