康红普院士解码煤炭巷道高效掘进创新之路 锚定智能化方向为能源保供“支”出新速度

来源：中国能源网

7月16日，由中国煤炭工业协会主办，中国煤科开采研究院、太原研究院、陕西延长石油矿业有限责任公司、中煤陕西能源化工集团有限公司联合承办的“巷道快速掘进与支护新技术现场观摩交流会”在榆林举办。中国工程院院士、中国煤炭科工集团科技委主任康红普立足行业一线实践积淀与前沿创新成果，系统阐述“十四五”期间我国巷道掘进与支护领域标志性技术突破，客观研判国内外行业发展差距，锚定“十五五”快速掘进核心攻关方向，为复杂地质矿区破解采掘失衡、效率受限等行业痛点，勾勒出系统化、前瞻性、可落地的技术革新路径。

洞悉行业痛点：掘支失衡成桎梏，支护短板制约产业升级

作为我国能源供给的核心支柱，井工开采煤炭占比居主导地位，全国年均新掘巷道里程超13000公里，掘进规模位居全球首位。但巷道掘进技术迭代明显滞后于采煤技术，行业发展结构性短板凸显。

在现场实践中，榆林、鄂尔多斯等地质条件简单的矿区，巷道月最高进尺超过2000米，但全国90%以上的矿井处于一般及复杂地质工况，受围岩破碎、地压大等因素影响，矿井月均进尺不足200米，采掘接续紧张、产能释放受限的结构性矛盾长期存在。

谈及掘进效率瓶颈，康红普指出，掘进循环中70%的作业时间和人工消耗集中于支护工序，即便掘进设备性能持续升级，支护效率滞后、工序衔接不畅的问题，也会导致整体掘进效能无法充分释放。

深耕科创赋能：攻坚核心技术，铸就“十四五”掘支革新标杆

“十四五”期间，依托产学研协同创新体系，中国煤科开采研究院、太原研究院联合陕煤集团曹家滩煤矿、中煤陕西公司、延长矿业等多家单位，聚焦巷道掘进支护核心难题开展联合攻关，形成多项系统性、颠覆性创新成果。

康红普介绍，团队创新研发的“钻锚一体化”快速支护技术与装备，将锚杆、钻杆、注浆管合为一体，把传统六道离散工序简化为一道连续工序，配套全自动钻锚装备，实现全自动化施工，大幅提升了支护效率和质量。同时，开发了喷涂支护材料与设备，可实现对巷道围岩的即时封闭，起到快速临时支护作用。两项技术深度协同，构建起“钻锚+喷涂”立体支护新模式，为复杂地质条件下的快速掘进提供了可靠技术保障。

目前，这套自主创新的掘进与支护成套技术装备已在榆林、鄂尔多斯等多个千万吨级矿井规模化落地应用，不断刷新国内煤巷快速掘进纪录，荣获2022年度中央企业十大“国之重器”称号。

针对山东、两淮等深部矿井巷道大变形、冲击地压等复杂条件，康红普团队提出"支护-改性-卸压"协同控制理论，围绕该理论开发了高强预应力锚杆支护材料、纳米改性复合注浆材料以及水力压裂卸压技术，形成三位一体主动控制技术体系，已在全国多座深部矿井推广应用。

对标国际视野：技术体系领跑，基础领域尚存攻坚空间

立足全球煤炭采掘技术发展格局，康红普作出客观评价。相对于美国、澳大利亚等国家相对简单的地质条件和较浅的开采深度，我国煤矿地质条件复杂、多变，开采深度大，已建成近50座千米深井，在深部软岩治理、冲击地压防控、复杂围岩稳定性控制等领域积累了丰富的工程经验与核心技术，形成适配我国复杂地质条件的围岩控制技术体系。

同时，康红普也坦言，在高端材料、核心装备零部件、高精度传感器等基础领域，我国与国际顶尖水平仍存在明显差距，是未来行业技术攻关、产业提质的重点突破方向。

啃下“硬骨头”：深耕软岩巷道支护，打造极软岩巷道治理样板

富水极软岩巷道支护是我国西部矿区的共性技术难题，对此，康红普团队与山东能源集团深化合作，开创性构建“控水—强支—改性”三位一体协同治理体系。通过纳米改性复合注浆材料渗透填充破碎围岩，构建稳固注浆加固网络，配套全长锚固高强度锚杆锚索、底板锚索加固等综合工艺，形成一套适合富水极软岩巷道的成套治理技术方案。

康红普高度认可山东能源集团的创新实践，“自1992年与原新汶矿务局开展技术合作以来，山东能源集团始终坚守科技创新核心战略，推动新工艺、新材料、新技术快速、高效落地见效。”

擘画未来蓝图：锚定“十五五”方向，构建智能掘支新生态

面向“十五五”时期，康红普团队锚定智能掘进核心目标，明确四大重点攻关方向：

一是超前治理技术体系，推行超前地质探测、超前注浆改性及超前卸压等主动预控手段，变被动应对为超前干预，从源头改善掘进地质条件；二是智能支护装备，打造锚杆、锚索全工序自动化成套装备，彻底将锚索作业从繁重的人工劳动中解放出来；三是智能装备群组协同，研发适用于煤与半煤岩巷的掘锚喷智能装备群组，实现多设备间协同控制；四是自主决策与大数据运维平台，突破掘支工况自主决策核心技术，构建全生命周期大数据运维平台，形成“感知-决策-执行-运维”的闭环智能体系。

“巷道掘进与支护的自动化、智能化升级，是煤炭行业转型升级的关键技术，更是能源保供高质量发展的核心支撑。”康红普表示，依托“十五五”系统性技术攻关，我国巷道掘进与支护技术将实现跨越式发展，为煤矿智能化转型筑牢技术底座。从“支得住”的安全底线，到“支得快”的效率突破，再到“支得巧”的智能升级，我国煤炭巷道掘进与支护技术正经历深层变革。这场技术革新，不只是掘进进尺数据的持续刷新，更将推动煤炭井下采掘迈入安全、高效、智能、绿色的新发展时代，为国家能源安全稳定供应保驾护航。