專訪┃天地奔牛工作面智能輸送裝備創新團隊：礦用高端智能裝備持續推進的奮斗者

2025年04月11日 16:02 智能礦山雜志責編：戚金榮作者：智能礦山雜志

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團隊簡介

寧夏天地奔牛實業集團有限公司（簡稱天地奔牛）工作面智能輸送裝備創新團隊成立于2011年，依托于中國煤炭科工集團有限公司的央企平臺，團隊在刮板輸送裝備的智能化技術、產品研發、制造領域具有顯著優勢。團隊共19人，其中高級工程師10人，享受國務院政府特殊津貼2人，專業涵蓋機械工程、電氣工程、控制工程、軟件開發及制造工藝等多個學科。

團隊依托天地奔牛承擔建設的國家級企業技術中心、博士后科研工作站、國家煤礦智能開采與巖層控制全國重點實驗室——智能運輸實驗室、煤礦綜采輸送設備智能制造技術國家地方聯合工程實驗室、寧夏煤礦綜采輸送設備重點實驗室，以及寧夏智能刮板輸送裝備創新聯合體、井工輸送裝備工程技術研究中心等創新平臺，通過多學科交叉合作，開展關鍵技術攻關，形成系列核心科研成果，且多項核心技術及裝備行業領先。

團隊始終以實現刮板輸送裝備智能化為目標，圍繞基礎理論研究、智能化技術及產品研發、裝備設計制造和智能運維等核心任務展開工作。近3年，團隊成員主持、承擔或參與20余項省部級及以上項目，授權60余件專利，多項科技成果通過鑒定和成果登記。團隊持續引領煤炭輸送裝備智能化發展方向，為我國能源安全與煤炭資源高效、綠色、智能開采保駕護航。

文章來源：《智能礦山》2025年第3期“團隊專訪”欄目

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創新無止境智能化研發攻關之路

團隊由天地奔牛首席專家擔任負責人，統一協調管理，下設裝備智能化技術、產品數字化研發、設備智能運維、智能制造等多個攻關小組，以重點項目為載體，系統推進工作面智能刮板輸送裝備的研發，推動相關技術的創新與應用。

刮板輸送機用2000kW自診斷行星減速器、超長工作面智能刮板輸送裝備等創新成果實現產業化應用，相關技術指標達到國際領先水平。多項科技成果入選首臺套，其中4臺/套設備入選《寧夏回族自治區首臺（套）重大技術裝備推廣應用目錄（2024年版）》。在煤礦生產智能化變革的道路上，團隊作為行業先鋒，率先推進刮板輸送裝備由機械化向智能化的轉型，踐行了技術飛躍也是團隊勇于創新、攻堅克難的奮斗史。

1.1 2014年研發出世界首套智能控制刮板輸送機

經過多年的技術積累，團隊逐步攻克了鏈條自動張緊、變頻調速、功率平衡等系列關鍵技術難題。2014年團隊成功研制出世界首套智能控制刮板輸送機，并在國家能源集團寧夏煤業有限責任公司梅花井煤礦成功應用，得到中央電視臺《新聞聯播》欄目等多家主流媒體關注與報道，入選了國家第四批制造業單項冠軍產品，列入了工信部發布的《2015年首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》，先后獲得2015年度寧夏回族自治區科學技術進步一等獎、2016年度中國煤炭工業協會科學技術一等獎等，世界首套智能控制刮板輸送機如圖1所示。

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圖1 世界首套智能控制刮板輸送機

1.2 2016年研制出世界首套“N00工法”刮板輸送機

2016年，團隊成功攻關研制出世界首臺“N00工法”刮板輸送機，并于同年9月在陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司投入使用。該技術為全球首創，集成了機尾巷收煤、工作面裝煤和運煤等多種功能，進一步優化了鏈條自動張緊和變頻驅動智能控制技術，實現了一機多用，填補了行業內的技術空白，該技術成功應用標志著我國煤礦開采技術邁入了國際領先行列，為全球煤炭工業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。

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圖2 世界首套“N00工法”刮板輸送機

1.3 2018年研制出年產1500萬t智能高效輸送裝備

煤礦生產的規模不斷擴張，輸送系統的自動化需求也日益迫切。2018年，團隊攻堅克難成功為陜西小保當礦業有限公司研發了最高日產達6萬t、年產超過1500萬t的智能高效輸送裝備，將特厚煤層綜采工作面產量由原來年產1200萬t提高至1500萬t，顯著提高了國內特厚煤層資源回收率、工作面單產水平。

1500萬t智能高效輸送裝備集成了多個智能化系統，最關鍵創新是設備健康管理系統，可實時監測輸送設備的運行狀況，建立了數據分析反饋機制，捕捉設備潛在故障跡象，幫助操作人員提前采取預防性維護措施，降低了設備因故障導致非計劃停機風險；引入了實時煤量監測系統、斷鏈監測系統、輸送帶自移機尾及轉載機自移電液控制系統等智能化技術，減少了人工操作復雜性，提升了設備的協同作業能力和作業效率。1500萬t智能高效輸送的智能管理系統如圖3所示。

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圖3 1500萬t智能高效輸送的智能管理系統

1.4 2019年突破8.8m特厚煤層智能綜采設備

在面對特厚煤層和高產量礦井時，傳統設備運輸能力已經達到極限。2019年，團隊為國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2000萬t的智能綜采煤炭輸送裝備。在設備的研制過程中，引入了基于負載跟隨控制的鏈條自動張緊系統，使得刮板輸送機可應對極端條件下高負荷運行。該系統的成功應用，實現了1900萬t以上出煤量，刮板輸送機的鏈輪軸組未進行大修，達到了國際領先水平，年產2000萬t智能綜采煤炭輸送設備如圖4所示，基于負載跟隨控制的鏈條自動張緊系統如圖5所示。

圖4 年產2000萬t智能綜采煤炭輸送設備

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圖5 基于負載跟隨控制的鏈條自動張緊系統

1.5 2020年成功研制國內首臺2000kW數字化刮板輸送機用減速器

減速器作為煤礦開采核心裝備中刮板輸送機的關鍵部件，是電動機與鏈輪軸組之間獨立的封閉齒輪傳動裝置，其使用性能、使用壽命和數字化、智能化水平決定了刮板輸送機的整機性能。

2020年初，團隊自主研發的超重型刮板輸送機用2000kW數字化行星齒輪減速器，集減速器運行數據提取、分析、故障預警、壽命預估于一體的集成化緊湊型行星齒輪減速器，實現了減速器從機械化向數字化、智能化邁進，在關鍵核心技術上完全擁有自主知識產權，推動了煤礦智能化核心裝備國產化進程。2000kW減速器已在山東李樓煤業有限公司、山東新巨龍能源有限責任公司成功應用。超重型刮板輸送機用2000kW數字化行星齒輪減速器如圖6所示。

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圖6 超重型刮板輸送機用2000kW數字化行星齒輪減速器

1.6 2022年成功運行450m超長工作面智能刮板輸送裝備

2022年，團隊為陜西小保當礦業有限公司研發了SGZ1100/4800超長工作面智能刮板輸送裝備。該套設備采用多電機分時段驅動、多參數功率協同控制、精準調速和遠程運維監控等智能監控技術，具備高可靠性、低損耗、易維護的特點，滿足高效超長工作面開采需求。設備投入使用后，取得了最高日產5.2萬t、月產連續超100萬t的優異成績，充分展示了超長工作面成套裝備的優越運輸能力，450m超長工作面智能刮板輸送裝備如圖7所示。

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圖7 450m超長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新高

面對更大采高需求，團隊在技術研發方面不斷創新、不斷探索、不斷發展。2023年，團隊為陜西陜煤曹家灘礦業有限公司研制了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瓶頸，突破最高月產136.3萬t的紀錄。該套裝備具備大運量重載啟動、鏈條張力動態敏捷調節等功能，通過多源數據融合技術和神經網絡算法實現鏈條張力的預測和狀態監控，確保設備在各種復雜工況下的平穩運行。

系列智能化技術的應用提升了設備穩定性和壽命，也讓煤礦綜采生產邁向了全新高度，10m大采高智能刮板輸送裝備如圖8所示。

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圖8 10m超大采高智能刮板輸送裝備

1.8 2023年薄煤層加長工作面刮板輸送裝備投產應用

針對薄煤層開采效率低、產量占比不高的現狀，團隊積極開展各類創新攻關研究，先后突破采煤機過煤空間受限、浮煤回收困難等關鍵技術問題，研制出具有大過煤空間、快推移速度、高智能水平的薄煤層加長工作面刮板輸送機SGZ800/2×700，設計長度350m。

薄煤層加長工作面刮板輸送首臺套裝備在兗礦能源集團股份有限公司楊村煤礦4703綜采工作面投入應用，連續月產達9萬t以上，具備年產百萬噸運輸能力，成為薄煤層行業智能化開采標桿。后續同類設備在棗莊礦業（集團）有限責任公司濱湖煤礦等投產應用。該裝備的研制成功，提高薄煤層生產能力，煤層加長工作面智能刮板輸送裝備如圖9所示。

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圖9 薄煤層加長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CMAC認證

為應對重載刮板輸送機市場需要，團隊研制了3000kW刮板輸送機用減速器，為目前行業內最大減速器，機械效率達到97%，平穩油溫為73℃,滿足千萬噸級高產高效礦井對刮板輸送裝備配套高可靠、高效率、數字化傳動裝置的需求，具有承載能力強，傳動效率高，平衡油溫低等特點。該減速器的成功研制，標志著天地奔牛在大功率刮板輸送機用減速器領域的又一突破，實現了礦用傳動核心技術的自主化，對提高煤礦運輸效率，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。

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圖10 3000kW刮板輸送用減速器

突破無止境難題破解與能效提升之路

2.1 解決超長工作面鏈條張力控制優化問題

在超長工作面中鏈條張緊滯后問題突出，過大或過小張力都會影響設備性能和安全生產。團隊研發的自動伸縮機尾控制系統，利用傳感器實時監測鏈條張力的多維數據，結合模糊邏輯控制技術和概率神經網絡算法，自動調節鏈條張緊力，確保鏈條始終處于最佳工作狀態，確保裝備在高強度、長時間運行條件下仍能保持穩定運行，自動伸縮機尾系統如圖11所示。

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圖11 自動伸縮機尾系統

2.2 進一步突破裝備效率瓶頸

傳統刮板輸送裝備協調各子系之間配合存在較大局限，未能充分發揮設備性能潛力，制約了裝備效率提升。為了突破此類瓶頸問題，團隊開發了基于多參數融合的智能控制系統。采用多參數輸入與邏輯運算，結合神經網絡算法和模糊控制技術，根據生產需求自動調整設備的運行參數，及時預判潛在的故障并進行調整，實現設備之間的高效協同作業，減少了人工操作的頻次和復雜性，確保裝備的最優實時控制，智能協同作業控制系統如圖12所示。

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圖12 智能協同作業控制系統

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，團隊深入多個煤礦企業進行實地考察，通過與客戶充分溝通，精準把握客戶在實際生產過程中的核心需求與痛點。團隊整合并補充了電子圍欄、嵌入式工況監測裝置以及刮板輸送裝備售后服務管理系統（SOS系統）等多項智能化產品，以推動行業技術升級。

輸送裝備危險區域專用電子圍欄，可有效隔離危險區域，提升作業安全性，確保工作人員在進行操作時得到充分保護。

嵌入式工況監測裝置比傳統PLC工況監測產品體積小、質量小、算力強，適合煤礦井下使用，接入無線傳感器實現對生產過程中各類數據的及時采集與傳輸，確保數據能夠實時回饋至集控系統。嵌入式工況監測裝置將逐步集成振動數據分析和減速器油質在線監測功能，全面監測設備健康狀況，提前發現潛在故障隱患，保障設備穩定運行。

SOS系統包含邊緣端（礦端設備監測與運維系統）、云端平臺（物聯網遠程運維服務數據平臺）、用戶端應用（設備運維服務移動端程序）3個層級產品。平臺按照“云-邊-端”一體化協同方式構建刮板輸送裝備運維與服務管理體系，為天地奔牛及煤礦用戶提供綜合遠程管控服務。

2.4 成長無止境人才賦能與卓越發展之路

團隊逐漸形成以滿足市場需求為主導，以引領行業進步為己任的團隊文化和氛圍，摸索出產、學、研、用一體化運行模式。根據成員學科分布，交叉形成裝備智能化技術研發、核心零部件技術研究、裝備智能制造、智能運維研發等攻關小組，由團隊負責人統一領導并協調管理。

團隊成員發揚傳、幫、帶的優良傳統，重視培養團隊合作精神，形成互相尊重、相互配合、充分共享的工作關系；同時充分發揮團隊負責人及骨干成員在團隊建設與發展中的核心帶頭作用，營造濃厚的技術創新氛圍，培養出一批又一批青年核心科研人員。

展望未來，團隊將始終致力于刮板輸送裝備可靠性及智能化技術的研發。通過持續創新，不斷提升研發水平，從設備設計、制造、使用、維護，都做到高效、安全、可靠。團隊希望能夠在更多的煤礦中推廣智能化解決方案，幫助更多企業實現轉型升級，助力煤炭行業快速發展；同時期待與國內外同行加強交流與合作，共同探索煤礦智能化的新路徑，為全球煤炭工業提供更加先進的技術支持和服務。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞