Как гласит поговорка: «Чтобы хорошо выполнить работу, сначала нужно заточить инструменты». Недавно высокоэффективная интеллектуальная система быстрого проходческого бурения — ведущая интегрированная буровая и анкеровочная установка, разработанная Тайюаньским научно-исследовательским институтом Китайской группы науки и технологий угольной промышленности — помогла шахте Нинтяота Шэньси-Коал-Групп добиться точного прохода между конвейерным тоннелем S1208 и дренажным стволом S1208. Эта бесшовная интеграция передового угольного оборудования с эффективной организацией производства ознаменует прочный шаг вперёд в строительстве высокостандартных и высококачественных тоннельных проектов.
　　Этот строительный проход длиной 6015 метров является ключевым проектом в плане разработки угольной шахты Нинтяота на текущий год. Проход спроектирован с прямоугольным поперечным сечением большого размера — его ширина составляет 6 метров, а высота — 4,1 метра. Исходя из геологических условий угольного пласта, в котором проложен проход, и реальных условий на месте, Институт исследований Тайюань разработал высокоэффективную систему оборудования, ведущим элементом которой является интегрированная машина для горных работ и крепления большой высоты; центральным узлом этой системы служит интеллектуальная система управления. В состав системы также входят машина для транспортировки анкерных стержней, гибкая конвейерная лента и пошаговая самоходная хвостовая секция. Эта система обеспечивает высокую эффективность работы на всех этапах — от проходки и крепления до транспортировки, вентиляции и управления. Интеллектуальные функции отдельных машин были эффективно расширены и интегрированы с общей интеллектуальностью системы, а интеллектуальная высокоточная навигационная система, использующая высокоскоростную беспроводную сеть связи, позволяет достигать позиционирования и ориентации с точностью до сантиметра для быстрой проходки. Благодаря оптимизированному и эффективному управлению производством шахта продемонстрировала выдающиеся показатели: ежемесячное продвижение достигает одного километра, а точные прорывы в километровых проходах стали возможны благодаря интеллектуальному подходу, что способствует повышению качества и ускорению развития проходки шахтных выработок в Китае.
　　В последние годы, по мере ускоренного развития интеллектуальных шахт, такие провинции, как Шаньси, Шаньдун, Внутренняя Монголия, Шэньси и Хэнань, последовательно вводят планы реализации интеллектуального развития угольных шахт. Автоматическое ориентирование и навигация, а также автоматизированные технологии резки и формообразования поперечных сечений туннелей были определены в качестве ключевых требований к интеллектуальному горному оборудованию. Однако из-за суровых условий работы на забоях угольных шахт, сложности процессов проходки и низкочастотных, высокоамплитудных вибраций и толчков, которым подвергается горное оборудование во время эксплуатации, достижение точного позиционирования и навигации долгое время оставалось глобальной проблемой, препятствующей полномасштабной интеллектуализации такого оборудования. Научно-исследовательский институт Тайюань уже давно привержен выявлению и решению ключевых узких мест, сдерживающих развитие интеллектуального подземного горного оборудования. Сосредоточившись на создании комплексных решений для навигации и позиционирования горного оборудования, институт преодолел несколько важнейших технических вызовов, включая интегрированную навигацию и позиционирование для подземного горного оборудования в ограниченном пространстве, а также автоматизированное планирование и управление траекториями резки. Опираясь на высокоточную инерциальную навигационную технологию, Институт Тайюань объединяет различные сенсорные технологии, такие как оптическое измерение и машинное зрение, и разработал адаптивные алгоритмы коррекции и компенсационные стратегии. Улучшая производительность системы навигации и позиционирования на всех уровнях — от компонентов управления до алгоритмов оценки — институт добился сантиметровой точности позиционирования и автономной коррекции инерциальных навигационных систем. Эта система обладает такими преимуществами, как высокая точность поддержания курса и углов ориентации даже при отсутствии вспомогательных источников навигации, а также чрезвычайно точная самонастройка. Применение данной навигационной системы может повысить общую эффективность проходки на забое более чем на 20%, сократив потребность в рабочей силе на одну-две единицы на каждую производственную смену. В то же время институт активно занимается технологическими модернизациями: навигационная система второго поколения для горного оборудования сокращает время калибровки более чем на 60% по сравнению с предыдущим поколением и повышает точность навигации более чем в десять раз, что значительно поднимает уровень интеллектуализации и операционной эффективности угледобычи, обеспечивая при этом безопасность эксплуатации.
　　Независимо разработанная интеллектуальная система автономной навигации для проходки тоннелей уже широко применяется на оборудовании для быстрого вскрытия угольных шахт, эксплуатируемом такими компаниями, как Группа Гоэн, Шэньсиская угольная группа и Шаньси́ская коксовая группа. На нескольких угольных шахтах эта система позволила добиться непрерывного продвижения на расстояние свыше 3000 метров и успешно реализовать комплексные операции по резке и креплению с помощью горно-проходческой машины. Точность формирования поперечного сечения теперь соответствует запланированной траектории с точностью до сантиметра, что действительно решает давнюю проблему точного позиционирования при резке в оборудовании для добычи угля и помогает угольным шахтам перейти к интеллектуальной проходке тоннелей. Всякий раз, когда упоминается эта навигационная система, опытные операторы комплексных машин для резки и крепления с удовольствием говорят: «С тех пор как мы начали использовать систему навигации для проходки тоннелей, нам больше никогда не приходится беспокоиться о том, что машина сойдет с заданного курса. Качество формирования тоннеля даже лучше, чем раньше — словно мы оснастили комплексную машину для резки и крепления «прицелом»!»
　　Интеллектуальная централизованная система управления проходкой оснащена системой видеонаблюдения, обеспечивающей полный охват от забоя до поверхности, а также системой голосового взаимодействия, охватывающей всю операцию по проходке туннеля. Благодаря этому оборудование для быстрой проходки получает «пару зорких глаз» и «пару чутких ушей». Многоинформационная сеть интеграции между кластерными устройствами наделяет оборудование «нервом передачи», тогда как высокоточные датчики и трёхмерный интерфейс взаимодействия человек-машина позволяют оборудованию развивать сенсорное восприятие. Разумеется, все эти возможности опираются на основной интеллект, обеспечиваемый передовыми программными алгоритмами. Операторам требуется лишь удалённо управлять оборудованием через интерфейс взаимодействия человек-машина в подземном интегрированном центре управления и наземной диспетчерской панели — таким образом, они могут запустить или остановить весь комплекс оборудования, включая поток угольной массы, всего за одну минуту одним нажатием кнопки. Кроме того, система позволяет автоматически планировать и осуществлять резку проходческих работ, а также точно координировать позиционирование и движение различных единиц оборудования. Дополнительно в процесс автоматизированной эксплуатации оборудования seamlessly интегрированы такие функции, как автономная навигация и управление ориентацией, вспомогательное анкерование и поддержка, а также онлайн-блокировка. После внедрения этой системы весь комплекс оборудования на участке проходки может осуществлять полностью автоматизированные операции на протяжении всего процесса проходки, что значительно повышает как безопасность, так и надежность проходческих работ.
　　Исследования и применение интеллектуальных систем централизованного управления проходкой шахтных выработок объединяют передовые технологии и концепции, такие как большие данные, облачные вычисления и интернет вещей. В последние годы интеллектуальное развитие угольных шахт стало ориентиром для угольной отрасли и неизбежным трендом в будущем ведении угледобывающих работ. Являясь неотъемлемой частью этого преобразования, интеллектуальная система централизованного управления проходкой шахтных выработок закладывает прочный фундамент для достижения безлюдных и минимально-людских операций в угледобыче, одновременно повышая возможности традиционного угольного оборудования и техники. Глядя вперёд, с активным развитием таких технологий, как цифровые двойники и искусственный интеллект, а также благодаря совместным усилиям различных отраслей, мы полагаем, что функциональность интеллектуальных систем централизованного управления проходкой шахтных выработок будет продолжать расширяться и обогащаться. Мечта об освобождении трудящихся с помощью технологий обязательно осуществится, и угольная промышленность несомненно достигнет новых высот развития.
　　Являясь пионером в области научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок высокотехнологичного угольного оборудования в Китае, Тайюаньский научно-исследовательский институт Китайской науки и технологии угольной промышленности берёт на себя ответственность за ведущую роль в технологическом прогрессе национальной отрасли угольной техники и приверженность всестороннему решению задачи эффективной и быстрой проходки угольных выработок в условиях различных характеристик окружающих пород. Комплектное оборудование для скоростной проходки, разработанное Тайюаньским научно-исследовательским институтом, уже широко внедрено и применяется более чем в 30 крупных угольных предприятиях по всему Китаю, включая компании в провинциях Шаньси, Шэньси и Внутренней Монголии. Это оборудование успешно эксплуатируется в самых разнообразных геологических условиях, установив выдающиеся рекорды: при стабильных условиях окружающих пород проходка превышает 3000 метров в месяц, при умеренно стабильных условиях — свыше 2000 метров в месяц, а в сложных условиях окружающих пород — более 800 метров в месяц. Кроме того, оно установило мировой рекорд месячной проходки угольных выработок — 3088 метров. На протяжении многих лет институт сохраняет лидирующие позиции на китайском рынке. По сравнению с предыдущими методами проходки новая технология увеличивает скорость проходки примерно в три раза и снижает потребность в рабочей силе на две трети, что эффективно способствует устранению дисбаланса между добычей и проходкой. В результате технологии и оборудование для проходки угольных выработок в Китае перешли от преимущественно «последователей» к «лидерам», переместившись с нижнего на верхний уровень цепочки создания стоимости и задав направление развитию отечественных технологий и оборудования для проходки угольных шахт.
　　В марте 2020 года совместно восемью национальными министерствами и ведомствами были опубликованы «Руководящие указания по ускорению интеллектуального развития угольных шахт», в которых чётко подчёркивалась необходимость достижения прорывов в области интеллектуальной быстрой добычи. В ответ на призыв государства Тайюаньский научно-исследовательский институт активно принял и тщательно реализовал общенациональную стратегию развития «1245» Китайской национальной корпорации по угольной науке и технологии. Высоко неся знамя интеллектуального лидерства, Институт успешно воспользовался возможностями, предоставляемыми интеллектуальной трансформацией угольных шахт. Опираясь на национальную ключевую программу исследований и разработок «Комплексный экскавационный робот для крупномасштабных шахт», Институт задействовал собственные оборудование и технологические преимущества для выполнения работ по высшему уровню планирования и проектирования технологий интеллектуального горного оборудования. Были разработаны соответствующие интеллектуальные системы добычи, сосредоточенные вокруг трёх основных категорий комплексного оборудования: проходческих комбайнов, машин непрерывной отбойки и комплексных проходческо-анкерных установок. После многочисленных этапов технической отработки и поэтапного обновления разработанная Тайюаньским научно-исследовательским институтом система интеллектуальной быстрой добычи постепенно достигла зрелости, постоянно расширяя свои функции автоматизации и интеллектуализации. Также была проведена стандартизация и нормативная работа. Системы интеллектуальной быстрой добычи различных конфигураций уже внедрены в эксплуатацию в умных шахтах нескольких провинций, включая Внутреннюю Монголию, Шэньси и Шаньси, получив широкое признание со стороны многочисленных пользователей.
　　Интеллектуализация и беспилотное преобразование оборудования для угольных разработок — это долгосрочная задача. Хотя до сих пор мы добились поэтапных результатов, всё ещё существует несколько «узких мест» в технологиях, которые препятствуют полноценному внедрению беспилотных рабочих участков на горных выработках. Научно-исследовательский институт по угольной науке и технологии в Тайюане будет и впредь внимательно следить за темпами развития интеллектуализации угольных шахт, прилагать согласованные усилия для преодоления ключевых технологических вызовов, повышать качество интеллектуальных систем быстрого проходческого оборудования, усиливать конкурентоспособность и способствовать росту эффективности в отрасли угольного машиностроения, а также вносить дополнительный вклад в интеллектуальное развитие угольных шахт.
　　Учёный не может не обладать широтой взглядов и решимостью; миссия тяжела, а путь вперёд длинен. Стратегические цели страны по «двойному углероду» предъявляют новые требования к трансформации угольной отрасли Китая и развитию предприятий. Научно-исследовательский институт Тайюань, следуя современным тенденциям и смело осваивая новые пути, уверен в том, что сможет проложить новый путь зелёного развития, характеризующийся технологическими инновациями, интеллектуальным лидерством и взаимовыгодным сотрудничеством, тем самым совершив значительный шаг вперёд в области интеллектуального производства высокотехнологичного угольного оборудования.