文章来源：《智能矿山》2022年第10期“科技先锋”专栏

马程，高级工程师，现任陕西陕煤榆北煤业有限公司机电运输管理部经理、智慧矿山管理中心副主任。获陕西陕煤榆北煤业有限公司“优秀科技工作者”、陕西小保当矿业有限公司“优秀科技工作者”等荣誉称号；获国家授权发明专利 5 项、实用新型专利 2 项。

主管机电运输管理、智能综采、智能矿井及智慧矿区建设，致力于煤矿智能化建设的实践探索和研究工作。作为主要成员参与的“榆神矿区大断面煤巷快速掘进关键技术与装备”项目，首次提出“全站仪 + 惯导 + 里程计 + 测距雷达”组成的多传感器融合的定位导向系统，实现了掘进过程中掘锚一体机位置的连续测量与自主纠偏，精度达到厘米级；“智能掘进技术及成套装备研发与示范”项目，提出“搭接输送带 6—1”，大幅减少输送带安装工程，解决了配套带式输送机安装拖累掘进速度的问题，以上 2 个项目均被中国煤炭工业协会鉴定为国际先进水平，并获中国煤炭工业协会科技进步奖一等奖。参与的“主煤流智能管控系统关键技术与应用”项目，提出的“智能 AI 识别”技术，实现了自采煤工作面到智能装车的全煤流系统顺逆一键启停、带式输送机煤量智能视频监测、异物识别、人员越界报警及采运量协同管控等功能，以及带式输送机间灵活运转调度，原煤流系统启动时间最高由 30 min 以上减少到 10 min 以下，获中国煤炭工业协会科技进步奖二等奖。

扎根煤海13年来，马程始终鏖战在煤矿机电与智能化建设和管理第一线，作为主要技术负责人完成了“特大型综采工作面智能化研究”“无人智能仓储超市建设应用”“矿井行车安全防护技术应用研究”“矿井跨组织多专业设计协同及数据业务协同技术研究”“采煤工作面超长距离供液系统优化技术应用”“榆北煤业5G+智慧矿区建设研究与实践”等多个重大科研项目。他是企业发展的开拓者、企业成长的见证者，更是企业壮大的建设者和中流砥柱； 他面对工作，勇于当先锋，敢于挑重担，在平凡中非凡，将青春献煤海，在煤海中追梦。

01 深耕煤海的科技尖兵

2015年，马程从澄合矿务局王村斜井来到陕西陕煤榆北煤业有限公司（以下简称榆北煤业），那时的榆北煤业刚成立不久，面对“什么都没有”的榆北煤业，他却看见了可以大展宏图的平台，并把榆北煤业曹家滩煤矿和小保当煤矿建设成智能化煤矿作为自己的奋斗目标。

在榆北煤业，马程先后参与完成“高产高效综采工作面三机配套研究”“矿井余热综合利用技术研究与应用”“小保当二号煤矿超长工作面三机配套研究”“选煤厂火车智能装车系统应用研发”“榆北大断面煤巷快速掘进技术研究”等多个科研项目，并参与起草《煤矿巷道掘进机器人系统》团体标准。

随着新一代信息技术与传统工业的深度融合，马程主动学习了解新技术，带领技术团队完成了榆北煤业所属3对矿井的基础设施和智慧矿区管控平台信息化建设；将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、移动互联网、机器人化装备等与现代矿井开发技术融合，形成矿井感知、互联、分析、自学习、预测、决策、控制的完整智能系统；整合园区安防、访客、会议管理、餐厅等业务系统，构建智慧园区管理统一的数据云平台，实现了园区可视化、管理精细化、通行支付无卡化，让员工生活在智能科技中，即使身处偏远矿区，也可感知时代脉搏。

在智能矿山建设初期，榆北煤业重点对“智能生产运行系统”“智能安全预控系统”两大系统，“科学高效的运营体系”“智能生态环境防治体系”“以人为本的和谐共赢体系”三大体系进行建设。在建设过程中，马程发现部分参建单位的信息因为网络协议数据格式、兼容性弱等问题无法进行全矿区的数据调用，形成“信息孤岛”。为解决该问题，他带领技术团队与各设备厂家沟通协调，查阅设计资料、向专家请教，最终按照数据管理要求制定出统一标准，主要内容包括：构建数据服务管理，建立数据管理机制，构建主数据管理体系，数据架构管理，数据管控，数据质量管理，元数据管理，文档和内容管理，使所有数据形成关联；并要求各参建单位对信息开放、源代码替换、格式转换等不同形式的数据按照标准做好接口兼容。在马程及技术团队的多次试验及调整下，打通所有数据关联后，融合安全、生产、经营管理等系统，贯通安全生产信息共享平台，建成了矿井智慧管理平台，根据现场实际情况，运用数据挖掘、知识发现、专家系统等人工智能技术，反复测试和应用，构建了产供销全面衔接的一体化管控平台，实现了全矿井信息共享、业务实时协同；建成风险预控、隐患排查治理、应急管理、调度指挥、智能物流、煤炭销售、设备资产全生命周期管理等模块，形成了设备控制全关联、视频监控全方位、环境感知全覆盖、智能分析全过程的“一控三监四屏”智能监控模式。

在进行矿山机器人的实践应用中，马程发现现场原有的通信线路，由于信号传输延伸、中转环节多等问题难以稳定、及时地上传设备信息和下达操作指令，导致地面人员指令无法及时下达。为了解决该问题，他多次跑到现场勘查分析，提出使用具有高带宽、低时延特性的5G通信技术，该技术便于现场灵活部署，可有效支撑现场工业应用。马程全程按照测试、试运行和正式投入使用的流程参与井下5G通信技术的建设应用，目前已很好地解决了信号传递稳定性及时效性问题，实现了井下主要巷道辅助运输车辆无人驾驶、综采工作面远程控制、工作面5G视频人员安全行为智能分析（AI）等多个5G工业应用场景，探索出一条快速部署、应用灵活的技术路线，适应井下生产现场不断延伸的特点。

目前，小保当煤矿、曹家滩煤矿在建立数字化、物联网、云计算等新一代信息技术的基础上，将现代采矿技术与感知技术、控制技术、管理模式和可持续发展理念相融合，将工程地质、煤炭开采、生产安全、生态环境等信息进行整合分析和智能协同管控，实现了智能管控、本质安全、高效运营、绿色环保、和谐共赢的发展模式。 2020年，小保当一号煤矿和曹家滩煤矿被评为国家首批智能化示范建设矿井。

智能矿区的建设打破了大众对原有煤炭行业的刻板印象，以及煤矿对年轻人吸引力逐渐下降的现象。

马程检查5G基站布设情况（左一）

马程检查智能化变电所运行情况（右一）

02 勇于开拓的时代先锋

国内大部分矿区的井工煤矿一直存在采掘失调、煤巷掘进速度偏低的问题且较为突出，矿井开采准备周期长，时间成本和经济成本高，新建矿井超长工作面开采中面临的采掘有序接替、快掘稳产的压力大。

作为一个煤矿科技工作者，为解决上述问题，马程带领技术团队进行现场勘察、查阅资料，并与设备厂家、科研院校等专业人员交流讨论，在充分了解榆北矿区煤层赋存条件后，最终确定智能快速掘锚成套装备方案。经过多次评审后开始实施，从设备的制造到投入生产，以及设备优化升级，为了能够解决生产过程中遇到的各类问题，他组织技术人员在井下掘进工作面经常为了一个设备动作、设备间的协调，连续工作12 h以上。

经过调研分析，最终确定引进国内首套智能快速掘锚成套装备，进行工艺优化及装备技术改革，实施“机械化换人、自动化少人、智能化无人”的专项行动，探索出1套成熟的智能快速掘进工法，解决了大型矿井面临的因掘进效率低而导致的采掘失衡重大难题。由于快掘自适应截割系统在全国都没有应用先例，为实现工序自规划，马程提出通过设备本身的多传感器实时监测截割位置及当前状态，控制截割头顺利完成升刀、进刀、下割、拉底、升刀等截割步骤；为实现进刀自适应，他提出在截割过程中，要实时监测当前功率，反馈当前煤岩情况，计算出当前最佳进刀速度，通过控制比例阀来控制截割大臂动作，以达到截割效率的最大化，最终实现快掘自适应截割。此外，在设备设计初期，考虑到掘进速度的增加必定会造成配套带式输送机无法满足掘进速度的问题，马程建议将巷道搭接输送带由原来的6部改为1部，大幅减少了输送带安装工程，并带领技术团队通过走访调研，引进先进设备，实现了根据掘进各系统和子系统的关系，按照系统功能、数据接口，采用高凝聚性、低耦合性等技术，构筑高级智能掘进工作面建设的“八横六纵”总体架构，其中：“八横”为掘进系统中的智能化地质保障系统、智能化掘进系统、智能化支护系统、智能化主煤流运输系统、智能化辅助运输系统、智能化除尘系统、智能化通风系统、智能化后巷施工系统；“六纵”为下属各系统探掘支运一体化技术的智能快掘系统、物料整装集运系统、动态协同除尘系统、风量实时监测智能调控系统、多联智能快速施工系统、地坪分域交替式智能滑模摊铺施工系统。

在设备现场调试中，原有的掘锚一体机+1号锚杆台车+2号锚杆台车过于复杂且不利于设备的搬运，导致故障点增多，马程建议调整为掘锚一体机+2号锚杆台车的方式，这一方式的改进为公司节约设备费用800万元左右；设备运行过程中，煤块卡堵现象时有发生，他提出在掘锚一体机与支护钻车转载点之间增加破碎装置，保证设备出煤粒度，减少煤块卡堵现象，实现了运输系统的畅通；面对钻锚装备在实际使用中一直无法实现自动化锚护的问题，他提出首先要优化锚网索支护工艺，智能型掘锚设备中心线始终与巷道中心线保持一致，再通过人工辅助及时补给支护材料，形成电液自动控制式自动搅拌、自动紧固的自动化锚杆作业，自动铺设顶帮网以及自动打钻配合人工辅助安装锚索的半自动锚索作业，实现了月进千米以及千米巷道的精准贯通。

“士不可以不弘毅，任重而道远”。国家“双碳”战略目标对煤炭行业变革和企业发展提出了新的要求和挑战。目前，快掘工作面作业线上各设备独立，缺乏信息感知、交流、互通功能，实时协作能力弱、人机交互性差，掘进工艺流程缺乏统一规范，要实现巷道快速掘进，就必须建立装备之间的并行协同控制机制。“下一步，我们将继续攻坚克难，根据各智能设备的具体运行情况进行针对性的研发，开发出具有榆北煤业特色的‘智慧大脑’，完成掘进工作面装备高效、协同的控制，彻底建立起高级智能掘进工作面体系” 马程说。

马程在井下检修设备

马程与技术人员讨论快掘设备配套运输设备运行情况（左一）

改进的掘锚一体机

03 增产创收的“守护者”

榆北煤业小保当煤矿二号矿井的井田面积93.2km2 ，可采储量7.82亿t，设计生产能力为1 300万t/a，受生态红线影响，矿井仅能开采厚度2 m左右的2-2煤层，如果按照陕北同等地质条件布置长度300 m的工作面，矿井年产能无法超过600万t。面临“投产即亏损”的情况，选择什么样的开采方式，成为矿井实现达产达效的关键难题。通过广泛调研了解中厚煤层高效开采的可行性技术，调研和走访了Joy Machine Company矿井综采自动化设备及其控制系统，深入煤矿与现场技术人员进行交流沟通，一直在“雾里看花”的榆北机电人，找到了行动目标。

由于超长工作面矿压显现规律尚未掌握，顶板难以控制，需要对液压支架进行适应性改造，形成稳定的支护系统，马程作为“450 m高度智能化超长综采工作面”项目组设备选型的主要负责人，为推进项目有序推进，他带领团队彻夜讨论制定方案，围着图纸争执已是常态，最终确定采煤机、“小三机”选用进口设备，液压支架选用国产装备的方案；面对煤层厚度薄且对产量要求高的情况，他提出端部留三角煤双向高速割煤工艺，为日产煤量突破4万t奠定了基础；面对450 m超长综采工作面高速推进情况下常规供液方式无法满足要求的问题，根据对各厂家数据的综合对比和多次现场勘察，他提出组合式高效供液系统，实现了采煤机15~18 m/min常态化割煤。

在实践生产过程中，为了达到最好的生产效果，马程对待普遍以为的小问题却很较真。液压支架工都知道的拉完架后通常要往前顶一下刮板输送机，从而为液压支架留出调直的空间，本来顶一下刮板输送机是距离问题，但在液压支架自动跟机拉架的过程中却是时间问题。为了找出完美的时间结合点，马程下井带着支架组不厌其烦地进行调试，经过近2个生产班十几个小时的摸索，最终确定了临界点：推移刮板输送机间隙时间为0.8 s，拉移间隙时间为0.7 s；消除拉移间隙时间为3.2 s。最终经过优化后的智能控制系统让多个设备有效融合成了1个“超级终端”，具备智能启动、智能调速、状态感知、故障诊断与多向协同控制等功能，可实现对成套装备的精准控制。450 m高度智能化超长综采工作面的顺利投产，实现了盈利3亿元的目标，实现了小保当二号煤矿“扭亏为盈”的经营转变，也为实现工作面减人提效、“一面一人千万吨”的目标奠定了坚实基础。2021年12月，“450 m高度智能化超长综采工作面”项目通过中国煤炭工业协会专家组的评议和鉴定，项目成果达到国际领先水平，建议进一步推广应用，为行业中厚煤层矿井工作面设备配套提供了“榆北方案”。

2022年3月，陕煤集团宣布了关于榆北煤业及所属大型主力煤矿管理体制调整的决定，榆北人需要重整旗鼓再出发，拿出“再振精神、重新定位；再次抖擞、调整战略”的精气神。在新的挑战下，马程说：“10年磨砺，3对高效智能现代化矿井建成，我们积攒了智能化矿区蓝图规划、项目建设、智慧升级、高效运营的宝贵经验。现在更要聚焦智能化系统运维和智慧矿区建设2条主线，依靠榆北煤业在智慧化建设上形成的先进理念和积累的成功实践经验，做优信息化运维服务业务，做强智能化项目建设和咨询服务，做大煤矿智能化服务市场。同时全面参与陕西中能煤田有限公司和陕西涌鑫矿业有限公司智慧化建设，尤其是陕西涌鑫矿业有限公司并不优渥的资源禀赋，复杂多变的开采条件，更需要大胆地融入创新理念，走信息化减人、智慧化少人的新路子，将陕西中能煤田有限公司、陕西涌鑫矿业有限公司打造成‘小而精智慧标杆煤矿’。探索智慧矿区‘一矿一策’‘一面一策’新格局，打造各类地质条件下的智能矿井设计模板”。

13年来，马程扎根矿区，深入一线，心系矿井发展，用陕煤人坚定和执着的信念，在“黄沙遮天日，飞鸟无栖树”的荒漠沙土上艰苦奋斗，带领团队把荒漠改造成曹家滩、小保当2个大型智能化矿井。用实际行动诠释了不忘初心、牢记使命、胸怀大局、艰苦奋斗的北移精神，也见证了榆北煤业从小到大、由弱到强的发展历程。

马程带领技术人员检验采煤工作面转载机运行状态

小保当二号煤矿450 m高度智能化综采工作面