3月的黑龙江双鸭山料峭春寒，在双阳煤矿千米井下，不足一米高的极薄煤层间，一台“矮个子”采煤机正精准“啃割”着煤层。在地面调度中心，屏幕上实时跳动着井下地质数据、设备运行参数，工作人员轻点鼠标，即可远程操控整个采煤流程。昔日“连转身都困难”的艰苦作业区，如今已实现高效安全的智能化开采。

黑龙江科技大学展示的极薄煤层智能开采装备模型

　　这一场景，是黑龙江省首批“揭榜挂帅”重大科技攻关项目“黑龙江省极薄煤层智能开采关键技术攻关与示范”的突破性成果。该项目由黑龙江科技大学牵头，联合北京大学、哈尔滨工业大学等13家企事业单位和科研院所，破解了极薄煤层开采中设备适配难、通信传输难、地质精准建模难等“卡脖子”难题，唤醒了厚度仅0.7-1.0米的“沉睡富矿”，项目研究成果达到国际领先水平，为我国极薄煤层安全高效智能开采提供了可复制、可推广的“龙江方案”。

　　煤机“瘦身”：毫米级攻关打造“矮个精英”

　　“我国薄煤层储量占煤炭总储量的20%，产量却仅占10%左右。尤其在黑龙江东部矿区，优质薄煤层赋存比率达50%，但受作业空间狭小、地质条件复杂等制约，大量极薄煤层资源长期‘沉睡’。”项目团队负责人、黑龙江科技大学智慧矿山学科交叉研究院院长刘永立介绍。2021年，黑龙江省设立首批“揭榜挂帅”重大科技攻关项目，“极薄煤层智能开采”因其战略意义重大、技术难度极高，成为重中之重。刘永立牵头组建攻关团队，携手黑龙江龙煤双鸭山矿业有限责任公司，在千米井下打响了一场“夹缝掘金”的攻坚战。

项目团队在双阳煤矿井下研究工作方案（受访者提供）

　　“薄煤层采煤，最难解的就是‘小空间’和‘大功率’这对矛盾。”在黑龙江科技大学实验室，项目团队成员、黑龙江科技大学教授吴卫东指着极薄煤层智能开采成套装备模型，点出了攻关路上的第一道难关。

　　煤层越薄，煤体越硬韧，开采所需的装机功率高达500-900千瓦，是中厚煤层开采总功率的2-4倍。常规采煤机机身长、机面高，根本无法在这样的方寸之地立足，如何让庞大的采煤机械“瘦身”，成为团队首先要突破的课题。

　　最让团队绞尽脑汁的是，设备装上传统传动结构，高度直接破800毫米，薄煤层根本没法用。“能不能把牵引动力移出去？”一次研讨会上，吴卫东教授的提议打破了僵局。团队大胆把牵引动力移到巷道两侧，就像拉爬犁似的牵引设备移动，既省出中间空间，又避免了变频谐波干扰通信。同时，选用高强度材质替代原有材质，让设备刚度和耐磨性大幅提升。

吴卫东教授向记者介绍极薄煤层智能开采装备“瘦身”秘诀

　　为进一步压缩电机体积，团队决定将电压从1140伏升压至3300伏，这意味着所有电气元件都要重新布局。仅接线柱爬电安全距离，团队就设计了几十个方案，经过无数次仿真模拟、力学计算和强度校核，整整三四个月，终于将设备高度从630毫米压至588毫米，还硬生生多挤出20多毫米的过机空间。

　　当第一台样机下井测试，看着这台“矮个精英”在极薄煤层中灵活穿梭，老矿工们激动地围着机器转了三圈：“这设备，可比我们弯腰采煤利索太多了！”

　　除了采煤机，团队还研发了轻量化分体式综采液压支架、变频永磁一体刮板输送机等成套装备，实现了“三机”智能化协同运行。数据显示，智能化装备投用后，极薄煤层开采效率从每月1.5-2万吨提升至4-5万吨，作业人员从20人左右减至5-6人，彻底改变了传统极薄煤层开采“效率低、劳动强度大、安全风险高”的困境。

　　5G破局：为深井布设“神经中枢”

　　极薄煤层工作面空间狭小、电磁干扰强，充斥着水雾、煤尘，还有大量金属设备阻挡信号，常规5G设备根本无法部署。

　　“就像在盒子里装基站，既要小巧玲珑，又要信号满满。”在黑龙江科技大学地下模拟矿井，负责通信技术攻关的黑龙江科技大学教授杨庆江形象地说。如何在这样极端的环境下构建稳定、高效的5G通信网络，成为制约智能开采的第二道难关。

黑龙江科技大学地下模拟矿井

　　在团队攻坚克难的过程中，有一次“红脸”争论，换来了关键突破。那是2023年深秋的一天，井下矿灯的光晕里飘着未散尽的煤尘，杨庆江团队已经奋战了6个小时，他们带到井下的通信方案又失败了。“必须再压缩，否则无法固定安装。”龙煤双鸭山矿业有限责任公司机电副总工程师祝永涛语气坚定。

　　“可再压缩会影响信号稳定性，我们已经测试了8套方案，再改参数风险太大。”哈尔滨工业大学教授吴玮反驳道，手里的图纸被捏得发皱。

　　这场争论从下井后就没停过，团队成员的工服被汗水浸透，脸上沾着煤污，谁都不肯让步。“用泄漏天线！既能缩小体积，又不影响信号。”就在陷入僵局时，黑龙江科技大学教授刘付刚的提议让众人眼前一亮，大家立刻对泄漏天线安装方案进行设计与论证。

　　4个小时后，团队终于就安装方案达成一致。经过3个月的安装调试，井下终于传来欢呼声。测试数据显示，极薄煤层工作面5G信号上下行速率、时延等关键技术指标均达《煤矿5G通信系统安全技术要求》的标准。这是国内首次实现5G在极薄煤层工作面的成功部署。

　　“井下设备运行状态、瓦斯浓度、顶板压力等数据都能毫秒级传至地面，极薄煤层工作面终于有了‘千里眼’‘顺风耳’。”杨庆江指着调度中心大屏自豪地说。这一突破，为智能开采搭建了“神经中枢”，有力推动了煤炭开采由传统经验驱动向数据智能驱动的深刻变革。

模拟矿井调度中心

　　地质“透视”：为开采装上“精准导航”

　　“极薄煤层赋存极不稳定，顶底板起伏变化大，稍有不慎，采煤机就会割到岩石，不仅损坏设备，还可能引发顶板事故。就像在刀尖上跳舞，每步都得精准定位。”负责地质建模的刘永立教授告诉记者，构建高精度地质模型，实现对煤层的“精准透视”，是智能开采的前提，也是团队面临的第三道难关。

　　建模过程中，最大的困难的是保证地质模型精度，能够支撑透明化智能开采。极薄煤层工作面空间狭小，人在里面根本直不起腰。“每次下井都要背上10多斤重的探测仪器、自救器和矿灯，像壁虎一样爬着探测。”刘永立卷起衣袖，手臂上还留着被岩石刮伤的疤痕。200米长的工作面，探测得在两三个小时的窗口期内完成，大家都在与时间赛跑。每天探测结束，大家满身煤尘，只剩牙齿是白的，常常要靠声音才能认出彼此。

极薄煤层智能开采装备模型

　　经过日复一日的“爬行探测”，团队积累了海量地质数据，并融合钻探、物探数据，用计算机建模技术构建起精度达0.1米的极薄煤层三维地质模型。“这项技术彻底告别了极薄煤层‘盲目开采’，实现了‘精准开采’。”龙煤双鸭山矿业公司副总工程师韩国平评价道。有了高精度地质模型，采煤机可以提前规划开采路径，自动调整滚筒高度，既避免了割到岩石、损坏设备，又提高了资源回收率，降低了安全风险。此外，团队建立的智能通风模型，可根据井下作业情况，自动调节风量，保障井下空气质量，为作业人员营造安全的工作环境。

　　在去年9月黑龙江省科学技术厅组织召开的结题验收会上，专家组一致认为，该项目实现多项关键技术突破，研究成果达到国际领先水平。目前，项目研发的成套技术与装备，已在黑龙江、云南、陕西等地推广应用，生产效率提升200%以上，新增煤炭产能150多万吨，煤矿企业新增营业收入超过6亿元，实现了减人、提效、增安的目标。

　　谈及未来，刘永立表示，“团队将继续深耕极薄煤层智能开采领域，加强技术研发与成果转化推广力度，为保障国家能源安全、区域经济高质量振兴发展贡献更大力量。”