从0.65米到12.9米——兖矿能源智能化开采丈量每一寸煤层

早班，兖矿能源杨村煤矿4703工作面设备轰鸣，乌金滚落。地面智能化集控中心里，综采工区薄煤层生产班班长李波盯着屏幕上的数字孪生画面——采煤机正沿预设轨迹自动割煤，液压支架实时跟机移架，整个工作面空无一人。屏幕角落显示着当前煤层厚度：1.03米。

而在九百公里外的陕西榆林，金鸡滩煤矿副总工程师、综采工区区长陈元祯刚刚从井下上来。他负责的工作面煤厚7.7米至12.9米，液压支架像钢铁森林一样矗立在地下深处。同一家公司的两个矿井，煤层厚度相差十二倍。

这是兖矿能源智能化开采的一个横切面：从0.65米到12.9米，中国煤炭行业的煤层厚度谱系上，每一个刻度都被兖矿能源用智能化技术“丈量”了一遍。

7米采高下的“钢铁森林”

金鸡滩煤矿位于陕西榆林，煤层厚度在4.5米至12.9米之间。2019年，这里建成了世界首套7米超大采高智能综放工作面，配套的放顶煤支架、前后刮板输送机、破碎机等设备均为世界首创。

“世界首套，就意味着没有成功经验可以借鉴，好多事情都是摸着石头过河。”2014年，陈元祯从山东邹城来到榆林，参与了这套装备从安装到运行的全过程。他回忆，第一套设备下井时，所有人都捏着一把汗。

问题很快出现了。7米采高意味着液压支架要承受更大的顶板压力，采煤机要在更高的空间里保持稳定运行。最棘手的是自动移架——传统算法在超大采高条件下频繁“失灵”，自动移架成功率一度只有52.6%。超过一半的移架动作需要人工干预。

技术团队重新设计了控制逻辑，将煤岩硬度与载荷波动纳入算法模型，创新提出模糊PID支架调压算法。改造完成后，自动移架成功率提升至96.8%，工作面作业人员从14人减少到7人，日均产量从4.3万吨增至6.16万吨。

“用工少了，但产量上去了。”陈元祯说，“现在一个班7个人，主要在集控中心和巡检。工作面不用留那么多人，安全系数也高了。”

资源回收率的变化同样显著——从80%提升至92%。在金鸡滩这样的特厚煤层矿井，回收率的每一个百分点都意味着巨大的资源价值。该工作面最终摘得全国煤矿采煤工作面智能创新大赛特等奖。

450米“超长赛道”上的协同难题

从金鸡滩煤矿出发，沿包茂高速向北一百多公里，转龙湾煤矿的难题又是另一种形态。

这个矿的煤层厚度属于中厚偏薄，但工作面长度达到了450米——相当于四个标准足球场首尾相接。超长工作面带来了“尺度效应”：矿压显现规律复杂，装备群协同控制难度成倍增加。

“工作面太长，支架和采煤机之间的‘默契’就很难保持。”转龙湾煤矿副总工程师兼综采工区区长邵长征打了个比方，“就像一条很长的队伍，前面的人走快了，后面的人就跟不上；前面的人停下来了，后面的人还在往前走。”

转龙湾的解决方案是一套全链条智能化系统。采煤机安装惯导装置，配合机身及液压支架各类传感器，基于“最滞后支架”基准的群组协同找直方法，实现了工作面齐直误差控制在15厘米以内，解决了智能化连续生产的问题。

走进23302工作面，采煤机沿预设轨迹自动割煤，液压支架实时跟机移架，整个生产流程行云流水。单架移架时间控制在10秒以内，自动跟机移架率99%以上。工作面常态化作业人员从9人减至2人，单日峰值产量达到3.76万吨，单面生产能力跨入千万吨级门槛。

转龙湾煤矿23302工作面同样获得全国煤矿采煤工作面智能创新大赛中厚煤层赛道特等奖。

在“煤线”上实现无人开采

回到山东济宁，杨村煤矿的薄煤层，业内有个说法叫“煤线”。

工作面最低处不足一米，人员需要爬行通过。刮板运输机、液压支架和线缆占据巷道大量空间，可通行区域十分有限。在智能化改造之前，“跪着铲、趴着挖、躺着抠”是这里采煤工人的标准姿势，这种开采方式在兖州矿区延续了近四十年。

 李波在这个矿上干了十四年。他记得刚参加工作时，一个班十几个人挤在不到一米高的空间里，靠人力攉煤。“那时候最大的愿望就是能站着干活。”

2024年，4703工作面开始攻坚“面内无人、常态化开采”目标。技术团队应用了远程规划截割、数字孪生、国产惯导找直等六项关键技术。地面上，操作人员通过数字孪生技术支持360°视角切换，可以从任何角度监测工作面，实现了全场景可视化。

“以前是靠人在井下盯着，现在是在地面上‘看着’机器干活。”李波说。他所在的班组负责智能化采煤机的维护检修，工作内容从“操作设备”变成了“管好设备”。

数字是枯燥的，也是诚实的。4703工作面实现面内无人常态化生产后，年产能从75万吨跃升至120万吨，单产水平翻了一番。该工作面在全国煤矿采煤工作面智能创新大赛中斩获薄煤层智能综采赛道特等奖，技术经验向全国辐射推广。

更关键的变化发生在“人的位置”上。杨村煤矿的采煤工人从井下走到了地面，从“体力劳动者”变成了“屏幕前的操作者”。一个在矿上干了二十多年的老工人说：“以前上井，除了牙白一身黑。现在上来一身干净。别人都不信我在煤矿上班，说看着不像。”

煤矿智能化，不能“一刀切”

三个煤矿，三种截然不同的技术路径。这背后是一个被行业反复验证、却不容易实现的命题：煤矿智能化，不能“一刀切”。

兖矿能源国内矿井主要分布在山东、晋陕蒙、新疆区域，地质条件的差异之大，远超一般人的想象。有的煤层薄如煤线，有的厚达数米；有的倾角平缓，有的陡峭多变；有的瓦斯含量低，有的则是高瓦斯突出矿井。早期智能化建设中，不少煤矿生搬硬套标准方案，在薄煤层矿区遭遇采煤机“卡壳”，在高瓦斯区域因传感器精度不足导致预警失灵。

兖矿能源的选择是“因矿制宜”。0.65米到12.9米，每一个厚度区间都有对应的成套技术装备。薄煤层用小型化、轻量化装备，强调“面内无人”；中厚煤层用超长工作面方案，强调“群组协同”；特厚煤层用超大采高综放装备，强调“大载荷条件下的精准控制”。

“我们不是一套方案打天下，而是为每一种煤层找到最适合它的采法。”兖矿能源相关负责人表示。

兖矿能源追求的是智能化开采“常态化应用”。自动跟机移架、采煤机自动截割、三角煤自动截割、自动放煤，这些功能不是偶尔演示，而是天天在用的生产手段。转龙湾煤矿自动跟机移架率99%以上，意味着几乎每一次移架都是自动完成的，工人不需要干预。

“智能化的价值不在于‘能演示’，而在于‘天天用’。”该负责人说。“十四五”期间，兖矿能源建成或达到国家智能化示范标准矿井21个，智能化开采产量占比达94%。

智能化的最终落点，是人。

在金鸡滩煤矿，陈元祯见证了团队从14人缩减到7人的过程。留下的7个人，工作内容从“操作支架”变成了“监控系统”。“以前每个人负责一段支架，现在一个人盯着屏幕，整个工作面的运行状态一目了然。”

在杨村煤矿，李波所在的班组从“操作采煤机”变成了“维护采煤机”。薄煤层工作面实现无人化后，维护人员需要具备电气、液压、传感器等多方面的知识。

从杨村1.03米的薄煤层，到转龙湾450米的超长工作面，再到金鸡滩12.9米的特厚煤层——同一道智能开采考题，兖矿能源却因地制宜，为不同矿井交出各不相同的定制答案。

特厚、中厚、薄煤层三类标杆齐头并进。兖矿能源走出一条务实的智能化路径，串联起煤炭行业向新质生产力转型的生动实践。一个个适配不同赋存条件的智能工作面，也在井下“丈量”着中国煤炭资源丰富而复杂的厚度谱系。

（未经授权禁止转载）