近日，山东科技大学联合众多企业单位完成的“煤矿复杂巷道智能高效掘进装备关键技术与应用”“复杂冲击巷道超前液压支架变刚度缓冲防护装置研发与应用”与“提高智能薄煤层采煤机效率和可靠性关键技术及应用”三项成果通过专家组评价，认证达到国际先进水平。

煤炭是我国能源的“压舱石”，但井下环境复杂，瓦斯、冲击地压、顶板坍塌等风险如影随形。怎么让矿工兄弟少下井、不下井，坐在地面就能“遥控”采煤？山东科技大学用覆盖全国多个省区的实践给出了答案。

智能掘锚机：集成打出“组合拳”

传统巷道掘进，就像一群人各干各的——掘进的掘进，锚固的锚固，工序衔接磕磕绊绊，效率上不去，安全还难保。

自动化学院张坤教授团队联合山东天河科技股份有限公司、兖矿能源集团股份有限公司、北斗天地股份有限公司等多家单位给这套老流程来了次“大手术”。他们把居中截割、全断面回收、精准钻孔、自动锚固等工序“打包”集成到一台装备上，掘进机从此告别“单打独斗”。团队给机器装上了“眼睛”——多源传感系统，装上了“大脑”——智能控制系统，还搭了个“数字分身”——井下作业实时可视化与远程管控平台。

现在，操作人员坐在地面调度室，看着屏幕就能“指挥”井下掘进。远程控制响应时延不到300毫秒，作业人员减少三成以上。

数据不会说谎：单根锚杆施工只要3分钟，比人工快了近一半；300米掘进距离内，机器“走直线”的精度控制在200毫米以内。最亮眼的是复杂巷道月进尺——突破540米，把国内外150至200米的常规水平甩在身后。

“用了这套装备，复杂巷道月进尺突破540米，作业人员减少30%，效率提升30%以上。”鲍店煤矿负责人的语气里透着兴奋。

这套“聪明”的装备已经走出实验室，在山东天河科技、北斗天地等企业实现产业化，近三年带动5家单位新增销售收入41.33亿元、利润5.46亿元；为兖矿能源集团有限公司等应用单位节支32.94亿元、新增销售收入53.87亿元。如今，从山东到陕西、内蒙古、新疆、宁夏，越来越多的矿井正在“换装升级”。

变刚度防护：给液压支架穿上“安全铠甲”

冲击地压，被称为深部矿井的“隐形杀手”。现有的超前液压支架，安全阀响应要50到60ms，可冲击地压的能量释放是低于20ms级的——“反应慢半拍”，立柱弯曲、断裂甚至爆缸的事故就可能发生。

自动化学院杜明超副教授团队联合兖矿能源集团股份有限公司、天地宁夏支护装备有限公司、沈阳天安科技股份有限公司等多家单位想了个妙招：给支架加装“安全铠甲”那样的新装置。他们首次提出“刚—柔—刚”分阶段变刚度缓冲理论——液压支架初撑或微冲击下“高刚性”支护、冲击来时“软着陆”吸能，稳定后“硬支撑”扛压，模块化设计让装置能像乐高积木一样快速拆装，吸能效率提升30%以上，系统响应速度提升40%以上。

在兖矿能源集团股份有限公司下属矿井，这套装置已经“上岗”7个月，多次小型岩爆都被成功“化解”。液压支架立柱和阀件的损坏率降低三成以上，单台装置更换时间从8小时压缩到1.5小时，维修费用省下三成，单矿井每年直接经济效益超过200万元。

“我们的初心很简单——让矿工兄弟下井有底气、升井能安心。”杜明超说，“下一步，要让国产支护装备更高端、更智能。”

薄煤层采煤机升级：把“硬骨头”啃成“常规活”

薄煤层，煤炭界的“硬骨头”——空间狭小、倾角大、断层多，传统采煤机进去就像“在胡同里开大车”，效率低、故障率高、工人累得直不起腰。全国薄煤层储量占两成多，产量却只占一成，大量资源“躺在地下睡大觉”。

机电学院高魁东教授团队联合中煤科工集团上海有限公司、兖矿能源集团股份有限公司、煤炭无人化开采数智技术全国重点实验室、安标国家矿用产品安全标志中心有限公司等多家单位偏要啃薄煤层这块“硬骨头”。他们给滚筒换牙口——用金刚石复合截齿、“小合金—大切厚—变截距”布齿、辅助装煤装置和耐磨工艺，让滚筒割得动、装得净；给摇臂降火抑振——通过机电液仿真定位失效诱因，用调高油缸模糊压力控制抑制振动，配内置冷却与多点喷淋，让摇臂不发烧、不发抖；给牵引补劲头——发明倾角自适应启停力矩控制、大渗碳层长寿命行走轮和高耐磨滑靴，斜坡起步不溜不打滑；给整机装大脑——使用位姿精准检测与智能运维系统，配合ADP算法调高调速，响应快、误差小。

改进后的效果立竿见影。滚筒装煤效率提升15%，截割阻力砍半，牵引速度翻倍；截齿寿命延长2.5倍，滚筒寿命翻一番；传动系统噪音降低10分贝，摇臂部件寿命突破11000小时；智能控制人工干预率降到10%以下，年采煤最高达到160万吨。

南屯煤矿负责人算了笔账：“薄煤层生产效率提高43%，复杂区域效率翻倍，单班停机维保时间缩短一半，截齿寿命增加2.5倍。”

从“人进矿”到“数进矿”：一幅智慧煤矿的新图景

如今，三项成果的应用版图已从山东扩展到内蒙古、陕西、宁夏、青海等主要产煤省区，形成“点—线—面”的扩散态势。

山东科技大学青岛智能无人系统创新研究院常务副院长黄梁松教授这样概括：“人工作业变智能少人，让‘人’与‘危’物理隔离；被动处置变主动防控，让‘护’与‘安’形成闭环；经验判断变数据驱动，让‘采’与‘控’全程可视。这是山科大的答卷，也是传统行业拥抱新一代信息技术的缩影。”

从“人工干”到“智能采”，变的不仅是技术，更是矿工的作业方式和行业的安全底色。当掘进工序“联动”、液压支架智能“卸力”、采煤机精准“下刀”，煤矿生产正变得可感知、可量化、可控制——高效生产有了“数”，矿工升井更踏“实”。（记者：徐展 通讯员：孙迪）