文章來源：《智能礦山》2025年第8期“革新·改造：優(yōu)秀 QC 成果”欄目

第一作者：劉星厚，高級經(jīng)濟(jì)師，現(xiàn)任鄂爾多斯市轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司副總經(jīng)理，主要從事全面質(zhì)量管理、財務(wù)管理的相關(guān)研究工作。E-mail：582806523@qq.com

作者單位：鄂爾多斯市轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司

引用格式：劉星厚，張景洪，甘紹彪，等.提高掘進(jìn)作業(yè)有效生產(chǎn)時間的創(chuàng)新實踐與價值分析[J].智能礦山，2025，6(8)：39-45.

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針對煤礦掘進(jìn)作業(yè)有效生產(chǎn)時間不足的行業(yè)痛點，以鄂爾多斯市轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司（簡稱轉(zhuǎn)龍灣煤礦）23303運輸巷為研究對象，融合工序診斷模型與精益管理方法，提出“技術(shù)革新-管理優(yōu)化-數(shù)據(jù)驅(qū)動”三位一體的解決方案。通過開發(fā)自移機(jī)尾智能隨遷平臺（集成物料架、電纜槽、卸料料斗）、優(yōu)化變壓器動態(tài)布設(shè)、創(chuàng)新“2步1交接+3天1檢修”生產(chǎn)組織模式，實現(xiàn)掘進(jìn)有效生產(chǎn)時間提升34.3%（411.5 h→554.84 h），月進(jìn)尺達(dá)1 437 m（超計劃59%），綜合創(chuàng)效764萬元。研究成果為智慧礦山建設(shè)提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑與管理范式。

課題背景與問題定位

隨著礦井產(chǎn)能提升，轉(zhuǎn)龍灣煤礦引入快速掘進(jìn)系統(tǒng)（掘錨一體機(jī)＋錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組＋長距離運輸系統(tǒng)），但配套設(shè)備適應(yīng)性不足導(dǎo)致生產(chǎn)效率受限。有效生產(chǎn)時間僅占55.89%（月均411.5 h），非生產(chǎn)時間中檢修占比高達(dá)69.49%，成為亟待解決的問題，2022年7至12月掘進(jìn)作業(yè)有效生產(chǎn)時間統(tǒng)計如圖1所示。

圖1 2022年7~12月掘進(jìn)作業(yè)有效生產(chǎn)時間統(tǒng)計

（1）非生產(chǎn)時間分析

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，非生產(chǎn)時間主要類型包括檢修時間、物流運輸時間、工作面異常時間，通過繪制掘進(jìn)作業(yè)非生產(chǎn)時間分析排列圖，得出結(jié)論檢修時間占非生產(chǎn)時間總數(shù)的69.49%，是影響因素之一，掘進(jìn)作業(yè)非生產(chǎn)時間分析排列如圖2所示。

圖2 掘進(jìn)作業(yè)非生產(chǎn)時間分析排列

（2）檢修時間分析

調(diào)查、分析檢修時間發(fā)現(xiàn)，檢修時間主要包括煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)、主要生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)、機(jī)電設(shè)備維護(hù)及其他，通過繪制掘進(jìn)作業(yè)檢修時間分析排列圖，得出結(jié)論煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)占非檢修時間總數(shù)的66.15%，是影響因素之一，掘進(jìn)作業(yè)檢修時間分析排列如圖3所示。

圖3 掘進(jìn)作業(yè)檢修時間分析排列

（3）煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)分析

調(diào)查、分析檢修時間發(fā)現(xiàn)，煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)主要包括自移機(jī)尾遷移過程中停機(jī)檢修、延接輸送帶、輸送帶日常維護(hù)、輸送帶電器設(shè)備檢修、溜槽日常維護(hù)及其他，通過繪制掘進(jìn)作業(yè)煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)時間分析排列圖得出結(jié)論，自移機(jī)尾遷移過程中停機(jī)檢修占煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)時間總數(shù)的65.59%，是最主要影響因素，掘進(jìn)作業(yè)煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)時間分析排列如圖4所示。

圖4 掘進(jìn)作業(yè)煤流運輸系統(tǒng)維護(hù)時間分析排列

深入分析存在問題

通過變化點管理分析，結(jié)合自移機(jī)尾遷移過程停機(jī)檢修的主要影響因素，圍繞人（Man）、機(jī)（Machine）、料（Material）、法（Method）、環(huán)（Environment）、測（Measurement）6維度（6M），關(guān)聯(lián)主要工序中的關(guān)鍵變化點及對生產(chǎn)效能的負(fù)面影響路徑，建立“鎖定變化點→制定措施→試驗效果”的閉環(huán)。

2.1 設(shè)備方面存在的問題

（1）電纜卡堵

電纜卡堵的關(guān)聯(lián)工序為自移機(jī)尾遷移輔助工序，通過查閱生產(chǎn)紀(jì)實發(fā)現(xiàn)23303巷道2022年下半年由于電纜槽設(shè)計不合理，電纜卡堵共停機(jī)131次，平均每月停機(jī)21次，影響時間為69 h，平均每月影響11 h，是急需解決的問題，電纜卡堵造成自移機(jī)尾停機(jī)時間統(tǒng)計見表1。

表1 電纜卡堵造成自移機(jī)尾停機(jī)時間統(tǒng)計

開展電纜槽卡堵測試，明確問題根源，通過測試發(fā)現(xiàn)寬度達(dá)到300 mm，電纜不會卡堵，重新設(shè)計電纜槽解決電纜卡堵問題，電纜槽卡堵試驗統(tǒng)計見表2。

表2 電纜槽卡堵試驗統(tǒng)計

（2）卸料料斗設(shè)計不合理

卸料料斗設(shè)計不合理的關(guān)聯(lián)工序為清理浮煤。通過查閱生產(chǎn)紀(jì)實發(fā)現(xiàn)23303巷道2022年下半年因卸料料斗計不合理，造成漏煤情況嚴(yán)重，因清理浮煤共停機(jī)85次，平均每月停機(jī)14次，影響時間為148 h，平均每月影響24 h，清理浮煤造成自移機(jī)尾停機(jī)時間統(tǒng)計見表3。

表3 清理浮煤造成自移機(jī)尾停機(jī)時間統(tǒng)計

通過漏煤試驗，在工作面對二運卸料料斗撒煤情況進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)順煤車寬度1.2 m、高度0.75 m、角度25°時不易撒煤，重新設(shè)計卸料料斗，確保解決撒煤漏煤現(xiàn)象，卸料料斗漏煤時間數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表4。

表4 卸料料斗漏煤時間數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2.2 檢修方法方面的問題

檢修時間及交接班方法不合理的關(guān)聯(lián)工序為交接班及檢修設(shè)備。通過查閱生產(chǎn)紀(jì)實發(fā)現(xiàn)23303巷道2022年下半年由于交接班及檢修工作安排不合理，造成生產(chǎn)過程存在等待空當(dāng)，直接影響現(xiàn)場生產(chǎn)時間，因交接班及檢修時間影響時間96 h，平均每月影響16 h，停機(jī)等待時間統(tǒng)計見表5。

表5 停機(jī)等待時間統(tǒng)計

通過對工作面檢修現(xiàn)場工作開展全面調(diào)查，發(fā)現(xiàn)施工兩幫下部錨桿、補(bǔ)齊錨索、掘錨機(jī)檢修、各類保護(hù)更換維護(hù)、延伸帶式輸送機(jī)機(jī)尾、調(diào)整輸送帶架、卸料等工作，需要每天開展，共計耗時5 h，接輸送帶、接線纜每3天開展1次，施工探放水鉆孔6天開展1次，進(jìn)一步優(yōu)化檢修方式，縮短檢修周期，提高生產(chǎn)時間，2023年4月10日至12日現(xiàn)場檢修時間統(tǒng)計見表6。

表6 2023年4月10日至12日現(xiàn)場檢修時間統(tǒng)計

2.3 環(huán)境方面存在的問題

（1）物資材料存放位置不合理

物資材料存放位置不合理的關(guān)聯(lián)工序為退機(jī)支護(hù)。通過查閱生產(chǎn)紀(jì)實發(fā)現(xiàn)23303巷道2022年下半年由于物資材料存放位置不合理，造成支護(hù)前需等待物資轉(zhuǎn)移，同時由于物料運輸與退機(jī)支護(hù)銜接不足，支護(hù)人員需要自行備料直接退機(jī)支護(hù)時間，因物料轉(zhuǎn)移影響自移機(jī)尾開機(jī)時間78 h，平均每月影響13 h，2022年度下半年物料轉(zhuǎn)移影響支護(hù)時間統(tǒng)計見表7。

表7 2022年度下半年物料轉(zhuǎn)移影響支護(hù)時間統(tǒng)計

通過開展物料轉(zhuǎn)移距離試驗，以50 m為單位開展7次物料轉(zhuǎn)移單趟用時試驗，通過試驗運輸距離發(fā)現(xiàn)50 m內(nèi)最接近課題目標(biāo)，每趟物料運輸可節(jié)約30 min，優(yōu)化物料運輸方式，物料架運輸時間試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖5所示。

圖5 物料架運輸時間試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

（2）變壓器放置位置不合理

變壓器放置位置不合理的關(guān)聯(lián)工序為自依機(jī)尾遷移。查閱了生產(chǎn)紀(jì)實發(fā)現(xiàn)2022年下半年由于變壓器放置不合理，共停機(jī)86次，平均每月停機(jī)14次，影響時間為191 h，平均每月影響31 h，主要原因是變壓器距工作面掘進(jìn)工作面<1 000 m時，可正常開機(jī)且電壓損失較小，>1 000 m時造成電流增大瞬間停機(jī)，自移機(jī)尾遷移停機(jī)等待時間統(tǒng)計見表8。

表8 自移機(jī)尾遷移停機(jī)等待時間統(tǒng)計

通過對變壓器到掘進(jìn)工作面800～1 000 m，每100 m間進(jìn)行6次試驗，<1 000 m正常起機(jī)，>1 000 m因壓降、設(shè)備啟動瞬間電流增大，造成掘進(jìn)工作面掘錨機(jī)、錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組，因電壓不足而無法啟動，改變變壓器放置方式，使變壓器跟隨自移機(jī)尾遷移，變壓器停機(jī)距離試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表9。

表9 變壓器停機(jī)距離試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

技術(shù)創(chuàng)新與實施對策

（1）研制新型物料架，優(yōu)化物料轉(zhuǎn)移流程

鑒于23303膠運工作面采用掘錨一體機(jī)+錨桿轉(zhuǎn)載機(jī)組+長運距二運+長運距輸送帶+自移機(jī)尾模式，且自移機(jī)尾需每日隨掘進(jìn)工作面推進(jìn)（平均20 m）遷移，原有物料點頻繁人工遷移耗時耗力。為此，在自移機(jī)尾上集成物料平臺，實現(xiàn)物料隨設(shè)備同步自動遷移，消除了人工搬運與料場轉(zhuǎn)移工序。運行半個月現(xiàn)場表明，物料運輸時間由50 min降至20 min。提升運輸效率，有效降低了搬運安全風(fēng)險，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率與安全管理水平的雙重提升。

（2）設(shè)計新型電纜槽，根治電纜卡堵頑疾

經(jīng)反復(fù)現(xiàn)場試驗，確定電纜槽寬度為300 mm（350 mm雖無卡堵但空間受限）確保電纜遷移順暢。以電纜槽替代傳統(tǒng)掛鉤，避免人工拉扯。安裝最優(yōu)尺寸電纜槽后，15天現(xiàn)場應(yīng)用表明，電纜卡堵影響時間<10 min，并同步撤銷了二運輔助崗位。解決了生產(chǎn)瓶頸，優(yōu)化了作業(yè)流程，從根本上消除了電纜卡堵對帶式輸送機(jī)安全運行的威脅，提升了生產(chǎn)效率和作業(yè)安全性。

（3）開發(fā)新型卸料料斗，徹底消除撒煤漏煤

通過專項試驗，確定順煤車兩側(cè)滑輪寬度1.2 m、轉(zhuǎn)載機(jī)落煤高度0.75 m（滿足掘錨機(jī)要求上限）、傾斜度25°時，杜絕撒煤現(xiàn)象。據(jù)此優(yōu)化設(shè)計并安裝新型料斗后，半個月現(xiàn)場應(yīng)用證實，二運清理浮煤時間降至0 min。解決了撒煤問題，消除了積煤對帶式輸送機(jī)安全運行的潛在威脅，提升了生產(chǎn)效率和作業(yè)安全。

（4）優(yōu)化變壓器布設(shè)位置，解決用電壓降難題

原有方案需每隔300 m開拓設(shè)備硐室增設(shè)變壓器，效率低且效果不佳，頻繁停機(jī)影響檢修與生產(chǎn)。將變壓器布設(shè)于自移機(jī)尾上隨設(shè)備遷移，解決了掘進(jìn)工作面用電壓降問題，實現(xiàn)了設(shè)備零停機(jī)。避免了3 000 m范圍內(nèi)開辟專用設(shè)備硐室的無效工程，提升效率且無需定期轉(zhuǎn)移變壓器，更適應(yīng)巷道狹窄、環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場條件，為巷道車行進(jìn)及搬運提供便利，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率與作業(yè)環(huán)境的雙重優(yōu)化。

（5）重構(gòu)生產(chǎn)組織模式，高效利用生產(chǎn)時間

掘進(jìn)作業(yè)中原交接班（需停機(jī)60 min）及設(shè)備檢修（耗時480 min）效率低，擠占有效生產(chǎn)時間。

（1）制定“2步1交接”的方法：當(dāng)班人員提前備料，班組長及掘進(jìn)機(jī)司機(jī)現(xiàn)場交接，其余人員工作面外交接，保障設(shè)備持續(xù)運行，減少停機(jī)。使有效生產(chǎn)時間增加60 min，交接班時間縮短20 min。

（2）推行“3天1檢修”方案：將檢修融入生產(chǎn)班次，利用非生產(chǎn)時段進(jìn)行；前2天實行半班檢修、半班生產(chǎn)，第3天全班檢修，確保生產(chǎn)連續(xù)性。該方案使每3天有效生產(chǎn)時間增加480 min。通過優(yōu)化交接班與檢修流程，提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了生產(chǎn)與檢修的高效協(xié)同，為掘進(jìn)作業(yè)持續(xù)高效運行奠定堅實基礎(chǔ)。

實施成效與價值分析

（1）生產(chǎn)效率顯著提升

通過系統(tǒng)優(yōu)化掘進(jìn)作業(yè)流程，成功將2023年下半年的有效生產(chǎn)時間提升至554.84 h，較2022年同期的411.5 h增長34.3%。在克服巖石占比達(dá)30.77%（達(dá)到國家半煤巖標(biāo)準(zhǔn)）的困難地質(zhì)條件下，月度進(jìn)尺經(jīng)折算后達(dá)到1 437 m，超計劃目標(biāo)900 m的59%，充分展現(xiàn)了高效的掘進(jìn)作業(yè)能力。

（2）成本節(jié)約成果突出

在保障高效生產(chǎn)的同時，注重成本精細(xì)化管理，減少了人力和物力資源浪費。23303運輸巷提前2個月完成施工任務(wù)，直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益384萬元，并節(jié)省綜機(jī)設(shè)備租賃費用380萬元，合計實現(xiàn)成本節(jié)約764萬元。

（3）生產(chǎn)影響時間有效降低

針對生產(chǎn)中斷頻發(fā)問題，深入分析并采取多項針對性預(yù)防措施，改進(jìn)了設(shè)備維護(hù)流程、創(chuàng)新制作應(yīng)用新型卸料料斗、電纜槽和物料架、優(yōu)化變壓器存放位置，以及實施“2步1交接”工作法和“3天1檢修”工作模式等。降低了生產(chǎn)影響時間，提高了掘進(jìn)作業(yè)的有效生產(chǎn)時間利用率。

（4）作業(yè)環(huán)境安全改善

設(shè)計并應(yīng)用了新型卸料料斗和電纜槽，解決了輸送帶掉落煤炭和電纜卡堵等長期困擾現(xiàn)場的問題。提升了帶式輸送機(jī)的運行效率和設(shè)備壽命，降低了員工勞動強(qiáng)度，也促進(jìn)了現(xiàn)場管理水平提升，增強(qiáng)了作業(yè)環(huán)境的安全性和煤流運輸系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

（5）通過作業(yè)環(huán)境改善

通過應(yīng)用新型物料架、電纜槽、卸料料斗等，消除了輸送帶撒煤、電纜卡阻等安全隱患，保障了設(shè)備安全運行和員工人身安全，降低了勞動強(qiáng)度，提升了現(xiàn)場管理的規(guī)范性和煤流系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為企業(yè)安全生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

綜上所述，轉(zhuǎn)龍灣煤礦在掘進(jìn)作業(yè)優(yōu)化項目中取得了顯著的實踐成效，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益，并形成了具有推廣價值的管理創(chuàng)新成果，提升了企業(yè)生產(chǎn)效率、安全管理和核心競爭力，為行業(yè)進(jìn)步作出了積極貢獻(xiàn)。

總 結(jié)

（1）技術(shù)層面創(chuàng)新：首創(chuàng)自移機(jī)尾智能隨遷平臺，集成物料架、電纜槽、卸料料斗及變壓器，實現(xiàn)“物料-供電-煤流”系統(tǒng)的協(xié)同自動遷移，從根本上解決了物料搬運、電纜卡堵、撒煤漏煤、用電壓降等核心痛點。

（2）顯著行業(yè)價值：研究成果在轉(zhuǎn)龍灣煤礦23303運輸巷成功應(yīng)用，有效生產(chǎn)時間提升34.3%（達(dá)554.84 h），月進(jìn)尺達(dá)1 437 m（超計劃59%），綜合創(chuàng)效764萬元。該方案具有高度可復(fù)制性，已在23118切眼等4個工作面推廣應(yīng)用，單進(jìn)水平平均提升40%，為智慧礦山建設(shè)提供了有效的技術(shù)路徑與管理范式。

（3）未來研究方向：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建掘進(jìn)智能調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)支護(hù)人員利用率等關(guān)鍵資源的動態(tài)優(yōu)化配置，進(jìn)一步提升掘進(jìn)作業(yè)的智能化水平和整體。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊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(xué)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(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

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