專訪┃天地奔牛工作面智能輸送裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)：礦用高端智能裝備持續(xù)推進(jìn)的奮斗者

團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介

寧夏天地奔牛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱天地奔牛）工作面智能輸送裝備創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)成立于2011年，依托于中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司的央企平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)在刮板輸送裝備的智能化技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)、制造領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。團(tuán)隊(duì)共19人，其中高級(jí)工程師10人，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼2人，專業(yè)涵蓋機(jī)械工程、電氣工程、控制工程、軟件開(kāi)發(fā)及制造工藝等多個(gè)學(xué)科。

團(tuán)隊(duì)依托天地奔牛承擔(dān)建設(shè)的國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、博士后科研工作站、國(guó)家煤礦智能開(kāi)采與巖層控制全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——智能運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)室、煤礦綜采輸送設(shè)備智能制造技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室、寧夏煤礦綜采輸送設(shè)備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以及寧夏智能刮板輸送裝備創(chuàng)新聯(lián)合體、井工輸送裝備工程技術(shù)研究中心等創(chuàng)新平臺(tái)，通過(guò)多學(xué)科交叉合作，開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，形成系列核心科研成果，且多項(xiàng)核心技術(shù)及裝備行業(yè)領(lǐng)先。

團(tuán)隊(duì)始終以實(shí)現(xiàn)刮板輸送裝備智能化為目標(biāo)，圍繞基礎(chǔ)理論研究、智能化技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)、裝備設(shè)計(jì)制造和智能運(yùn)維等核心任務(wù)展開(kāi)工作。近3年，團(tuán)隊(duì)成員主持、承擔(dān)或參與20余項(xiàng)省部級(jí)及以上項(xiàng)目，授權(quán)60余件專利，多項(xiàng)科技成果通過(guò)鑒定和成果登記。團(tuán)隊(duì)持續(xù)引領(lǐng)煤炭輸送裝備智能化發(fā)展方向，為我國(guó)能源安全與煤炭資源高效、綠色、智能開(kāi)采保駕護(hù)航。

文章來(lái)源：《智能礦山》2025年第3期“團(tuán)隊(duì)專訪”欄目

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創(chuàng)新無(wú)止境智能化研發(fā)攻關(guān)之路

團(tuán)隊(duì)由天地奔牛首席專家擔(dān)任負(fù)責(zé)人，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，下設(shè)裝備智能化技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)、設(shè)備智能運(yùn)維、智能制造等多個(gè)攻關(guān)小組，以重點(diǎn)項(xiàng)目為載體，系統(tǒng)推進(jìn)工作面智能刮板輸送裝備的研發(fā)，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用。

刮板輸送機(jī)用2000kW自診斷行星減速器、超長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備等創(chuàng)新成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。多項(xiàng)科技成果入選首臺(tái)套，其中4臺(tái)/套設(shè)備入選《寧夏回族自治區(qū)首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用目錄（2024年版）》。在煤礦生產(chǎn)智能化變革的道路上，團(tuán)隊(duì)作為行業(yè)先鋒，率先推進(jìn)刮板輸送裝備由機(jī)械化向智能化的轉(zhuǎn)型，踐行了技術(shù)飛躍也是團(tuán)隊(duì)勇于創(chuàng)新、攻堅(jiān)克難的奮斗史。

1.1 2014年研發(fā)出世界首套智能控制刮板輸送機(jī)

經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累，團(tuán)隊(duì)逐步攻克了鏈條自動(dòng)張緊、變頻調(diào)速、功率平衡等系列關(guān)鍵技術(shù)難題。2014年團(tuán)隊(duì)成功研制出世界首套智能控制刮板輸送機(jī)，并在國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司梅花井煤礦成功應(yīng)用，得到中央電視臺(tái)《新聞聯(lián)播》欄目等多家主流媒體關(guān)注與報(bào)道，入選了國(guó)家第四批制造業(yè)單項(xiàng)冠軍產(chǎn)品，列入了工信部發(fā)布的《2015年首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》，先后獲得2015年度寧夏回族自治區(qū)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、2016年度中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)等，世界首套智能控制刮板輸送機(jī)如圖1所示。

圖1 世界首套智能控制刮板輸送機(jī)

1.2 2016年研制出世界首套“N00工法”刮板輸送機(jī)

2016年，團(tuán)隊(duì)成功攻關(guān)研制出世界首臺(tái)“N00工法”刮板輸送機(jī)，并于同年9月在陜煤集團(tuán)神木檸條塔礦業(yè)有限公司投入使用。該技術(shù)為全球首創(chuàng)，集成了機(jī)尾巷收煤、工作面裝煤和運(yùn)煤等多種功能，進(jìn)一步優(yōu)化了鏈條自動(dòng)張緊和變頻驅(qū)動(dòng)智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，填補(bǔ)了行業(yè)內(nèi)的技術(shù)空白，該技術(shù)成功應(yīng)用標(biāo)志著我國(guó)煤礦開(kāi)采技術(shù)邁入了國(guó)際領(lǐng)先行列，為全球煤炭工業(yè)提供了嶄新的解決方案，世界首套“N00工法”刮板輸送如圖2所示。

圖2 世界首套“N00工法”刮板輸送機(jī)

1.3 2018年研制出年產(chǎn)1500萬(wàn)t智能高效輸送裝備

煤礦生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴(kuò)張，輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化需求也日益迫切。2018年，團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難成功為陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司研發(fā)了最高日產(chǎn)達(dá)6萬(wàn)t、年產(chǎn)超過(guò)1500萬(wàn)t的智能高效輸送裝備，將特厚煤層綜采工作面產(chǎn)量由原來(lái)年產(chǎn)1200萬(wàn)t提高至1500萬(wàn)t，顯著提高了國(guó)內(nèi)特厚煤層資源回收率、工作面單產(chǎn)水平。

1500萬(wàn)t智能高效輸送裝備集成了多個(gè)智能化系統(tǒng)，最關(guān)鍵創(chuàng)新是設(shè)備健康管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送設(shè)備的運(yùn)行狀況，建立了數(shù)據(jù)分析反饋機(jī)制，捕捉設(shè)備潛在故障跡象，幫助操作人員提前采取預(yù)防性維護(hù)措施，降低了設(shè)備因故障導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)；引入了實(shí)時(shí)煤量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、斷鏈監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輸送帶自移機(jī)尾及轉(zhuǎn)載機(jī)自移電液控制系統(tǒng)等智能化技術(shù)，減少了人工操作復(fù)雜性，提升了設(shè)備的協(xié)同作業(yè)能力和作業(yè)效率。1500萬(wàn)t智能高效輸送的智能管理系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 1500萬(wàn)t智能高效輸送的智能管理系統(tǒng)

1.4 2019年突破8.8m特厚煤層智能綜采設(shè)備

在面對(duì)特厚煤層和高產(chǎn)量礦井時(shí)，傳統(tǒng)設(shè)備運(yùn)輸能力已經(jīng)達(dá)到極限。2019年，團(tuán)隊(duì)為國(guó)能神東煤炭上灣煤礦研制了8.8m特厚煤層一次采全高、年產(chǎn)2000萬(wàn)t的智能綜采煤炭輸送裝備。在設(shè)備的研制過(guò)程中，引入了基于負(fù)載跟隨控制的鏈條自動(dòng)張緊系統(tǒng)，使得刮板輸送機(jī)可應(yīng)對(duì)極端條件下高負(fù)荷運(yùn)行。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了1900萬(wàn)t以上出煤量，刮板輸送機(jī)的鏈輪軸組未進(jìn)行大修，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，年產(chǎn)2000萬(wàn)t智能綜采煤炭輸送設(shè)備如圖4所示，基于負(fù)載跟隨控制的鏈條自動(dòng)張緊系統(tǒng)如圖5所示。

圖4 年產(chǎn)2000萬(wàn)t智能綜采煤炭輸送設(shè)備

圖5 基于負(fù)載跟隨控制的鏈條自動(dòng)張緊系統(tǒng)

1.5 2020年成功研制國(guó)內(nèi)首臺(tái)2000kW數(shù)字化刮板輸送機(jī)用減速器

減速器作為煤礦開(kāi)采核心裝備中刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵部件，是電動(dòng)機(jī)與鏈輪軸組之間獨(dú)立的封閉齒輪傳動(dòng)裝置，其使用性能、使用壽命和數(shù)字化、智能化水平?jīng)Q定了刮板輸送機(jī)的整機(jī)性能。

2020年初，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的超重型刮板輸送機(jī)用2000kW數(shù)字化行星齒輪減速器，集減速器運(yùn)行數(shù)據(jù)提取、分析、故障預(yù)警、壽命預(yù)估于一體的集成化緊湊型行星齒輪減速器，實(shí)現(xiàn)了減速器從機(jī)械化向數(shù)字化、智能化邁進(jìn)，在關(guān)鍵核心技術(shù)上完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，推動(dòng)了煤礦智能化核心裝備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。2000kW減速器已在山東李樓煤業(yè)有限公司、山東新巨龍能源有限責(zé)任公司成功應(yīng)用。超重型刮板輸送機(jī)用2000kW數(shù)字化行星齒輪減速器如圖6所示。

圖6 超重型刮板輸送機(jī)用2000kW數(shù)字化行星齒輪減速器

1.6 2022年成功運(yùn)行450m超長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備

2022年，團(tuán)隊(duì)為陜西小保當(dāng)?shù)V業(yè)有限公司研發(fā)了SGZ1100/4800超長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備。該套設(shè)備采用多電機(jī)分時(shí)段驅(qū)動(dòng)、多參數(shù)功率協(xié)同控制、精準(zhǔn)調(diào)速和遠(yuǎn)程運(yùn)維監(jiān)控等智能監(jiān)控技術(shù)，具備高可靠性、低損耗、易維護(hù)的特點(diǎn)，滿足高效超長(zhǎng)工作面開(kāi)采需求。設(shè)備投入使用后，取得了最高日產(chǎn)5.2萬(wàn)t、月產(chǎn)連續(xù)超100萬(wàn)t的優(yōu)異成績(jī)，充分展示了超長(zhǎng)工作面成套裝備的優(yōu)越運(yùn)輸能力，450m超長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備如圖7所示。

圖7 450m超長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備

1.7 2023年10m超大采高智能刮板輸送裝備再創(chuàng)新高

面對(duì)更大采高需求，團(tuán)隊(duì)在技術(shù)研發(fā)方面不斷創(chuàng)新、不斷探索、不斷發(fā)展。2023年，團(tuán)隊(duì)為陜西陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司研制了SGZ1600/6000超大采高工作面成套智能刮板輸送裝備，成功突破了10m特厚煤層綜采工作面輸送裝備的技術(shù)瓶頸，突破最高月產(chǎn)136.3萬(wàn)t的紀(jì)錄。該套裝備具備大運(yùn)量重載啟動(dòng)、鏈條張力動(dòng)態(tài)敏捷調(diào)節(jié)等功能，通過(guò)多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)鏈條張力的預(yù)測(cè)和狀態(tài)監(jiān)控，確保設(shè)備在各種復(fù)雜工況下的平穩(wěn)運(yùn)行。

系列智能化技術(shù)的應(yīng)用提升了設(shè)備穩(wěn)定性和壽命，也讓煤礦綜采生產(chǎn)邁向了全新高度，10m大采高智能刮板輸送裝備如圖8所示。

圖8 10m超大采高智能刮板輸送裝備

1.8 2023年薄煤層加長(zhǎng)工作面刮板輸送裝備投產(chǎn)應(yīng)用

針對(duì)薄煤層開(kāi)采效率低、產(chǎn)量占比不高的現(xiàn)狀，團(tuán)隊(duì)積極開(kāi)展各類創(chuàng)新攻關(guān)研究，先后突破采煤機(jī)過(guò)煤空間受限、浮煤回收困難等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研制出具有大過(guò)煤空間、快推移速度、高智能水平的薄煤層加長(zhǎng)工作面刮板輸送機(jī)SGZ800/2×700，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度350m。

薄煤層加長(zhǎng)工作面刮板輸送首臺(tái)套裝備在兗礦能源集團(tuán)股份有限公司楊村煤礦4703綜采工作面投入應(yīng)用，連續(xù)月產(chǎn)達(dá)9萬(wàn)t以上，具備年產(chǎn)百萬(wàn)噸運(yùn)輸能力，成為薄煤層行業(yè)智能化開(kāi)采標(biāo)桿。后續(xù)同類設(shè)備在棗莊礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司濱湖煤礦等投產(chǎn)應(yīng)用。該裝備的研制成功，提高薄煤層生產(chǎn)能力，煤層加長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備如圖9所示。

圖9 薄煤層加長(zhǎng)工作面智能刮板輸送裝備

1.9 2024年3000kW刮板輸送用減速器通過(guò)CMAC認(rèn)證

為應(yīng)對(duì)重載刮板輸送機(jī)市場(chǎng)需要，團(tuán)隊(duì)研制了3000kW刮板輸送機(jī)用減速器，為目前行業(yè)內(nèi)最大減速器，機(jī)械效率達(dá)到97%，平穩(wěn)油溫為73℃,滿足千萬(wàn)噸級(jí)高產(chǎn)高效礦井對(duì)刮板輸送裝備配套高可靠、高效率、數(shù)字化傳動(dòng)裝置的需求，具有承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)效率高，平衡油溫低等特點(diǎn)。該減速器的成功研制，標(biāo)志著天地奔牛在大功率刮板輸送機(jī)用減速器領(lǐng)域的又一突破，實(shí)現(xiàn)了礦用傳動(dòng)核心技術(shù)的自主化，對(duì)提高煤礦運(yùn)輸效率，提升井工輸送裝備水平具有重要意義，3000kW刮板輸送用減速器如圖10所示。

圖10 3000kW刮板輸送用減速器

突破無(wú)止境難題破解與能效提升之路

2.1 解決超長(zhǎng)工作面鏈條張力控制優(yōu)化問(wèn)題

在超長(zhǎng)工作面中鏈條張緊滯后問(wèn)題突出，過(guò)大或過(guò)小張力都會(huì)影響設(shè)備性能和安全生產(chǎn)。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的自動(dòng)伸縮機(jī)尾控制系統(tǒng)，利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鏈條張力的多維數(shù)據(jù)，結(jié)合模糊邏輯控制技術(shù)和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，自動(dòng)調(diào)節(jié)鏈條張緊力，確保鏈條始終處于最佳工作狀態(tài)，確保裝備在高強(qiáng)度、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行條件下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行，自動(dòng)伸縮機(jī)尾系統(tǒng)如圖11所示。

圖11 自動(dòng)伸縮機(jī)尾系統(tǒng)

2.2 進(jìn)一步突破裝備效率瓶頸

傳統(tǒng)刮板輸送裝備協(xié)調(diào)各子系之間配合存在較大局限，未能充分發(fā)揮設(shè)備性能潛力，制約了裝備效率提升。為了突破此類瓶頸問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了基于多參數(shù)融合的智能控制系統(tǒng)。采用多參數(shù)輸入與邏輯運(yùn)算，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和模糊控制技術(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需求自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)預(yù)判潛在的故障并進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的高效協(xié)同作業(yè)，減少了人工操作的頻次和復(fù)雜性，確保裝備的最優(yōu)實(shí)時(shí)控制，智能協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)如圖12所示。

圖12 智能協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)

2.3 智能化水平全面提升

為全面提升工作面輸送裝備的智能化水平，團(tuán)隊(duì)深入多個(gè)煤礦企業(yè)進(jìn)行實(shí)地考察，通過(guò)與客戶充分溝通，精準(zhǔn)把握客戶在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的核心需求與痛點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)整合并補(bǔ)充了電子圍欄、嵌入式工況監(jiān)測(cè)裝置以及刮板輸送裝備售后服務(wù)管理系統(tǒng)（SOS系統(tǒng)）等多項(xiàng)智能化產(chǎn)品，以推動(dòng)行業(yè)技術(shù)升級(jí)。

輸送裝備危險(xiǎn)區(qū)域?qū)Ｓ秒娮訃鷻?，可有效隔離危險(xiǎn)區(qū)域，提升作業(yè)安全性，確保工作人員在進(jìn)行操作時(shí)得到充分保護(hù)。

嵌入式工況監(jiān)測(cè)裝置比傳統(tǒng)PLC工況監(jiān)測(cè)產(chǎn)品體積小、質(zhì)量小、算力強(qiáng)，適合煤礦井下使用，接入無(wú)線傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中各類數(shù)據(jù)的及時(shí)采集與傳輸，確保數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)回饋至集控系統(tǒng)。嵌入式工況監(jiān)測(cè)裝置將逐步集成振動(dòng)數(shù)據(jù)分析和減速器油質(zhì)在線監(jiān)測(cè)功能，全面監(jiān)測(cè)設(shè)備健康狀況，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障隱患，保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

SOS系統(tǒng)包含邊緣端（礦端設(shè)備監(jiān)測(cè)與運(yùn)維系統(tǒng)）、云端平臺(tái)（物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程運(yùn)維服務(wù)數(shù)據(jù)平臺(tái)）、用戶端應(yīng)用（設(shè)備運(yùn)維服務(wù)移動(dòng)端程序）3個(gè)層級(jí)產(chǎn)品。平臺(tái)按照“云-邊-端”一體化協(xié)同方式構(gòu)建刮板輸送裝備運(yùn)維與服務(wù)管理體系，為天地奔牛及煤礦用戶提供綜合遠(yuǎn)程管控服務(wù)。

2.4 成長(zhǎng)無(wú)止境人才賦能與卓越發(fā)展之路

團(tuán)隊(duì)逐漸形成以滿足市場(chǎng)需求為主導(dǎo)，以引領(lǐng)行業(yè)進(jìn)步為己任的團(tuán)隊(duì)文化和氛圍，摸索出產(chǎn)、學(xué)、研、用一體化運(yùn)行模式。根據(jù)成員學(xué)科分布，交叉形成裝備智能化技術(shù)研發(fā)、核心零部件技術(shù)研究、裝備智能制造、智能運(yùn)維研發(fā)等攻關(guān)小組，由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)并協(xié)調(diào)管理。

團(tuán)隊(duì)成員發(fā)揚(yáng)傳、幫、帶的優(yōu)良傳統(tǒng)，重視培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神，形成互相尊重、相互配合、充分共享的工作關(guān)系；同時(shí)充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人及骨干成員在團(tuán)隊(duì)建設(shè)與發(fā)展中的核心帶頭作用，營(yíng)造濃厚的技術(shù)創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)出一批又一批青年核心科研人員。

展望未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將始終致力于刮板輸送裝備可靠性及智能化技術(shù)的研發(fā)。通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新，不斷提升研發(fā)水平，從設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)，都做到高效、安全、可靠。團(tuán)隊(duì)希望能夠在更多的煤礦中推廣智能化解決方案，幫助更多企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，助力煤炭行業(yè)快速發(fā)展；同時(shí)期待與國(guó)內(nèi)外同行加強(qiáng)交流與合作，共同探索煤礦智能化的新路徑，為全球煤炭工業(yè)提供更加先進(jìn)的技術(shù)支持和服務(wù)。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤科總院出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán)成立于2015年，擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國(guó)科技核心期刊11種、中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國(guó)法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

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