陕西延长石油集团首席科学家范京道长期探索煤矿智能化发展—— 研发新技术 采煤不下井

范京道（左）在可可盖煤矿井下研究掘进设备应用与改进。
　　受访者供图

　　“实现煤矿建设‘打井不下井，智能化建井’”，曾经有人认为这样的场景不可能实现。但有另外一群人，他们致力于推动煤炭工业科技进步，为实现智能化采煤的目标不懈努力着，范京道就是其中一位。

　　历经多年攻关，范京道团队开创了煤炭开采由机械化到智能化的重要技术变革，实现了井工煤矿地面智能采煤，改变了以往矿工必须下井采煤的生产方式。

　　从煤矿工人“采煤不下井”到“打井不下井”，范京道扎根采煤科研领域数十载，不断开拓创新，在他的带领下，曾经不可能的事情逐渐变为现实，推动了采煤技术水平不断提高。

　　从采煤工、掘进工到技术员，井下的工种几乎干了个遍

　　1988年，从西安矿业学院采矿系采煤专业毕业的范京道，来到了正在改扩建的百年老矿——蒲白矿务局白水煤矿。

　　虽然对煤矿的艰苦条件已有心理准备，但第一次下井，依旧让范京道终生难忘：“井下漆黑一片，只能靠头上的矿灯照亮脚下，污浊的空气和长距离的步行，使人喘不上气来。当时我跟着队长，从顺槽往采煤工作面走，巷道变形严重的区段，只能爬着一点点往前挪。有些区域只能弯着腰作业，一个班下来，腰疼得简直都要断了。”

　　“一定要把矿工从超强度体力劳动中解放出来”，从那时起，范京道心里就埋下了一颗梦想的种子，坚定了他致力于先进采煤技术研究与实践的决心。

　　从大学生到采煤工，范京道每天扛着沉重的监测设备，带上馒头和水，在千米深井徒步四五公里，这一走就是8年。

　　从采煤工、掘进工到技术员，井下的工种范京道几乎干了个遍，积累了大量的井下一线实践经验。1997年，他将在白水煤矿生产一线获得的实践经验和创新成果写成论文，获得了陕西省煤炭优秀科技成果奖。“是实践给了我成功的机会，技术人员只有深入一线，才能掌握真才实学。多年的一线工作经验为我以后攻克更复杂的技术难题打下了坚实的基础。”范京道说。

　　从采煤工作面摩擦支柱到单体支柱支护，从木棚、工字钢到探索锚杆支护，从毫秒爆破、高档普采到π形梁高档普采放顶煤工艺研究，他通过技术创新不断变革采煤工艺技术，提高生产效率和单产水平，改变矿工安全状况和作业环境。2003年，38岁的范京道被任命为蒲白矿务局总工程师。

　　攻关“无人”开采技术，实现地面远程操控采煤

　　2004年，陕西黄陵一号煤矿发生特大瓦斯爆炸事故。范京道临危受命调任黄陵矿业集团总工程师，负责安全和技术管理工作。

　　长期的一线工作让范京道在保障煤矿生产安全上形成了自己的思路。“仅靠优化管理无法彻底改变煤矿‘事故频发’、矿工‘脏累苦险’的行业现状。”范京道说。

　　“如何实现矿工不下井就能把煤采出来？”在范京道看来，煤炭开采的复杂性和危险性，决定了对“机器替代人”的天然需求。

　　“针对煤矿生产的关键问题——采煤方法与工艺，或许可以采取‘机器替代’的思路。”2011年，范京道首次提出这个想法时，遭到了许多人的质疑：“人不下井怎么可能把煤采出来呢？”

　　质疑声外，范京道团队还面临着智能化无人开采技术在国内外尚未突破、可借鉴经验不足等问题，很多关键技术攻关和装备研发只能摸着石头过河。“一个采煤工作面涉及数十个子系统、几百台/架设备、上千个传感器、几十万个零部件。在采场高应力、强负荷及多种因素影响的复杂条件下，如何实现设备群组智能联控与决策，是我们当时面临的重大技术难题。”范京道说。

　　项目推进过程中，范京道带领团队四处学习，总结科研院所的实验成果，反复研究先进设备与现场环境的匹配和融合……最终，通过产学研用联合攻关，团队突破了一系列技术难题，创建了“有人安全巡视、无人跟机作业”的智能化生产模式。

　　2014年4月2日，在黄陵矿业一号煤矿调度指挥中心，两名员工通过地面指挥控制中心的控制系统操控按钮，启动了井下综采工作面各个生产设备，顺利实现了地面远程操控采煤。同年12月，原国家安监总局下发文件，推广该技术成果，文件中评价：“填补了我国煤矿综采工作面智能化无人开采的空白……具有重要的里程碑式意义。”“穿着白衬衣，坐在地面采煤，这个几代煤矿人期待的梦想终于成真！”直到今天，范京道依然难掩激动。

　　建设智能化煤矿，为安全生产提供技术支撑

　　2018年，范京道调任延长石油集团副总经理，负责延长石油210亿吨煤炭资源安全高效开发。

　　煤矿是一个复杂的大系统，完成水、火、瓦斯、油型气等灾害的超前治理，将开采环境变得简单且安全，只是智能煤矿建设的第一步。如何实现智能开采到智能煤矿的系统突破？井下各系统的信息如何实现实时传输？煤矿智能化建设依然面临难题。

　　“4G网络架构下，工控延时经常大于500毫秒，甚至达到1秒，导致数据和决策命令无法及时传输，这也是制约煤矿智能化开采的技术难题之一。”范京道介绍。

　　在生产过程中，“采煤不见人”已经实现，但在煤矿建设中，如何进一步实现“打井不下井”，范京道又展开了攻关。“此前受制于多方面因素，尤其是5G技术在煤矿建设中的应用仍是空白。”延长石油矿业公司科技部副经理李川说。针对煤矿各系统相对独立、信息共享不充分等难题，范京道提出了新建矿井智能化系统建设模式，构建了融合5G技术生态的智能煤矿总体架构及核心应用场景。

　　在陕西可可盖煤矿建设中，5G技术在煤矿井下得到了应用。项目采用敞开式全断面智能掘进装备施工超长斜井，钻井法“一钻完井”施工大深大立井，实现了“打井不下井、智能化建井”，将建井周期由5年降至13个月，填补了我国煤矿智能化建设与安全高效建井技术空白。中国工程院院士王国法评价：“可可盖煤矿的建井模式将为许多类似地区矿井建设提供可推广、可复制的模板。”

　　在过去的37年里，范京道干一行、爱一行、专一行，带领团队坚持不断创新，一份份证书、一本本著作，都记录和承载着他追寻“无人”采煤梦想的历程。“煤矿智能化是安全生产的治本之策，也是新质生产力的重要体现，我将不懈努力，为煤炭工业高质量发展贡献力量。”范京道说。

(责编：赵欣悦、袁勃)