随着煤矿智能化建设向着常态化运行目标迈进，运输环节的智能化升级成为行业发展的关键突破口。中国矿业大学鲍久圣教授作为国家第一批煤矿智能化专家库成员、全国煤矿智能化卓越专家，在矿山运输领域深耕多年。他带领的团队是国内较早开展矿山运输装备混合动力驱动以及井下无人驾驶研究的团队，在行业内颇具影响力。他们的研究成果，宛如一把把钥匙，试图打开煤矿运输效率与安全提升的新大门。那么，鲍久圣教授团队究竟取得了哪些突破性进展？这些成果又将如何重塑煤矿运输的未来呢？

“我们团队依托智能采矿装备技术全国重点实验室，拥有全面的实验条件，为研究工作提供了坚实的支撑。” 鲍久圣教授介绍道，团队不仅承担了 50 余项科研项目，还发表了 200 余篇部学术论文、论著，申请和授权 150 余件发明专利，获得 20 余项省部级科技学术奖励。

谈及煤矿辅助运输的现状，鲍久圣教授直言：“辅助运输是煤矿生产系统的重要组成部分，但目前却是智能化程度相对薄弱的环节。” 传统辅助运输系统存在诸多问题，如运输工艺不连续、转载环节多、用工占比高、自动化程度低等。轨道式运输，像电机车转单轨吊，需要频繁转运；无轨运输胶轮车运输坡度受限，在地质条件复杂的矿井无法实现连续运输，同样需要多次转载，这些都严重影响了运输效率。“以典型的轨道运输场景为例，地面人员、物料及生产设备由罐笼下放至井底后，经辅运大巷中的电机车运输到单轨吊起点，换装时需要大量人员进行装卸操作，换载过程耗时费力，运输效率低下。” 鲍久圣教授说道。

针对这些问题，鲍久圣教授团队提出了煤矿辅助运输 “四化” 发展目标 —— 连续化、标准化、智能化、无人化。“大约在十年前，我们就较早提出了连续化运输的概念。要实现智能化，首先要解决运输不连续的问题，然后通过标准化为机器人化操作和智能化装备运行奠定基础，最终实现无人化运输。” 鲍久圣教授阐述了团队的研究思路。

在连续化辅助运输系统创新设计方面，团队成果斐然。针对往复式串车提升系统运输不连续、装卸工序繁琐的问题，设计了悬挂式绳牵引轨道矿车连续运输系统。“该系统采用悬挂式钢丝绳牵引，由钢丝绳牵引系统和轨道矿车运输系统组成，利用钢丝绳的柔韧特性和无极绳驱动原理，解决了矿车转弯轨道过大、挂接繁琐等问题，实现了矿车往返循环运输及快速装卸，改造投资少且运输效率高。” 鲍久圣教授介绍道。

为解决矿用小绞车、无极绳绞车难以适应长距离运输的难题，团队设计了耐磨胶带多点驱动长距离钢丝绳牵引系统。“我们通过多点摩擦驱动的方式，用耐磨胶带在中部对钢丝绳进行牵引，分散提供额外的辅助牵引力，不仅增加了运输距离，还减小了钢丝绳拉应力，保障了长距离钢丝绳牵引系统安全平稳可靠运行。” 鲍久圣教授解释说。

面对深井提升钢丝绳提升效率低的问题，团队提出了复合提升和无绳提升解决方案。“我们将直线电机驱动技术应用于深井提升，先采用复合提升，用直线电机辅助推动钢丝绳和容器一起提升，可额外增加 50% 以上的驱动力。在此基础上，再逐步探索无绳提升技术。目前，我们已通过实验室样机制证了相关原理，但无绳提升速度较慢，主要面向流态化开采等特殊场景，未来随着研究深入，有望进一步优化。” 鲍久圣教授说道。

标准化设计是实现智能化、无人化运输的关键一步。鲍久圣教授团队按照集装箱式的设计思想，进行了标准化载物平台和系列化装载容器的设计。“我们用三个关键尺寸来表征载物平台和装载容器的规格，设计了RFID与二维码复合电子标签用于识别，还给出了标准化容器机器人自动吊装的流程。” 鲍久圣教授介绍，基于此，团队还提出了基于标准化理念的煤矿辅助运输智能调度系统，利用物联网技术，让物料运输如同快递一般可定位、可调度，部分环节由机器人进行搬运和转载，不过目前搬运机器人的研发仍有待成熟。

在辅助运输装备高效智能驱动技术研究上，团队同样成果丰硕。针对传统防爆柴油机污染、防爆蓄电池动力不足的问题，团队早在 2012 年前后就提出了矿用防爆柴电混合动力驱动技术。“我们发明了混动实验台，研制了混动的胶轮车、单轨吊，通过这种技术，车辆动力提升 50%，续航提升 100%，油耗降低 40%，尾气降低 30%，系统节能 25%。” 鲍久圣教授列举出一系列数据，展示该技术的优势。

针对矿山车辆大坡度运输难题，团队创新提出 “广义混合动力驱动” 理念。“在井下，如果胶轮车遇到局部大坡度路段无法行驶，我们就提出用绞车辅助牵引的方式；在露天矿，针对矿卡折返式或盘旋式道路效率低的问题，我们将矿井提升系统引入，构建了露天矿自卸汽车整车提升系统，把钢丝绳动力和车自有的动力结合起来，解决了大坡度连续运输的难题。目前，国家能源准能集团准备建设相关示范工程。” 鲍久圣教授说道。

随着井下排放标准的提高，防爆柴油机尾气处理成为关键。“从国Ⅲ到国Ⅳ，尾气处理技术路线发生了变化，国Ⅳ需要采用后处理技术。但三元催化在井下应用存在矛盾，因为它需要 300 - 500℃的高温才能反应，而井下为了防爆，对温度有严格限制。” 鲍久圣教授介绍，团队提出了防爆控温关键技术和四元组合式尾气后处理工艺，并研制了装置，在山西焦煤集团斜沟煤矿实现了小批量应用，对一氧化碳的净化率达到 90% 以上。

无人驾驶技术是煤矿智能化的重要方向。鲍久圣教授团队在这方面起步较早，2018 年就针对无轨胶轮车开展专利研究，2020 年与中国煤科太原研究院合作研制出国内首台井下无人驾驶胶轮车，并在塔山煤矿试验成功；2021 年与石家庄煤机公司合作研制了数字孪生的双模智控无人驾驶单轨吊；还针对防爆蓄电池电机车，研制了远程控制自动驾驶系统，并在煤矿现场示范应用。“我们还对无极绳绞车进行了无人化设计，用机械手代替司机操作，加装传感器代替跟车工，设计智能挂钩实现远程摘挂钩，虽然目前还是概念，但未来有望实现。” 鲍久圣教授说道。

此外，团队还设计了一种 “轮轨复合、天地衔接” 的多功能井下运输机器人 MAGV。“MAGV 融合了井下电机车、无轨胶轮车、齿轨车、单轨吊四种常用辅助运输车辆的结构原理，能在多种轨道和地面行驶，实现从井上地面料场不经转运直达井下工作面的自动接驳、智能无人运输，减少了中间转运环节，极大提高了运输效率。不过目前这还是概念设计，我们正在寻求合作厂商进行关键技术验证。” 鲍久圣教授介绍道。

在智能作业机器人领域，鲍久圣教授团队也积极探索。针对井下辅助运输搬运机器人技术不成熟的现状，团队进行了深入思考；在巡检机器人方面，团队设计了轮式机器人，虽然距离井下全方位巡检还有很多工作要做，但已在工厂进行了实验；针对煤矿井口推车拉车操作，设计的智能推车机器人和拉车机器人在平煤集团实现了批量应用；正在进行的平煤集团“揭榜挂帅”项目和徐州市 343 产业项目，致力于解决井下皮带撒煤清理和皮带机托辊更换难题，相关样机年后即将问世。“我们希望用机器人替代那些边边角角、人工干起来费劲又危险的工作，这是智能化未来要重点突破的领域。” 鲍久圣教授说道。

鲍久圣教授及其团队在煤矿连续无人化辅助运输系统与智能作业机器人技术方面的研究成果，为煤矿行业的智能化转型提供了有力支撑。正如鲍久圣教授所说：“我们将继续深入研究，不断创新，为煤矿行业的高效、安全发展贡献更多力量。” 相信在他们的努力下，煤矿行业将迎来更加智能、高效、安全的明天。