严谨、惜时、负责、执着……这是科技工作者的共性。第四届杰出工程师青年奖获得者、中国煤炭科工集团开采研究院科创中心副主任任怀伟，就是这样一名活跃在煤炭前沿科技领域的科技工作者。

跨界入行煤炭

选择读王国法院士的博士后之后，任怀伟一头扎进了煤炭行业。第一次下井是在山东地下900多米的唐口煤矿。除了热和闷，涌上心头的剧烈感受让他真实触摸到了这个行业。

“那会儿不像现在，很多工作都得人去干，矿工挣点钱真不容易，我心里很不是滋味儿。”每当谈起过往，任怀伟摇摇头，“10多年过去了，液压支架经历了从本地手动阀控制、电液阀控制到现在的地面远程控制，自动化水平算比较高了。”

也许正是这瞬间的感受，让任怀伟有了刻苦钻研的动力与耐心。博士后期间，他凭借较强的适应能力与学习能力，把已有知识体系融入新工程实践中，对煤炭行业也从陌生到熟悉。从机械专业着手，任怀伟先将目光聚焦在了支架结构创新上。

由于煤矿井下处于动态变化过程中，支架存在一定的破坏概率。任怀伟利用概率有限元方法评估不同工况下支架的破坏方式和表现。

随着经验积累，他利用三维建模技术，设计了多种典型支架的整体结构和局部关键零部件，创新提出“双重骨架”概念及其设计方法；在液压支架的结构与可靠性分析上，他借助有限元软件，分析了在弯扭组合变形情况下支架箱型结构截面内板元上的应力分布，确定截面参数的最优取值等。这一系列的研究，推动了我国液压支架设计技术的升级换代。

在摸爬滚打中快速成长

谈到成长最快的经历，任怀伟表示，焊接车间项目是他第一次独立解决现场难题。

从2012年开始，任怀伟负责建设国内首个能大规模焊接液压支架结构件的机器人智能车间。

当年，高端液压支架刚实现国产化。液压支架主体主要由形状复杂的箱型焊接结构件组成。焊接是最重要的工序。以往，由于结构、材料特殊，焊接工艺复杂，操作以人工为主。不过，高强钢板的焊接需要预热，不仅焊接工人劳动强度大，焊接质量也难以保证。在王国法的指导下，任怀伟联合山东能源重型装备制造集团，共同申请了智能制造装备发展专项“高端液压支架智能焊接车间”。

焊接车间项目这5年，任怀伟从头盯到尾。专业优势则让他在细节把控上更游刃有余。支架板材一般厚25厘米，机器人焊接时要经过7道焊接工序。由于焊缝不规则，如何让机器人精准把握焊接位置成了一道难题。任怀伟与焊接设备厂家一起，研究了支架格子间结构的自动焊接工艺，通过接触传感和激光传感定位，再一圈一圈地焊接。在此基础上，他们建立了焊接生产线，配备了7套14台机器人，大幅提高了焊接效率。

为了解决焊接机器人与液压支架制造的适应性问题，以任怀伟为首的项目组开发出了分层多道焊接、格子间变形自适应等专用焊接程序，提出了宽间隙焊接参数选取、横焊缝脉冲打底等自动焊接工艺，研发出与机器人焊接核心控制系统配套的外部轴控制、工件夹具、生产线控制、物流等系统及装置，实现液压支架构件焊接、翻转、上下料和运输等工艺流程的自动化。

项目实施后，液压支架焊接作业效率提高了一倍多。焊接车间项目拓宽了中国煤炭科工集团的业务范围，探索出了新的商业模式。

在智能化中学会融合

“工作面‘三机’的协调控制，就像3个人同时在干一件事，要商量好步骤，形成协作机制。这样，一旦外在条件变化，3个人按照协作机制，就可以适应特殊工况条件。”任怀伟说。

煤矿智能化是行业发展方向。在这方面，不仅任怀伟是专家，其带领的团队也是业界翘楚。该团队首次提出了信息实体主动匹配与推送策略及基于深度学习的煤矿智能化逻辑模型，给出了多因素下开采群全局最优规划和分布式协同控制方法。先后承担了张家峁、巴拉素等千万吨级煤矿的智能化建设工作，使矿井数据利用率由不足20%提升至50%以上。

2020年8月24日，巴拉素煤矿项目评审，这是任怀伟和团队“打的一场小胜仗”。为了得到项目方案“最优解”，答辩前两周，他们来到矿上，在食堂旁边的小会议室里，每天跟该矿不同部门、中国煤科内部单位的人碰撞想法、统一认识。

“每个人有自己的理解。有人希望方案更适合落地实施，有人希望方案技术含量更高，甚至有人前后的想法都是矛盾的。我们要不停地在各专业和领域协调，做好各个部分的衔接。那会儿我们每个人负责整改自己的部分，每天都在对方案，压力特别大。”任怀伟坦言。

经过团队的不断沟通交流，方案终于在截止日期前两天有了雏形。来不及休息，任怀伟加急整合思路。最终，在项目启动会上，任怀伟为众多专家汇报了长达80多页的展示方案。方案既体现了煤矿智能化建设的规划性，又有落地实施的操作性，得到与会专家的高度认可。

【责任编辑：家正】