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“你看这‘铁搭子’，可真靠谱！以前掘进遇上抗压强度达80兆帕的坚硬夹矸层，全班人围着截割头发愁，截齿都用坏好几个了还是掘不动；现在，它带着激光和液压冲击‘双武器’，切硬岩跟切豆腐似的。”在陕煤集团小保当矿业公司一号煤矿132204掘进工作面，有着15年井下工作经验的掘进一队党支部书记胡波，指着平稳运行的智能掘进机器人说道。
巷道里的煤尘被清洗机器人悄悄吸走，远处的锚杆机器人正跟着掘进机的节奏自动打设锚杆，曾经“人停机不停”的紧张场景，如今变成了“人机协同”的从容。从破解硬岩掘进难题，到构建机器人集群协同体系，小保当矿业公司逐步告别了依赖人工奔波、高强度体力劳动的传统作业模式。
井下用上智能安全检测指挥车
在小保当矿业公司一号煤矿，副斜井与辅运大巷构成长度超过万米的井下通道，曾是安全巡检的“老大难”。以往，瓦斯检查员需要携带设备徒步往返，逐个点位检测记录。巷道内车辆往来频繁，存在安全风险；人工检测单一气体需耗时约10分钟，数据还需升井后人工整理，整个流程下来，信息反馈往往滞后。
针对这一实际痛点，小保当矿业公司与科研单位合作，研发并投入应用了智能安全检测指挥车。工作人员只需一键启动，这个“新工友”便可同步完成氧气、甲烷、一氧化碳等气体浓度，以及粉尘、风速、温度等10余项环境参数的快速采集与分析。数据经车内系统自动核验后，随即实时上传至矿井调度台。
“过去测一个点要蹲守十来分钟，现在车辆巡检一遍，数据直接同步传到地面，又快又准。”谈起变化，瓦斯检查员田方桥感受深刻。除了环境参数，该车搭载的红外热成像系统能及时发现设备异常升温，高清摄像头可辅助监测巷道形变，实现对潜在风险的多维度感知。
一号煤矿员工在集控室根据生产实际调节割煤速度
据一号煤矿通风技术管理室技术员高帅帅介绍，智能安全检测指挥车投用后，瓦斯检查员人均巡检效率提升30%以上，在有效保障巡检质量与人员安全的同时，每年还可节约人工成本约50万元。
引入护盾式智能掘进机器人
国内首套护盾式智能掘进机器人的引入与应用，在小保当矿业公司并非一帆风顺。
2020年，该机器人到矿之初，首个挑战便是井下运输与组装。该机器人盾体重达26吨，受限于巷道断面尺寸，无法整体下井。
一号煤矿掘进二队队长席义苗回忆：“我们只能在地面拆解，用矿车分批运输，仅运到井下就耗时7天。组装时依靠手拉葫芦精细吊装，前后用了15天，大家手上磨出了茧子，最担心的是组装精度影响后续掘进。”
该机器人投运后，更大的技术挑战接踵而至。当掘进至360米处时，迎头遭遇抗压强度高达80兆帕的坚硬夹矸层，传统截割头难以应对，该机器人一度停滞。一号煤矿机电运输管理室业务主管曹旭说：“那时截齿磨损极快，技术人员天天在井下研究岩样，寻找破岩方案。”
为此，小保当矿业公司与西安科技大学成立联合攻关团队，在井下展开针对性试验。攻关团队为截割头加装6套压力传感器，实时感知岩层变化，并创新采用“液压冲击+激光破岩”的复合截割技术。“针对不同岩性切换破岩模式，参数可动态调整。”曹旭介绍。
经过超过200次的试验验证，攻关团队成功破解了硬岩截割难题。
同时，攻关团队着力突破长期存在的“掘支不能平行”的作业瓶颈。以往，支护作业必须停止掘进，大量时间在等待中消耗，月进尺长期徘徊在400米左右。通过引入锚杆机器人、与掘进机协同控制的操作系统，如今支护可同步进行。“激光精准定位，单根锚杆施工仅需30秒，效率达到人工的3倍以上。”席义苗介绍，2021年，月进尺突破1000米，相比上年提升超过23%。
目前，通过优化工艺，该机器人的井下组装时间已缩短至72小时；自适应破岩系统能够高效应对不同地质条件；掘进与支护并行作业，使整体工效提升2倍至3倍。
30余台机器人毫秒级联动
在小保当矿业公司生产调度指挥中心，巨大的电子屏上实时显示着井下30余台机器人的工作状态与运行轨迹。在这里，机器人不再是孤立的单点设备，而是通过一套中央调度系统联结成协同作业的智能集群。
胶运大巷内，皮带巡检机器人正利用毫米波雷达穿透煤尘，监测托辊振动频谱；变电所中，轨道式红外巡检机器人自动巡行，精准采集开关柜温度数据；巷道里，移动式瓦斯巡检机器人按设定路线行走，持续检测气体浓度……
“以前这些岗位全靠人工跑，皮带巡检员一个班次要走5公里，煤尘大的时候连路都看不清，还容易漏检。”生产调度指挥中心值班员李鹏指着屏幕上的预警记录说，“上个月，皮带巡检机器人通过振动频谱分析，提前7天发现驱动滚筒轴承磨损，要是等轴承坏了再修，至少要停机8小时，损失大了。现在系统自动预警，维修队提前更换，一点儿也不耽误生产。”
这得益于集成了5G通信与工业环网的机器人集群调度指挥系统。该系统如同井下设备协同的“中枢神经”，可对分布于一号煤矿各处的20台机器人进行毫秒级的数据交互与指令协同。
“我们融合了数字孪生技术，在虚拟空间中构建了与井下对应的‘镜像’系统。”曹旭补充道。
应用数字孪生技术，他们可在施工前对地质条件和设备运行进行模拟推演，提前优化作业参数。在一号煤矿112206工作面掘进前，机器人集群调度指挥系统通过数据分析预测到一处隐伏断层，并据此调整了机器人截割方案，使巷道成型精度误差控制在5厘米内。
据统计，该系统全面运行以来，井下设备非计划停机时间较2021年下降约35%。
二号煤矿员工结合巡检机器人提供的数据进一步查看设备运行情况
让员工跟得上智能化节奏
在小保当矿业公司机器人运维实训基地，电工班班长计达戴上VR眼镜，熟练地操作着模拟程序，排查智能掘进机器人的一处虚拟故障。谁能想到，几年前，他还是一名主要从事扛锚杆、打眼作业的支护工。
计达的转型并非个例。面对智能化转型对人才结构提出的新要求，小保当矿业公司没有简单地“换人”，而是着力于“育人”。该公司通过深入调研，精准识别不同岗位员工的技能短板，并据此推出“菜单式”培训方案：为经验丰富的老工人开设机器人操作与基础维护课程；引导年轻员工学习数据分析与基础编程；选拔技术骨干参与校企合作项目，赴高校进行针对性深造。
“我参加了为期三个月的机器人运维专班，还曾到西安科技大学与专家交流。现在像截割头传感器校准这类常见问题，我已经能独立处理。”计达说。
培训仅是起点，更重要的是将所学转化为创新动能。该公司建立了月度创新成果评审机制，由技术专家对一线员工的改进建议、小改小革进行评审和奖励。
计达所在的创新小组研发的矿用喷浆机器人技术及装备，使喷浆作业效率提升60%。他所在的团队因此获得了奖金与荣誉。“实实在在的认可，让大家琢磨技术、解决问题的劲头越来越足。”计达笑着说。
2025年以来，小保当矿业公司已组织各类专业技能培训69期，覆盖3400余人次，累计孵化出超过700项来自一线的创新成果。目前，已有42名像计达一样从传统岗位成功转型的技术工人，成长为机器人运维、系统优化的中坚力量。
“智能化转型，核心是人的转型。我们致力于构建‘学习—实践—创新—激励’闭环，让每位员工都有机会成为创新主体。”该公司人力资源部门负责人表示。
一号煤矿矿长王小军表示，未来将持续推进机器人在续航能力、AI故障预测、地质风险超前辨识等方面的技术迭代，并积极探索井下救援、智能物流等新场景应用。
“我们的目标很明确，就是让机器人更多地替代高危、重复性劳动，让矿井更安全、更高效、更智能。”王小军说。
作者：赵阳版面编辑：杜明阳
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来源：中国煤炭报
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