團隊簡介

寧夏天地奔牛實業(yè)集團有限公司（簡稱天地奔牛）工作面智能輸送裝備創(chuàng)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(shù)、產(chǎn)品研發(fā)、制造領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。團隊共19人，其中高級工程師10人，享受國務(wù)院政府特殊津貼2人，專業(yè)涵蓋機械工程、電氣工程、控制工程、軟件開發(fā)及制造工藝等多個學科。

團隊依托天地奔牛承擔建設(shè)的國家級企業(yè)技術(shù)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(shè)備智能制造技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室、寧夏煤礦綜采輸送設(shè)備重點實驗室，以及寧夏智能刮板輸送裝備創(chuàng)新聯(lián)合體、井工輸送裝備工程技術(shù)研究中心等創(chuàng)新平臺，通過多學科交叉合作，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，形成系列核心科研成果，且多項核心技術(shù)及裝備行業(yè)領(lǐng)先。

團隊始終以實現(xiàn)刮板輸送裝備智能化為目標，圍繞基礎(chǔ)理論研究、智能化技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)、裝備設(shè)計制造和智能運維等核心任務(wù)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(quán)60余件專利，多項科技成果通過鑒定和成果登記。團隊持續(xù)引領(lǐng)煤炭輸送裝備智能化發(fā)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(chuàng)新無止境智能化研發(fā)攻關(guān)之路

團隊由天地奔牛首席專家擔任負責人，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，下設(shè)裝備智能化技術(shù)、產(chǎn)品數(shù)字化研發(fā)、設(shè)備智能運維、智能制造等多個攻關(guān)小組，以重點項目為載體，系統(tǒng)推進工作面智能刮板輸送裝備的研發(fā)，推動相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)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(chuàng)新成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)指標達到國際領(lǐng)先水平。多項科技成果入選首臺套，其中4臺/套設(shè)備入選《寧夏回族自治區(qū)首臺（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用目錄（2024年版）》。在煤礦生產(chǎn)智能化變革的道路上，團隊作為行業(yè)先鋒，率先推進刮板輸送裝備由機械化向智能化的轉(zhuǎn)型，踐行了技術(shù)飛躍也是團隊勇于創(chuàng)新、攻堅克難的奮斗史。

1.1 2014年研發(fā)出世界首套智能控制刮板輸送機

經(jīng)過多年的技術(shù)積累，團隊逐步攻克了鏈條自動張緊、變頻調(diào)速、功率平衡等系列關(guān)鍵技術(shù)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(yè)有限責任公司梅花井煤礦成功應(yīng)用，得到中央電視臺《新聞聯(lián)播》欄目等多家主流媒體關(guān)注與報道，入選了國家第四批制造業(yè)單項冠軍產(chǎn)品，列入了工信部發(fā)布的《2015年首臺（套）重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》，先后獲得2015年度寧夏回族自治區(qū)科學技術(shù)進步一等獎、2016年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)一等獎等，世界首套智能控制刮板輸送機如圖1所示。

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(guān)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(yè)有限公司投入使用。該技術(shù)為全球首創(chuàng)，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(yōu)化了鏈條自動張緊和變頻驅(qū)動智能控制技術(shù)，實現(xiàn)了一機多用，填補了行業(yè)內(nèi)的技術(shù)空白，該技術(shù)成功應(yīng)用標志著我國煤礦開采技術(shù)邁入了國際領(lǐng)先行列，為全球煤炭工業(yè)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。

圖2 世界首套“N00工法”刮板輸送機

1.3 2018年研制出年產(chǎn)1500萬t智能高效輸送裝備

煤礦生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴張，輸送系統(tǒng)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?shù)V業(yè)有限公司研發(fā)了最高日產(chǎn)達6萬t、年產(chǎn)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(chǎn)量由原來年產(chǎn)1200萬t提高至1500萬t，顯著提高了國內(nèi)特厚煤層資源回收率、工作面單產(chǎn)水平。

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

圖3 1500萬t智能高效輸送的智能管理系統(tǒng)

1.4 2019年突破8.8m特厚煤層智能綜采設(shè)備

在面對特厚煤層和高產(chǎn)量礦井時，傳統(tǒng)設(shè)備運輸能力已經(jīng)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(chǎn)2000萬t的智能綜采煤炭輸送裝備。在設(shè)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(tǒng)，使得刮板輸送機可應(yīng)對極端條件下高負荷運行。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，實現(xiàn)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(lǐng)先水平，年產(chǎn)2000萬t智能綜采煤炭輸送設(shè)備如圖4所示，基于負載跟隨控制的鏈條自動張緊系統(tǒng)如圖5所示。

圖4 年產(chǎn)2000萬t智能綜采煤炭輸送設(shè)備

圖5 基于負載跟隨控制的鏈條自動張緊系統(tǒng)

1.5 2020年成功研制國內(nèi)首臺2000kW數(shù)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(guān)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(shù)字化、智能化水平?jīng)Q定了刮板輸送機的整機性能。

2020年初，團隊自主研發(fā)的超重型刮板輸送機用2000kW數(shù)字化行星齒輪減速器，集減速器運行數(shù)據(jù)提取、分析、故障預(yù)警、壽命預(yù)估于一體的集成化緊湊型行星齒輪減速器，實現(xiàn)了減速器從機械化向數(shù)字化、智能化邁進，在關(guān)鍵核心技術(shù)上完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，推動了煤礦智能化核心裝備國產(chǎn)化進程。2000kW減速器已在山東李樓煤業(yè)有限公司、山東新巨龍能源有限責任公司成功應(yīng)用。超重型刮板輸送機用2000kW數(shù)字化行星齒輪減速器如圖6所示。

圖6 超重型刮板輸送機用2000kW數(shù)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?shù)V業(yè)有限公司研發(fā)了SGZ1100/4800超長工作面智能刮板輸送裝備。該套設(shè)備采用多電機分時段驅(qū)動、多參數(shù)功率協(xié)同控制、精準調(diào)速和遠程運維監(jiān)控等智能監(jiān)控技術(shù)，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(shè)備投入使用后，取得了最高日產(chǎn)5.2萬t、月產(chǎn)連續(xù)超100萬t的優(yōu)異成績，充分展示了超長工作面成套裝備的優(yōu)越運輸能力，450m超長工作面智能刮板輸送裝備如圖7所示。

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(chuàng)新高

面對更大采高需求，團隊在技術(shù)研發(fā)方面不斷創(chuàng)新、不斷探索、不斷發(fā)展。2023年，團隊為陜西陜煤曹家灘礦業(yè)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(shù)瓶頸，突破最高月產(chǎn)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(tài)敏捷調(diào)節(jié)等功能，通過多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實現(xiàn)鏈條張力的預(yù)測和狀態(tài)監(jiān)控，確保設(shè)備在各種復(fù)雜工況下的平穩(wěn)運行。

系列智能化技術(shù)的應(yīng)用提升了設(shè)備穩(wěn)定性和壽命，也讓煤礦綜采生產(chǎn)邁向了全新高度，10m大采高智能刮板輸送裝備如圖8所示。

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(chǎn)應(yīng)用

針對薄煤層開采效率低、產(chǎn)量占比不高的現(xiàn)狀，團隊積極開展各類創(chuàng)新攻關(guān)研究，先后突破采煤機過煤空間受限、浮煤回收困難等關(guān)鍵技術(shù)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(shè)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(yīng)用，連續(xù)月產(chǎn)達9萬t以上，具備年產(chǎn)百萬噸運輸能力，成為薄煤層行業(yè)智能化開采標桿。后續(xù)同類設(shè)備在棗莊礦業(yè)（集團）有限責任公司濱湖煤礦等投產(chǎn)應(yīng)用。該裝備的研制成功，提高薄煤層生產(chǎn)能力，煤層加長工作面智能刮板輸送裝備如圖9所示。

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(yīng)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(yè)內(nèi)最大減速器，機械效率達到97%，平穩(wěn)油溫為73℃,滿足千萬噸級高產(chǎn)高效礦井對刮板輸送裝備配套高可靠、高效率、數(shù)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(lǐng)域的又一突破，實現(xiàn)了礦用傳動核心技術(shù)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。

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(yōu)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(shè)備性能和安全生產(chǎn)。團隊研發(fā)的自動伸縮機尾控制系統(tǒng)，利用傳感器實時監(jiān)測鏈條張力的多維數(shù)據(jù)，結(jié)合模糊邏輯控制技術(shù)和概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，自動調(diào)節(jié)鏈條張緊力，確保鏈條始終處于最佳工作狀態(tài)，確保裝備在高強度、長時間運行條件下仍能保持穩(wěn)定運行，自動伸縮機尾系統(tǒng)如圖11所示。

圖11 自動伸縮機尾系統(tǒng)

2.2 進一步突破裝備效率瓶頸

傳統(tǒng)刮板輸送裝備協(xié)調(diào)各子系之間配合存在較大局限，未能充分發(fā)揮設(shè)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(fā)了基于多參數(shù)融合的智能控制系統(tǒng)。采用多參數(shù)輸入與邏輯運算，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和模糊控制技術(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需求自動調(diào)整設(shè)備的運行參數(shù)，及時預(yù)判潛在的故障并進行調(diào)整，實現(xiàn)設(shè)備之間的高效協(xié)同作業(yè)，減少了人工操作的頻次和復(fù)雜性，確保裝備的最優(yōu)實時控制，智能協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)如圖12所示。

圖12 智能協(xié)同作業(yè)控制系統(tǒng)

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(yè)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(chǎn)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(jiān)測裝置以及刮板輸送裝備售后服務(wù)管理系統(tǒng)（SOS系統(tǒng)）等多項智能化產(chǎn)品，以推動行業(yè)技術(shù)升級。

輸送裝備危險區(qū)域?qū)Ｓ秒娮訃鷻?，可有效隔離危險區(qū)域，提升作業(yè)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(jiān)測裝置比傳統(tǒng)PLC工況監(jiān)測產(chǎn)品體積小、質(zhì)量小、算力強，適合煤礦井下使用，接入無線傳感器實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中各類數(shù)據(jù)的及時采集與傳輸，確保數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r回饋至集控系統(tǒng)。嵌入式工況監(jiān)測裝置將逐步集成振動數(shù)據(jù)分析和減速器油質(zhì)在線監(jiān)測功能，全面監(jiān)測設(shè)備健康狀況，提前發(fā)現(xiàn)潛在故障隱患，保障設(shè)備穩(wěn)定運行。

SOS系統(tǒng)包含邊緣端（礦端設(shè)備監(jiān)測與運維系統(tǒng)）、云端平臺（物聯(lián)網(wǎng)遠程運維服務(wù)數(shù)據(jù)平臺）、用戶端應(yīng)用（設(shè)備運維服務(wù)移動端程序）3個層級產(chǎn)品。平臺按照“云-邊-端”一體化協(xié)同方式構(gòu)建刮板輸送裝備運維與服務(wù)管理體系，為天地奔牛及煤礦用戶提供綜合遠程管控服務(wù)。

2.4 成長無止境人才賦能與卓越發(fā)展之路

團隊逐漸形成以滿足市場需求為主導(dǎo)，以引領(lǐng)行業(yè)進步為己任的團隊文化和氛圍，摸索出產(chǎn)、學、研、用一體化運行模式。根據(jù)成員學科分布，交叉形成裝備智能化技術(shù)研發(fā)、核心零部件技術(shù)研究、裝備智能制造、智能運維研發(fā)等攻關(guān)小組，由團隊負責人統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)并協(xié)調(diào)管理。

團隊成員發(fā)揚傳、幫、帶的優(yōu)良傳統(tǒng)，重視培養(yǎng)團隊合作精神，形成互相尊重、相互配合、充分共享的工作關(guān)系；同時充分發(fā)揮團隊負責人及骨干成員在團隊建設(shè)與發(fā)展中的核心帶頭作用，營造濃厚的技術(shù)創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)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(shù)的研發(fā)。通過持續(xù)創(chuàng)新，不斷提升研發(fā)水平，從設(shè)備設(shè)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(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，助力煤炭行業(yè)快速發(fā)展；同時期待與國內(nèi)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(yè)提供更加先進的技術(shù)支持和服務(wù)。

END

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤科總院出版?zhèn)髅郊瘓F成立于2015年，擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄7種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

《智能礦山》

Journal of Intelligent Mine

月刊CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139，聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學研用新進展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

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