研發新技術 採煤不下井（講述·弘揚科學家精神）

陝西延長石油集團首席科學家範京道長期探索煤礦智能化發展——

研發新技術 採煤不下井（講述·弘揚科學家精神）

範京道（左）在可可蓋煤礦井下研究掘進設備應用與改進。受訪者供圖

人物小傳

範京道，1965年7月生，陝西蒲城人，陝西延長石油集團首席科學家，教授級高級工程師，享受國務院特殊津貼專家。從上世紀80年代起，長期從事煤礦智能化開採技術研究與工程管理工作。先後榮獲2020年度國家科學技術進步獎二等獎、2023年第三屆全國創新爭先獎等。

“實現煤礦建設‘打井不下井，智能化建井’”，曾經有人認為這樣的場景不可能實現。但有另外一羣人，他們致力於推動煤炭工業科技進步，為實現智能化採煤的目標不懈努力着，範京道就是其中一位。

歷經多年攻關，範京道團隊開創了煤炭開採由機械化到智能化的重要技術變革，實現了井工煤礦地面智能採煤，改變了以往礦工必須下井採煤的生產方式。

從煤礦工人“採煤不下井”到“打井不下井”，範京道紮根採煤科研領域數十載，不斷開拓創新，在他的帶領下，曾經不可能的事情逐漸變為現實，推動了採煤技術水平不斷提高。

從採煤工、掘進工到技術員，井下的工種幾乎幹了個遍

1988年，從西安礦業學院採礦系採煤專業畢業的範京道，來到了正在改擴建的百年老礦——蒲白礦務局白水煤礦。

雖然對煤礦的艱苦條件已有心理準備，但第一次下井，依舊讓範京道終生難忘：“井下漆黑一片，只能靠頭上的礦燈照亮腳下，污濁的空氣和長距離的步行，使人喘不上氣來。當時我跟着隊長，從順槽往採煤工作面走，巷道變形嚴重的區段，只能爬着一點點往前挪。有些區域只能彎着腰作業，一個班下來，腰疼得簡直都要斷了。”

“一定要把礦工從超強度體力勞動中解放出來”，從那時起，範京道心裏就埋下了一顆夢想的種子，堅定了他致力於先進採煤技術研究與實踐的決心。

從大學生到採煤工，範京道每天扛着沉重的監測設備，帶上饅頭和水，在千米深井徒步四五公里，這一走就是8年。

從採煤工、掘進工到技術員，井下的工種範京道幾乎幹了個遍，積累了大量的井下一線實踐經驗。1997年，他將在白水煤礦生產一線獲得的實踐經驗和創新成果寫成論文，獲得了陝西省煤炭優秀科技成果獎。“是實踐給了我成功的機會，技術人員只有深入一線，才能掌握真才實學。多年的一線工作經驗為我以後攻克更復雜的技術難題打下了堅實的基礎。”範京道説。

從採煤工作面摩擦支柱到單體支柱支護，從木棚、工字鋼到探索錨杆支護，從毫秒爆破、高檔普採到π形梁高檔普採放頂煤工藝研究，他通過技術創新不斷變革採煤工藝技術，提高生產效率和單產水平，改變礦工安全狀況和作業環境。2003年，38歲的範京道被任命為蒲白礦務局總工程師。

攻關“無人”開採技術，實現地面遠程操控採煤

2004年，陝西黃陵一號煤礦發生特大瓦斯爆炸事故。範京道臨危受命調任黃陵礦業集團總工程師，負責安全和技術管理工作。

長期的一線工作讓範京道在保障煤礦生產安全上形成了自己的思路。“僅靠優化管理無法徹底改變煤礦‘事故頻發’、礦工‘髒累苦險’的行業現狀。”範京道説。

“如何實現礦工不下井就能把煤採出來？”在範京道看來，煤炭開採的複雜性和危險性，決定了對“機器替代人”的天然需求。

“針對煤礦生產的關鍵問題——採煤方法與工藝，或許可以採取‘機器替代’的思路。”2011年，範京道首次提出這個想法時，遭到了許多人的質疑：“人不下井怎麼可能把煤採出來呢？”

質疑聲外，範京道團隊還面臨着智能化無人開採技術在國內外尚未突破、可借鑑經驗不足等問題，很多關鍵技術攻關和裝備研發只能摸着石頭過河。“一個採煤工作面涉及數十個子系統、幾百台/架設備、上千個傳感器、幾十萬個零部件。在採場高應力、強負荷及多種因素影響的複雜條件下，如何實現設備羣組智能聯控與決策，是我們當時面臨的重大技術難題。”範京道説。

項目推進過程中，範京道帶領團隊四處學習，總結科研院所的實驗成果，反覆研究先進設備與現場環境的匹配和融合……最終，通過產學研用聯合攻關，團隊突破了一系列技術難題，創建了“有人安全巡視、無人跟機作業”的智能化生產模式。

2014年4月2日，在黃陵礦業一號煤礦調度指揮中心，兩名員工通過地面指揮控制中心的控制系統操控按鈕，啓動了井下綜採工作面各個生產設備，順利實現了地面遠程操控採煤。同年12月，原國家安監總局下發文件，推廣該技術成果，文件中評價：“填補了我國煤礦綜採工作面智能化無人開採的空白……具有重要的里程碑式意義。”“穿着白襯衣，坐在地面採煤，這個幾代煤礦人期待的夢想終於成真！”直到今天，範京道依然難掩激動。

建設智能化煤礦，為安全生產提供技術支撐

2018年，範京道調任延長石油集團副總經理，負責延長石油210億噸煤炭資源安全高效開發。

煤礦是一個複雜的大系統，完成水、火、瓦斯、油型氣等災害的超前治理，將開採環境變得簡單且安全，只是智能煤礦建設的第一步。如何實現智能開採到智能煤礦的系統突破？井下各系統的信息如何實現即時傳輸？煤礦智能化建設依然面臨難題。

“4G網絡架構下，工控延時經常大於500毫秒，甚至達到1秒，導致數據和決策命令無法及時傳輸，這也是制約煤礦智能化開採的技術難題之一。”範京道介紹。

在生產過程中，“採煤不見人”已經實現，但在煤礦建設中，如何進一步實現“打井不下井”，範京道又展開了攻關。“此前受制於多方面因素，尤其是5G技術在煤礦建設中的應用仍是空白。”延長石油礦業公司科技部副經理李川説。針對煤礦各系統相對獨立、信息共享不充分等難題，範京道提出了新建礦井智能化系統建設模式，構建了融合5G技術生態的智能煤礦總體架構及核心應用場景。

在陝西可可蓋煤礦建設中，5G技術在煤礦井下得到了應用。項目採用敞開式全斷面智能掘進裝備施工超長斜井，鑽井法“一鑽完井”施工大深大立井，實現了“打井不下井、智能化建井”，將建井週期由5年降至13個月，填補了我國煤礦智能化建設與安全高效建井技術空白。中國工程院院士王國法評價：“可可蓋煤礦的建井模式將為許多類似地區礦井建設提供可推廣、可複製的模板。”

在過去的37年裏，範京道幹一行、愛一行、專一行，帶領團隊堅持不斷創新，一份份證書、一本本著作，都記錄和承載着他追尋“無人”採煤夢想的歷程。“煤礦智能化是安全生產的治本之策，也是新質生產力的重要體現，我將不懈努力，為煤炭工業高質量發展貢獻力量。”範京道説。

《人民日報》（2025年03月03日 第 06 版）