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專家信息：

首席科學家：

任懷偉，男，1980年9月出生，河北廊坊人，博士，研究員，博士生導師，中國煤炭科工集團首席科學家。中煤科工開采研究院有限公司科創中心副主任。近年來主持、參與國家及省部級科研項目14項，其中主持國家自然科學基金1項、省部級課題2項；參與完成863、973計劃課題2項、國家自然科學基金重點基金1項、國家重點研發計劃1項，承擔智能礦山建設重大項目（2000萬元以上）3項，成果在多個礦區推廣。獲得國家科技進步二等獎一項，省部級一等獎9項。發表學術論文63篇，其中SCI/EI收錄21篇。參與出版專著3部，總計22萬字。授權國家發明專利11項。已完成國家標準制定3項。榮獲杰出工程師青年獎、全國煤炭青年科技獎。

擔任《煤炭科學技術》青年學術委員會委員，International Journal of Coal Science & Technology期刊審稿人。共計發表學術論文63篇，其中SCI/EI收錄21篇,參與出版專著3部，獲得國家發明專利14項,制定國家標準3項。獲得中國機械工業科技進步一等獎等獎1項（第一完成人）、中國煤炭工業協會一等獎2項、安全生產科技獎一等獎1項、中國機械工業科技進步二等獎1項，以及其他省部級獎勵共8項。獲全國煤炭青年科技獎、杰出工程師青年獎。主持和參與國家自然科學基金面上項目1項，山東省重點研發計劃課題1項，山西省重點研發計劃課題1項；參與國家資金科學基金重點項目、973課題、863課題、國家重點研發計劃等國家課題13項，省部級項目3項，作為負責人承擔智能礦山建設重大項目（2000萬元以上）3項，成果在多個礦區推廣。

教育經歷：

2008年12月，畢業于山東大學機械設計與理論專業。

煤炭科學研究總院博士后工作站，博士后。

新加坡國立大學訪問學者。

學術兼職：

1、中國煤炭學會會員。

2、中國礦業大學兼職碩士生導師。

3、《煤炭科學技術》雜志青年專家學術委員會委員。

4、中國自動化學會智慧礦山專委會秘書長。

5、International Journal of Coal Science & Technology 評審專家。

6、國家科技專家庫專家。

7、國際礦業青年科學家論壇學術委員會執行主席。

招收研究生方向：

控制理論與控制工程、模式識別與智能系統、檢測技術與自動化裝置、控制工程。

科學研究：

研究方向：

致力于煤礦綜采裝備系統、工作面智能化控制和智能礦山關鍵技術等研究與技術推廣應用。

1、煤礦智能化開采

2、煤礦機器人機器技術

3、采掘機械動力學特性

承擔科研項目情況：

先后主持了國家自然科學基金面上項目、山東省重點研發計劃項目、山西省重點研發計劃項目各 1 項；作為項目核心人員參與國家自然科學基金重點項目、 973 計劃、 863 計劃、國家重點研發計劃等國家項目 13 項，省部級項目 3 項；作為技術負責人承擔煤炭行業智能礦山建設重大項目 4 項。

1、國家高技術研究發展計劃(863計劃)兩柱式超強力放頂煤液壓支架研制（2012AA06A407）。

2、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）深部圍巖支護穩定性原理及自適應支護設備創成方法（2014CB046302）。

3、國家智能制造發展專項“煤炭綜采成套裝備智能系統”及“高端液壓支架智能焊接加工車間”。

4、“十三五”重點研發計劃項目“千米深井超長工作面圍巖自適應智能控制開采技術” ，2017年。

5、“智慧煤礦巨系統關鍵技術裝備研發與示范礦井建設”，2018年。

6、張家峁煤礦 “智慧煤礦巨系統關鍵技術裝備研發與示范礦井建設”。

科研成果：

任懷偉研究員致力于煤礦綜采裝備系統、工作面智能化控制和智能礦山關鍵技術等研究與技術推廣應用。

取得多項創新性成果，深入研究和發展了液壓支架與圍巖耦合動態設計方法，并進行了成功應用；提出了地下支護系統群組協同控制方法，并開發了工作面支護質量監測系統，為滿足深部開采及特厚煤層大采高綜采的高效、自動化支護需求提供了技術及裝備支撐，取得顯著成效。獲得省部級科技獎勵7項，參與出版著作3部，發表論文60余篇，獲國家發明專利6項。

1、在液壓支架結構設計優化方面，提出了基于液壓支架高度分區及可靠性的概論有限元計算方法。

2、在液壓支架與圍巖耦合關系方面，提出了液壓支架與圍巖耦合定量分析與動態設計方法，發明了一種用于綜采工作面圍巖自適應支護的液壓支架智能化控制方法和地下開采液壓支護系統的群組自組織協同控制技術。

3、在智能開采技術方面，提出了基于全位姿測量及虛擬仿真控制的智能開采模式，給出了融合視覺的裝備全位姿測量、工作面裝備位姿一體化描述及驅動關系建模、基于Unity3D的綜采虛擬仿真控制等三項支持智能決策的關鍵技術。

4、在智能化礦山研究方面，構建了新的開采系統全局智能化控制架構，提出基于二階行為模式分析的信息實體主動匹配與推送策略及基于深度學習的煤礦智慧邏輯模型進化機制；提出考慮隨機誤差的強耦合設備群空間坐標統一描述模型及各設備空間關聯坐標系轉換方法、開采環境-裝備耦合作用規律、時變多因素影響下開采設備群全局最優規劃和分布式協同控制方法；為實現更為復雜地質條件下的連續穩定開采提供基礎理論支撐。

制定標準：

1 綜采綜放工作面遠距離供電系統技術規范 GB/T 37814-2019 2020-03-08 國家標準

2 中厚煤層綜采工作面總體配套技術條件 GB/T 37768-2019 2020-01-10 國家標準

3 綜采綜放工作面超前支護系統技術條件 GB/T 37611-2019 2020-03-08 國家標準

4 綜采綜放工作面常規供電系統設計規范 GB/T 37808-2019 2020-03-08 國家標準

5 大傾角綜采工作面總體配套技術條件 GB/T 37809-2019 2020-03-08 國家標準

6 大采高綜采工作面總體配套技術條件 GB/T 37810-2019 2020-03-08 國家標準

7 綜采放頂煤工作面總體配套技術條件 GB/T 37811-2019 2020-03-08 國家標準

8 大傾角綜放工作面總體配套技術條件 GB/T 37812-2019 2020-03-08 國家標準

9 綜采綜放工作面智能降塵系統技術條件 GB/T 37815-2019 2020-03-08 國家標準

10 綜采工作面支護質量檢測技術條件 GB/T 40259-2021 2021-12-07 國家標準

認定成果：

1 薄煤層智能化綜采關鍵技術與裝備開發任紫亭;王國法;劉梅生;白永勝;李明忠;郝鐵栓;任懷偉;常慶江;黃曾華;張德生陽泉煤業 2017

2 8.2m超大采高綜采成套技術與裝備研制李希勇;王國法;李偉;孟祥軍;李政;張傳昌;李國平;亓玉浩;王振平;李明忠;張崇宏;劉化立;穆潤青;曾明勝;趙峰;李首濱;任懷偉;岳寧;劉德軍;劉壯;趙國瑞兗礦集團有限公司 2016

3 煤礦綜采智能化成套裝備關鍵技術及產業化曾慶良;王國法;王成龍;任懷偉;楊慶東;張延亮;李圣文;張鑫;杜毅博山東能源重型裝備制造集團有限責任公司 2015

4 高端液壓支架智能焊接加工車間王國法;任懷偉;楊慶東;李圣文;李樹國;張德生;趙國瑞;文治國;王亞軍;曹成銘山東能源重型裝備制造集團有限責任公司 2014

5 年產千萬噸大采高綜采液壓支架及關鍵技術王國法;胡文強;冀貴升;朱軍;羅裕;溫景國;潘獻全;徐亞軍;朱國民;趙紅梅;劉成峰;李向東;任懷偉;黃勇杰;連清旺;王維虎;程駿;馬占江;廉自生;倪偉;杜忠孝;呂東林;曾明勝;劉新華;李明忠;賈憲寶;李提建;任靜茹;李瑞光;王金平;張德生天地科技股份有限公司 2010

6 高分段無底柱分段崩落法在大紅山鐵礦的應用研究周旭;陳晨;俞勝建;李建科;王巧蘭;屈仁政;田國梁;張振興;吳忠;王江;任懷偉 攀鋼集團冶金工程技術有限公司 2008

發明專利：

發明公開：

[1]任懷偉, 李帥帥, 杜毅博, 馬英, 杜明, 鞏師鑫, 韓哲, 袁超宇, 李建. 綜采工作面設備的相對位姿檢測方法、系統及裝置[P]. 北京市: CN117830410A, 2024-04-05.

[2]任懷偉, 趙叔吉, 張德生, 李世軍, 周杰, 馬梓焱, 杜明, 李帥帥, 王志峰, 李建. 礦用巷道沖塵車[P]. 北京市: CN117758647A, 2024-03-26.

[3]張賽, 李提建, 杜桂麗, 于翔, 李艷鵬, 許永祥, 歐陽敏, 張金虎, 任懷偉. 可吸能緩沖伸縮立柱[P]. 北京市: CN117722213A, 2024-03-19.

[4]馬英, 王倫, 佟友, 任懷偉, 侯剛, 劉劍, 魏存躍, 李提建. 特種機器人用動力轉換裝置和特種機器人[P]. 北京市: CN117719285A, 2024-03-19.

[5]任懷偉, 韓哲, 袁超宇, 張德生, 張帥. 一種采煤工作面順槽超前液壓支架邊緣控制方法及設備[P]. 北京市: CN117703478A, 2024-03-15.

[6]任懷偉, 周杰, 張德生, 程延海, 徐亞軍, 杜毅博, 薛國華, 張玉良, 宋燾, 王飛, 趙朋. 一種液壓支架雙伸縮立柱的長度測量方法及裝置[P]. 北京市: CN117685913A, 2024-03-12.

[7]馬英, 王倫, 佟友, 任懷偉, 侯剛, 劉劍, 魏存躍, 李提建. 特種機器人折展裝置和特種機器人[P]. 北京市: CN117621730A, 2024-03-01.

[8]趙叔吉, 任懷偉, 李世軍, 張德生, 周杰, 馬梓焱, 張帥, 文治國, 王志峰, 李建. 沖塵作業臂和沖塵設備[P]. 北京市: CN117569242A, 2024-02-20.

[9]鞏師鑫, 任懷偉, 杜毅博. 多液壓支架載荷模型訓練和多液壓支架載荷預測方法[P]. 北京市: CN117575046A, 2024-02-20.

[10]宋智鷹, 李提建, 張賽, 馬英, 任懷偉, 張金虎, 侯剛, 杜桂麗, 劉成峰, 于翔, 王倫, 趙麗莎, 趙志禮. 變位式液壓支架[P]. 北京市: CN117468974A, 2024-01-30.

[11]杜毅博, 鞏師鑫, 任懷偉, 馬英, 杜明, 李帥帥, 韓哲, 袁超宇, 李建. 煤礦綜采工作面中攝像頭的監測自動化追蹤方法和裝置[P]. 北京市: CN117459820A, 2024-01-26.

[12]任懷偉, 李建, 鞏師鑫, 張帥, 趙叔吉, 李帥帥, 張玉良, 宋燾, 王飛, 李懸, 魏衛強, 趙鵬, 白宇琪, 姚鑫. 基于多因素參量的綜采工作面支護區域劃分方法和裝置[P]. 北京市: CN117072238A, 2023-11-17.

[13]鞏師鑫, 任懷偉, 薛國華, 張玉良, 宋燾, 魏衛強, 王飛, 李懸. 綜采工作面裝備系統能效評估方法和裝置[P]. 北京市: CN117035453A, 2023-11-10.

[14]張玉良, 任懷偉, 宋燾, 李建, 鞏師鑫, 王飛, 趙鵬. 一種兩柱式液壓支架工況評估方法及裝置[P]. 陜西省: CN117034058A, 2023-11-10.

[15]李帥帥, 任懷偉, 杜毅博, 杜明, 徐志勇, 曾顯興, 韓哲, 陳銀田, 范燕飛, 袁超宇. 一種選煤廠運輸皮帶非煤異物檢測方法及設備[P]. 北京市: CN116883924A, 2023-10-13.

[16]馬英, 王倫, 佟友, 侯剛, 李明忠, 張金虎, 任懷偉, 韓會軍, 張賽, 蘇林軍, 李艷鵬, 邢有望, 李提建, 雷聲. 大采高液壓支架用銷軸裝配車[P]. 北京市: CN116852076A, 2023-10-10.

[17]馬英, 趙文, 王倫, 佟友, 李明忠, 任懷偉, 張金虎, 侯剛, 辛家祥, 蘇林軍, 于翔, 邢有望, 魏存躍, 張賽. 液壓支架銷軸裝配設備[P]. 北京市: CN116852077A, 2023-10-10.

[18]張玉良, 任懷偉, 李懸, 李建, 魏衛強, 白宇琪. 液壓支架群支護區域劃分方法、裝置及存儲介質[P]. 陜西省: CN116861581A, 2023-10-10.

[19]馬英, 王倫, 佟友, 任懷偉, 張金虎, 李明忠, 侯剛, 韓會軍, 辛家祥, 蘇林軍, 于翔, 邢有望, 魏存躍, 李提建. 液壓支架銷軸裝配車[P]. 北京市: CN116833715A, 2023-10-03.

[20]史慧, 王國法, 朱立達, 任懷偉, 楊建宇, 呼少平, 鞏師鑫. 巷道形變監測方法、監測裝置、電子設備和存儲介質[P]. 北京市: CN116774184A, 2023-09-19.

[21]于翔, 葉波, 于海濤, 劉新華, 任懷偉, 張金虎, 劉成峰, 李艷鵬, 張賽, 韓會軍, 劉劍, 許永祥, 李濟洋, 歐陽敏, 雷聲, 劉培源, 吳昊陽, 王倫, 張培垚, 米牧石. 液壓支架用穩定機構和液壓支架[P]. 北京市: CN116696433A, 2023-09-05.

[22]陳洪巖, 馬英, 徐亞軍, 任懷偉, 張德生, 陳洪月, 王鑫, 杜尚宇, 時洪宇, 張坤. 一種超前液壓支架移架過程隨變導向裝置[P]. 遼寧省: CN116498363A, 2023-07-28.

[23]陳洪巖, 馬英, 徐亞軍, 任懷偉, 張德生, 陳洪月, 王鑫, 杜尚宇, 時洪宇, 張坤. 一種自適應接頂及防沖擊的超前液壓支架頂梁[P]. 遼寧省: CN116498362A, 2023-07-28.

[24]馬英, 王倫, 任懷偉, 佟友, 蘇林軍, 劉劍, 李提建. 液壓支架用自適應支撐裝置[P]. 北京市: CN116378734A, 2023-07-04.

[25]馬英, 王倫, 任懷偉, 佟友, 蘇林軍, 劉劍, 李提建. 移動底座裝置和具有其的液壓支架[P]. 北京市: CN116378735A, 2023-07-04.

[26]呼少平, 趙叔吉, 胡儉, 張德生, 范生軍, 任懷偉, 王海, 毛小娃, 賀劍, 張帥. 采煤機機載作業平臺[P]. 北京市: CN116335658A, 2023-06-27.

[27]任懷偉, 韓哲, 張德生, 杜毅博, 周杰, 趙叔吉, 張帥. 一種超前支架聯動自適應控制系統及方法[P]. 北京市: CN116224852A, 2023-06-06.

[28]文治國, 任懷偉, 馬英, 張德生, 周杰, 趙叔吉. 一種基于外置行程測量裝置的數字千斤頂[P]. 北京市: CN116161573A, 2023-05-26.

[29]任懷偉, 鞏師鑫. 綜采工作面煤壁片幫趨勢及區域分析方法及裝置[P]. 北京市: CN116146280A, 2023-05-23.

[30]徐亞軍, 李世偉, 任懷偉, 馬端志, 馬梓炎, 李明川. 一種液壓支架[P]. 北京市: CN116025402A, 2023-04-28.

[31]張德生, 呼少平, 任懷偉, 胡儉, 徐亞軍, 張思瑞, 毛小娃, 周杰, 趙叔吉. 液壓支架快速補液系統[P]. 北京市: CN116025403A, 2023-04-28.

[32]張德生, 呼少平, 馬英, 胡儉, 任懷偉, 高彬, 徐亞軍, 張帥, 李軍, 毛小娃. 雙采煤機開采方法[P]. 北京市: CN115992704A, 2023-04-21.

[33]張德生, 呼少平, 任懷偉, 李文俊, 張思瑞, 周杰, 李軍, 趙叔吉, 文治國, 杜尚宇, 毛小娃. 礦用推移式千斤頂和采礦系統[P]. 北京市: CN115893248A, 2023-04-04.

[34]杜毅博, 任懷偉, 馬英, 張德生, 周杰, 趙國瑞, 徐亞軍, 鞏師鑫, 杜尚宇, 趙叔吉. 一種綜采工作面超前支架支護狀態監測系統[P]. 北京市: CN115875081A, 2023-03-31.

[35]任懷偉, 李帥帥, 杜明, 封華, 王春剛, 張帥, 李川, 馬梓焱. 一種基于雙目視覺的工作面煤壁片幫量的測量方法[P]. 北京市: CN115829948A, 2023-03-21.

[36]張德生, 呼少平, 加保瑞, 任懷偉, 李文俊, 張思瑞, 周杰, 李軍, 趙叔吉, 文治國, 杜尚宇, 毛小娃. 用于采煤系統的推移式千斤頂和采煤系統[P]. 北京市: CN115709957A, 2023-02-24.

[37]杜毅博, 馬英, 任懷偉, 周杰, 趙國瑞, 張德生, 徐亞軍, 鞏師鑫, 杜尚宇, 李世軍. 一種液壓支架銷軸傳感器及支護狀態監測系統[P]. 北京市: CN115704318A, 2023-02-17.

[38]杜毅博, 周杰, 任懷偉, 趙國瑞, 楊建威, 鞏師鑫. 一種可進行位姿補償的巖體應力測量裝置[P]. 北京市: CN115704725A, 2023-02-17.

[39]任懷偉, 張帥, 周杰, 張德生, 張乘風, 文治國, 肖松, 韓哲. 液壓缸精準位置控制的方法與實驗裝置[P]. 北京市: CN115573973A, 2023-01-06.

[40]張德生, 閆敬旺, 馬英, 王樹斌, 任懷偉, 高永軍, 苗鑫, 加保瑞, 任長忠, 黃彥德, 侯偉, 李國慶, 路興軍, 劉科. 一種運輸順槽多機協同控制系統[P]. 北京市: CN115478883A, 2022-12-16.

[41]陳洪巖, 馬英, 徐亞軍, 陳洪月, 張德生, 任懷偉, 王鑫, 楊辛未, 張強, 張坤. 一種基于多傳感器環境信息識別的超前液壓支架導航系統[P]. 遼寧省: CN115306458A, 2022-11-08.

[42]任懷偉, 趙叔吉, 文治國, 周杰, 馬英, 張德生, 徐亞軍, 李世軍, 李帥帥. 閥控一體數字油缸[P]. 北京市: CN115263853A, 2022-11-01.

[43]趙叔吉, 周杰, 文治國, 任懷偉, 張德生, 李世軍, 鞏師鑫, 張帥. 用于油缸內置傳感器的試驗裝置[P]. 北京市: CN115217816A, 2022-10-21.

[44]杜明, 呼少平, 任懷偉, 薛忠新, 趙國瑞, 李帥帥. 一種綜采工作面刮板機直線度測量方法及設備[P]. 北京市: CN115077429A, 2022-09-20.

[45]韓哲, 張金虎, 李宣東, 葛倫貴, 杜尚宇, 張帥, 馬英, 任懷偉, 段金紅, 路興義, 趙叔吉, 李世軍, 殷磊, 蔡昌偉, 汪義龍, 孫曉虎, 張倍寧. 一種掘進設備定位系統[P]. 甘肅省: CN114961738A, 2022-08-30.

[46]韓哲, 張金虎, 李宣東, 葛倫貴, 杜尚宇, 張帥, 馬英, 任懷偉, 段金紅, 路興義, 趙叔吉, 李世軍, 殷磊, 蔡昌偉, 汪義龍, 孫曉虎, 張倍寧. 一種位置傳感器及井下超前支護裝置[P]. 甘肅省: CN114961839A, 2022-08-30.

[47]韓哲, 杜毅博, 馬英, 任懷偉, 周杰, 張帥, 李世軍, 趙叔吉, 李帥帥. 一種掘進設備定位方法[P]. 北京市: CN114964256A, 2022-08-30.

[48]杜毅博, 周杰, 杜明, 任懷偉, 馬英, 趙國瑞, 鞏師鑫, 文治國, 韓哲, 李世軍, 趙叔吉. 基于視覺的綜采工作面液壓支架自動調直控制系統及方法[P]. 北京市: CN114922667A, 2022-08-19.

[49]鞏師鑫, 任懷偉, 馬英, 杜毅博, 趙國瑞, 龐義輝, 文治國, 杜明, 周杰, 韓哲. 綜采工作面壓力預測方法、裝置、設備和存儲介質[P]. 北京市: CN114912072A, 2022-08-16.

[50]杜明, 杜毅博, 任懷偉, 鞏師鑫, 李帥帥. 一種基于無反復支護系統的自移式支架視覺定位導航方法[P]. 北京市: CN114856669A, 2022-08-05.

[51]任懷偉, 杜毅博, 范京道, 鞏師鑫, 李川, 趙國瑞, 王春剛, 張乘風, 肖松, 李健. 一種煤礦綜采工作面三維虛擬仿真決策分布式系統[P]. 北京市: CN114827144A, 2022-07-29.

[52]鞏師鑫, 任懷偉, 馬英, 杜毅博, 趙國瑞, 龐義輝, 文治國, 杜明, 周杰, 韓哲. 綜采工作面的多液壓支架載荷預測方法、裝置及電子設備[P]. 北京市: CN114792177A, 2022-07-26.

[53]趙國瑞, 任懷偉, 鞏師鑫, 杜毅博, 杜明, 文治國, 周杰, 韓哲, 李帥帥. 基于視覺三維重建的采煤工作面可視化監控系統及方法[P]. 北京市: CN114743160A, 2022-07-12.

[54]韓哲, 杜毅博, 馬英, 任懷偉, 周杰, 張帥, 李世軍, 趙叔吉, 李帥帥. 一種井下超前支護裝置的定位方法[P]. 北京市: CN114622940A, 2022-06-14.

[55]韓哲, 張金虎, 李宣東, 葛倫貴, 杜尚宇, 張帥, 馬英, 任懷偉, 段金紅, 路興義, 趙叔吉, 李世軍, 殷磊, 蔡昌偉, 汪義龍, 孫曉虎, 張倍寧. 一種綜采工作面全光網絡安全監測系統[P]. 甘肅省: CN114582087A, 2022-06-03.

[56]任懷偉, 杜明, 趙國瑞, 李帥帥. 基于圖像序列的護幫板伸縮角度測量方法及裝置[P]. 北京市: CN114511799A, 2022-05-17.

[57]閆敬旺, 張德生, 李紅驕, 馬英, 譚震, 任懷偉, 任長忠, 朱信龍, 加寶瑞, 路興軍, 曹豪, 張賽, 杜尚宇, 李丁一. 門式超前支架[P]. 陜西省: CN114382519A, 2022-04-22.

[58]韓哲, 周杰, 任懷偉, 張德生, 馬英, 李保飛, 文治國, 徐亞軍, 杜毅博, 李帥帥. 一種井下超前支護裝置的自動控制方法[P]. 北京市: CN114352337A, 2022-04-15.

[59]鞏師鑫, 任懷偉, 趙國瑞, 杜毅博, 文治國, 杜明, 周杰, 韓哲, 李帥帥. 復雜起伏變化煤層工作面采煤機自適應截割路徑優化方法[P]. 北京市: CN114357637A, 2022-04-15.

[60]韓哲, 任懷偉, 馬英, 鞏師鑫, 周杰, 張帥, 李世軍, 李帥帥. 一種綜采工作面安全監測方法[P]. 北京市: CN114360176A, 2022-04-15.

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[39]龐義輝, 劉新華, 曹光明, 任懷偉, 韓會軍. 一種無反復支撐自移式超前支護裝置[P]. 北京市: CN110424996B, 2020-09-04.

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[41]龐義輝, 王國法, 劉新華, 任懷偉, 文治國, 張國軍. 一種單元式超前液壓支架快速搬移裝置及工藝流程[P]. 北京市: CN109139096B, 2019-10-29.

[42]龐義輝, 劉新華, 任懷偉, 馬英, 姜鵬飛, 文治國, 趙國瑞, 杜毅博. 一種智能自適應超前液壓支架[P]. 北京市: CN109026108B, 2019-10-01.

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[45]王國法, 張德生, 李明忠, 劉新華, 任懷偉, 趙志禮, 宋智鷹, 李提建, 文治國, 佟友. 一種超前液壓支架柔性接頂方式及頂梁結構[P]. 北京市: CN106640164B, 2019-06-21.

[46]張德生, 王國法, 呂華文, 吳志剛, 任懷偉, 徐亞軍, 李提建, 馮友良. 一種卡盤式自動退錨裝置[P]. 北京市: CN108301856B, 2019-05-17.

[47]張德生, 王國法, 任懷偉, 李明忠, 李提建, 辛家祥, 文治國, 侯剛, 馬端志, 佟友, 馬英. 一種拍擊式大塊破碎裝置[P]. 北京市: CN107552152B, 2019-03-05.

[48]徐亞軍, 王國法, 張德生, 任懷偉, 程駿, 劉成峰, 文治國, 李丁一. 一種全方位行走式超前液壓支架[P]. 北京市: CN106593503B, 2018-09-21.

[49]王國法, 孟祥軍, 張德生, 范京道, 任懷偉, 亓玉浩, 龐義輝, 李政, 李明忠, 左金忠, 張傳昌. 超大采高工作面多應力場耦合圍巖穩定性智能控制方法[P]. 北京市: CN106089279B, 2018-03-06.

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[51]李圣文, 任懷偉, 張延亮, 范正猛, 王海鵬, 李樹國, 賈兆強, 趙國瑞, 曹成銘. 一種液壓支架焊接系統及其焊接方法[P]. 山東省: CN105108274B, 2017-12-08.

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[56]王國法, 范映沖, 馬端志, 王壽全, 佟友, 馬英, 孟傳明, 蘇林軍, 任懷偉, 牛艷奇. 一種沿空留巷用反連桿機構支護設備[P]. 北京市: CN102926781B, 2016-03-02.

[57]王國法, 任懷偉, 張德生, 趙國瑞, 李明忠, 文治國, 侯剛, 馬英. 地下開采液壓支護系統的群組自組織協同控制方法[P]. 北京市: CN103527235B, 2015-09-30.

[58]李位民, 王國法, 金太, 李明忠, 時成忠, 吳立忠, 孟祥軍, 王彪謀, 張崇宏, 胡萬昌, 劉健, 王春生, 劉壯, 馮立友, 亓玉浩, 任懷偉. 綜放工作面后部輸送機交叉側卸布置配套方式與支架結構[P]. 北京市: CN102383794B, 2014-06-18.

[59]王國法, 趙志禮, 杜忠孝, 任懷偉. 導向環過焊縫大缸底雙伸縮立柱[P]. 北京市: CN102140923B, 2014-01-08.

[60]王國法, 侯剛, 任懷偉, 劉俊峰, 李占平, 龐義輝. 智能化綜采工作面視頻監控系統[P]. 北京市: CN102291575B, 2013-07-17.

[61]王國法, 任懷偉, 劉俊峰. 液壓支架圍巖耦合三維動態設計方法[P]. 北京市: CN101936171B, 2012-10-31.

實用新型：

[1]張德生, 呼少平, 加保瑞, 任懷偉, 李文俊, 張思瑞, 周杰, 李軍, 趙叔吉, 文治國, 杜尚宇, 毛小娃. 采礦系統和適用采礦系統的推移式千斤頂[P]. 北京市: CN218539132U, 2023-02-28.

[2]閆敬旺, 張德生, 李紅驕, 馬英, 譚震, 任懷偉, 任長忠, 朱信龍, 加寶瑞, 路興軍, 曹豪, 張賽, 杜尚宇, 李丁一. 雙伸縮立柱和具有其的液壓支架[P]. 陜西省: CN216974884U, 2022-07-15.

[3]閆敬旺, 張德生, 李紅驕, 馬英, 譚震, 任懷偉, 任長忠, 朱信龍, 加寶瑞, 路興軍, 曹豪, 張賽, 杜尚宇, 李丁一. 門式超前支架[P]. 北京市: CN216642166U, 2022-05-31.

[4]任懷偉, 周杰, 文治國, 馬英, 杜毅博, 趙國瑞, 張帥, 韓哲, 杜明. 一種數字化液壓支架[P]. 北京市: CN216077183U, 2022-03-18.

[5]任懷偉, 周杰, 張德生, 文治國, 杜毅博, 馬英, 韓哲, 李帥帥, 鞏師鑫. 一種數字油缸[P]. 北京市: CN215109788U, 2021-12-10.

[6]張科學, 亢磊, 何滿潮, 李首濱, 寧宇, 張良, 尹尚先, 孫健東, 李東, 程志恒, 楊正凱, 許雯, 趙啟峰, 殷帥峰, 任懷偉, 龐義輝, 李海濤, 馬振乾, 王琦, 楊軍, 王炯, 王亞軍, 毛明倉, 符大利, 張玉良, 李懸, 宋燾, 宋昊壕, 王曉玲, 朱俊傲, 楊海江. 智能化工作面調直標識條折疊式固定裝置[P]. 河北省: CN213510666U, 2021-06-22.

[7]張科學, 王曉玲, 何滿潮, 李首濱, 寧宇, 張良, 尹尚先, 孫健東, 李東, 程志恒, 楊正凱, 許雯, 趙啟峰, 殷帥峰, 任懷偉, 龐義輝, 李海濤, 馬振乾, 王琦, 楊軍, 王炯, 王亞軍, 張玉良, 亢磊, 楊海江, 朱俊傲. 智能礦燈[P]. 河北省: CN213118534U, 2021-05-04.

[8]張德生, 任懷偉, 徐亞軍, 李明忠, 孟二存, 劉新華. 運輸順槽運-支一體化超前支護系統[P]. 北京市: CN212642778U, 2021-03-02.

[9]周杰, 文治國, 韓哲, 任懷偉, 趙國瑞, 杜毅博, 龐義輝, 鞏師鑫. 一種綜采工作面液壓支架工作狀態監測系統[P]. 北京市: CN212563333U, 2021-02-19.

[10]韓哲, 文治國, 周杰, 任懷偉, 趙國瑞, 杜毅博, 龐義輝, 鞏師鑫. 一種液壓支架支護狀態無線監測裝置[P]. 北京市: CN212359812U, 2021-01-15.

[11]任懷偉, 周杰, 趙國瑞, 杜毅博, 文治國, 馬英, 龐義輝, 杜明, 鞏師鑫, 李帥帥. 一種綜采工作面設備位姿監測系統[P]. 北京市: CN212363185U, 2021-01-15.

[12]趙國瑞, 任懷偉, 鞏師鑫, 杜毅博, 龐義輝, 文治國, 韓哲, 代萬洲. 一種綜采工作面設備視覺監視測量裝置及系統[P]. 北京市: CN211930744U, 2020-11-13.

[13]文治國, 任懷偉, 張德生, 徐亞軍, 周杰, 趙國瑞, 杜毅博, 龐義輝, 韓哲, 鞏師鑫. 一種千斤頂[P]. 北京市: CN211895854U, 2020-11-10.

[14]杜毅博, 曾慶良, 王國法, 王成龍, 任懷偉. 一種液壓支架智能焊接車間物流監控系統[P]. 山東: CN206282322U, 2017-06-27.

[15]王國法, 劉新華, 韓會軍, 傅京昱, 李提建, 宋智鷹, 孟二存, 曾明勝, 寧桂峰, 任懷偉. 單軌吊運尾變首式超前支護系統[P]. 北京: CN205422781U, 2016-08-03.

[16]張新, 白文瑩, 張延亮, 李圣文, 曾慶良, 王成龍, 任懷偉, 蔡志海, 胡振峰. 一種分體式采煤機[P]. 山東: CN205349333U, 2016-06-29.

[17]李圣文, 任懷偉, 張延亮, 范正猛, 王海鵬, 李樹國, 賈兆強, 趙國瑞, 曹成銘. 一種液壓支架焊接系統[P]. 山東: CN205309519U, 2016-06-15.

[18]劉新華, 王國法, 韓會軍, 李提建, 宋智鷹, 傅京昱, 曾明勝, 寧桂峰, 孟二存, 任懷偉. 一種巷道超前自移式支撐吊裝機[P]. 北京: CN204917755U, 2015-12-30.

[19]王國法, 張德生, 傅京昱, 王建文, 張科利, 路根奎, 劉俊峰, 任懷偉, 趙國瑞, 張金虎, 龐義輝, 侯剛. 雙級搖臂式大塊煤破碎裝置[P]. 北京: CN203944416U, 2014-11-19.

[20]王國法, 趙志禮, 杜忠孝, 任懷偉. 導向環過焊縫大缸底雙伸縮立柱[P]. 北京: CN202176346U, 2012-03-28.

論文專著：

出版專著：

1.《中國煤礦智能化發展報告2020》，科學出版社，2020, 3。

2.《綜采成套技術與裝備系統集成》，王國法，任懷偉等，煤炭工業出版社，2016，8。

3.《高端液壓支架及先進制造技術》，王國法，任懷偉等，煤炭工業出版社，2015，10。

4.《中國煤炭科學產能》，謝和平，王金華，任懷偉等，煤炭工業出版社，2015。

發表中文期刊論文：

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[80]李長江, 黃克正, 任懷偉, 楊金勇. 概念設計中的流體工件與容器原理[J]. 機械設計與研究, 2008, (02): 10-13+24.

[81]任懷偉, 黃克正, 孫曉燕, 張勇. 概念設計中的三維公差與結構同步設計研究[J]. 中國機械工程, 2008, (02): 226-230.

[82]任懷偉, 黃克正, 李長江. 產品生長型設計及其關鍵技術研究[J]. 武漢理工大學學報, 2007, (07): 114-118.

[83]任懷偉, 黃克正, 尚勇, 李長江. 機械產品生長型設計過程的研究[J]. 機械設計與研究, 2007, (02): 12-17.

[84]尚勇, 張清萍, 黃克正, 楊金勇, 任懷偉. 基于功能表面的概念設計產品模型研究[J]. 中國機械工程, 2007, (03): 320-323.

[85]任懷偉, 黃克正. 面向概念設計過程的功能建模研究[J]. 工具技術, 2006, (12): 23-26.

[86]劉加富, 張洪才, 亓俊紅, 任懷偉. 基于ABAQUS的二維金屬切削有限元分析[J]. 機械設計與制造, 2006, (10): 68-70.

[87]劉加富, 孟劍鋒, 任懷偉, 亓俊紅. 切削仿真中的沙漏控制[J]. 現代制造工程, 2006, (03): 34-36.

[88]任懷偉, 劉加富. 焊接過程的數值模擬與分析[J]. 煤礦機械, 2005, (12): 76-78.

會議論文：

[1]任懷偉, 黃克正, 孫曉燕 & 李斌. (2006). 基于結構表達的機構概念設計過程研究. (eds.) 第十五屆中國機構與機器科學國際學術會議論文集 (pp.92-97).

榮譽獎勵：

所獲榮譽：

1、榮獲杰出工程師青年獎。

2、全國煤炭青年科技獎。

3、2013年天地科技股份有限公司科技創新先進個人。

所獲獎勵：

獲得國家科技進步二等獎一項，省部級一等獎9項。

1、2020年，煤與油型氣共生礦區安全智能開采關鍵技術與工程示范，國家科學技術進步獎二等獎；

2、2019年，高壓變頻調速一體機研發及其在礦山裝備應用，中國機械工業科學技術獎一等獎；

3、2019年，3300v礦用高壓變頻調速一體機研制及應用，中國煤炭協會科學技術獎一等獎；

4、2018年，煤礦大型高端綜采裝備及其智能制造關鍵技術，中國機械工業科學技術獎一等獎；

5、2018年，煤礦綜采成套裝備綠色再制造技術及產業化，中國煤炭協會科學技術獎一等獎；

6、2017年，8.2m超大采高綜采成套技術與裝備，中國煤炭工業協會科學技術獎一等獎。

7、2015年，中國煤炭科學產能研究，中國煤炭工業協會科學技術獎一等獎；

8、2015年，大采高綜放液壓支架及強礦壓圍巖控制技術，國家安全生產科技成果獎一等獎；

9、2013年中國煤炭工業科學技術獎一等獎。

10、2011年國家能源科技進步獎二等獎。

科學中國人報道：

任懷偉：轉身入煤炭十年夢不悔

2022-03-24

煤炭作為我國的基礎能源，是國民經濟穩定發展和國家安全的重要支撐和保障。煤炭工業作為傳統基礎產業，生產技術和裝備長期落后。數以百萬計的煤炭工人，在煤礦井下昏暗、潮濕、粉塵、嘈雜的環境下，面臨水、火、瓦斯、沖擊地壓等各種地質災害的威脅，“臟、累、苦、險”是他們的常態。在公眾的印象中，煤炭開采不僅事故多，還會對生態環境造成影響。

如今，隨著新一代信息技術的快速發展和應用，智能時代正在加速到來。這一切正在悄然改變，5G、人工智能、大數據技術為煤炭工業提供了新方向、新動力，煤礦智能化成為技術變革與行業高質量發展的必然趨勢。用中國工程院院士王國法的話來說：“煤炭開采是一個需要高科技支撐的產業，智能化則是高質量發展的核心技術支撐。以煤炭工業第四次技術革命為契機，向數字化、智能化新產業和新業態轉型。”

作為王國法院士的學生，中國煤炭科工集團二級首席科學家、杰出工程師青年獎獲得者任懷偉研究員，正在為實現煤炭智能化而不斷努力。如何實現煤炭高效智能化開采，減少井下人工作業，讓礦工從高危的環境及繁重的體力勞動中解放出來，是他今后必須攻克的一個目標。“‘無人’是我們努力的方向，是一個漸進的過程，未來的研究目標是實現井上遠程控制、井下自主協同加上機器人輔助作業的煤礦智能化生產模式。”

人生轉彎

任懷偉不喜歡根據經驗去做判斷，而他大學四年學習的材料成型專業中很多都是經驗性知識，于是任懷偉果斷選擇了跨專業考研。2003年，他考入山東大學機械設計及理論專業，“我喜歡用定量公式描述未知的東西，在過程中推導出答案，算出最優解”。在機械的世界里，利用數學、物理的方法和模型去定量描述規律和變化，滿足了任懷偉的興趣。

在攻讀碩士期間，任懷偉主攻更偏重計算機的CAD二次開發和機械公差設計方向。在博士期間，他前往新加坡國立大學接受聯合培養，負責傳感器結構設計。就在他以為這輩子都要和計算機、機械打交道的時候，一個重要的轉折出現了。博士畢業后一次偶然的機會，他的簡歷被王國法院士選中，進入煤炭科學研究總院開展博士后研究工作。從此他與煤炭結緣，開啟了新的科研人生。

即使經過了這么多年，任懷偉至今仍清晰地記得與王國法院士的那番對話：“我當時很擔心無法勝任煤炭領域的研究工作。王院士鼓勵我說，‘我原來也不是學煤炭專業的，只要你肯鉆研、學習，很快就可以彌補專業的不足。干一行，愛一行，人都是因為選擇而喜歡，而不是因為喜歡才選擇的’。”正是這句話，開啟了任懷偉在煤炭領域科研攻關的大門，并深深扎進他的內心。每當遭遇挫折、失敗時，這句話就有力地回響在耳畔，激勵著他不斷奮斗、前進。

任懷偉也深深記得，第一次下井是在山東的唐口煤礦。900多米深的礦井下高溫、悶熱，讓他切身地感受到了煤炭工人不為人知的艱辛。“我希望通過自己的努力提高煤炭行業的技術水平，真正地造福井下工人。”任懷偉堅定地說道。

一步一個腳印

雖說萬事開頭難，但任懷偉覺得自己的“轉彎”走得非常順利。在博士后研究期間，一方面，王國法院士鼓勵他去尋找適合自己的科研方向，并沒有要求他一定要沿著固定的道路前進；另一方面，任懷偉之前所學的是與煤炭不太相關的專業，不同專業之間的思維碰撞，反而讓他創造出許多新奇的想法。

液壓支架標準化設計，就是任懷偉運用不同專業知識碰撞出的第一個作品。熟悉煤炭工作的人都知道液壓支架的主要作用是支撐和控制頂板、隔離采空區，推動工作面采煤機和刮板輸送機前移，實現采煤綜合機械化。在學習過程中，任懷偉發現支架設計的過程是非標準化的，每個人設計的都不一樣。剛好，任懷偉在博士期間做過機械設計的CAD二次開發，很多編程語言他都很熟練。“我就在Pro/E里面寫了一段小程序，建立了支架設計的標準化流程。”他創造性地開展了液壓支架三維參數化設計的研究工作，提出“雙重骨架”概念及其設計方法，有效解決了液壓支架結構設計“動、靜”難以結合的問題，為實現支架的快速、高質量設計提供了技術手段。“程序的好處是會減輕很多設計的工作量，出錯的概率會非常小，使得最后出來的支架標準化程度很高。”

經過一段時間的工作后，任懷偉發現雖然液壓支架設計已經從傳統的二維繪圖跨入到現代三維虛擬設計，Top-down（自頂向下）設計流程也走向成熟，但已有的計算機輔助設計系統基本上是作為繪圖工具在應用，沒有起到“輔助設計”的作用。針對這一問題，任懷偉開展了“液壓支架智能化輔助設計平臺”研究，利用Pro/E二次開發的程序，將已有的液壓支架設計知識和經驗固化到程序中，并結合Top-down流程、有限元分析模塊和3DMax動態模擬系統，開發了液壓支架及綜采工作面配套三維動態智能化設計平臺。應用該系統進行支架設計，可隨時幫助經驗不足的支架設計人員快速解決設計中遇到的設計方法、力學分析、加工工藝等問題，提高設計速度和設計質量。

這是任懷偉第一次把自己所學的知識和采煤工作聯系起來。他注意到，在煤炭開采中，支架結構的可靠性最為重要，這讓他想到自己以前研究的有限元分析。有限元分析可以利用數學的方法對真實物理系統進行模擬。于是他利用有限元分析，全面模擬煤炭開采中液壓支架的真實受力環境。“從研究的角度來看，支架在開采過程中承受的壓力是不確定的，有時大有時小，只要我們能夠承受住最大的壓力，結構的可靠性或強度就沒有問題。”同時，支架除了要能長期承受壓力外，還要考慮其使用壽命。因此，他把所有因素考慮進去，提出了液壓支架的概率有限元計算方法。借助有限元分析軟件，分析在彎扭組合變形情況下支架箱型結構截面內板元上的應力分布，以最大等效應力和質量作為目標函數建立箱型截面參數優化的數學模型，確定截面參數的最優取值；依據計算結果分析參數敏感性及其最佳尺寸配比。基于有限元分析的幾何參數優化在不增加質量的前提下改善了箱型結構的受力狀況，為合理設計支架的詳細結構提供了參考依據。

除此之外，任懷偉還創新地提出將液壓支架最大/最小高度區間分為若干支撐區，分析各個支撐區高度范圍內掩護梁的受力和運動特征，給出支架最為合理的工作高度區間。他對惡劣工況下的掩護梁受力狀況也進行了研究，改進其筋板和蓋板的結構形式和布置方式。掩護梁是大采高液壓支架結構中較為薄弱的一環，使其具有合理的結構和正確的工作姿態，對于減少結構破壞的發生，提高支護系統的可靠性具有重要作用。

這兩次研究讓任懷偉對科研工作有了全新的體會，機械設計中所學的知識與煤礦開采設計實際上是緊密相連的，他可以利用這些知識對煤礦開采設計進行改變。“在研究工作中，我首次將概率有限元的方法用于液壓支架的可靠性分析中，為充分模擬液壓支架實際的受力工況和科學評估其結構安全性提供了新的技術手段。”王國法院士錄用他這個“門外漢”的良苦用心終有所獲。

2010年，王國法院士針對國內近年來高端液壓支架的發展編寫了《高端液壓支架及先進制造技術》一書，任懷偉為此作出了諸多貢獻，他負責了第三章內容的主筆工作并完成了全書的統稿工作。該書全面介紹了我國高端液壓支架在設計和制造中的關鍵技術和研究現狀，是國內液壓支架領域的權威著作。通過不斷努力，任懷偉也收獲了自己的第一個成果——作為第一完成人的“煤礦大型高端綜采裝備及其智能制造關鍵技術”獲得了中國機械工業學會科技進步獎一等獎。

任懷偉在礦井

鋼鐵長城

2014年，對任懷偉來說是科研生涯中一個重要的分水嶺。如果說之前5年的時間里，任懷偉只是把原來機械學科的知識用在了煤炭行業，那么2014年之后，他開始真正融入煤炭行業，將煤炭開采過程中的實際需求與自己所學的機械設計和自動化充分結合，用自己的力量推動和引領煤炭開采走向安全、高效、智能，以改變煤炭行業的現狀。

我國埋深2000米以淺的煤炭資源總量為5.9萬億噸，其中埋深超過1000米的占50%以上，主要分布在我國中東部地區。經過多年的開采，目前已有50多個礦井采深超過千米。與淺部煤礦相比，深部煤層地應力高、采動影響強烈，頂板垮落、沖擊地壓、突水等地質災害發生率高、偶然性強，對礦工生命安全威脅極大，迫切需要實現智能化開采、實現安全高效生產。然而當時的自動化開采技術及裝備主要應用于地質條件簡單的礦井，無法適應千米深井的復雜條件，在更加危險、更加需要實現智能無人的生產場景卻無法實現少人、無人開采。

為此，任懷偉與科研團隊在“973計劃”課題“深部圍巖支護穩定性原理及自適應支護設備創成方法”的支持下，首先針對液壓支架的自適應穩定支護問題開展了一系列的科研工作。在長達200米到400米的工作面上，布置著上百臺液壓支架，它們在不同的位置、不同時刻的受力特征是不一樣的。為此，任懷偉深入研究了深部圍巖對支護設備的動載作用規律及圍巖垮落沖擊作用下液壓支架的動力學行為，提出了適應深采工作面的液壓支架動態設計方法；研究了支護設備-圍巖的強度、剛度和穩定性耦合關系，提出了基于模糊控制的姿態自適應控制策略；為解決液壓支護設備群組的協同支護及支-采協調問題，建立了支護設備群組的自組織協同控制理論及隊列保持和姿態一致性調控方法，研發了支護質量在線監測系統，在智能化液壓支護裝備自適應控制理論及技術上取得了創新和突破。

在“973計劃”課題成果的基礎上，團隊又承擔了“十三五”重點研發計劃課題“千米深井超長工作面圍巖自適應智能控制開采技術”，進一步研究千米深井350米以上超長工作面圍巖分區自適應支護及多信息融合的智能化開采技術與裝備；提出了千米深井超長工作面精細化分區支護方法及支護系統設計技術；創新了基于視覺測量、大數據分析及虛擬現實的“三測兩控一平臺”智能化感知、預測及決策技術；研發了7米四柱式大采高非等強支護液壓支護系統，成功實現千米深井軟巖超長工作面安全高效支護與連續穩定開采。

通過兩個國家課題的連續攻關，任懷偉已經將單個液壓支架性能提升到實現了整個工作面液壓支架群組更強的靈活性和適應性，為煤礦井下工作面生產構筑了一道堅不可摧的“鋼鐵長城”。

如今在陜西北部的大型煤礦，人們能夠看見這樣一番景象：三層樓高的液壓支架支撐起整齊而寬廣的空間，巨大的采煤機快速向前推進，在“嘎巴”的清脆響聲中切碎的煤塊傾瀉而下，刮板輸送機連續不停地運行，煤炭像流水一樣源源不斷地被運出。煤炭工人們站在由立柱和防護網支撐的安全空間中，輕松地觸動著支架操作盤上的按鈕，控制設備瞬間完成動作。

每當任懷偉在井下看到這些場景，心里的自豪感和成就感就油然而生。“過去的煤炭工人遠沒有現在這樣安全和輕松”，任懷偉說，“如果要問有什么原因，能夠支撐我去做這些事，就是因為在井下看到了工人們艱苦的條件和勞動強度，我深知自己的責任和使命。”2020年，任懷偉也收獲了自己的第一個國家獎——“煤與油型氣共生礦區安全智能開采關鍵技術與工程示范”獲得國家科技進步獎二等獎。

任懷偉在千米深井7米大采高工作面智能開采裝備地面聯合試運轉儀式現場

實現全礦井智能化

2022年是任懷偉踏入煤炭行業的第14個年頭。“我親眼見證了井工煤礦工作面開采從機械化到自動化的發展，自動化的技術是按照既定的程序進行設備控制，無法適應于地質條件不穩定的煤層。”自動化并不能滿足未來煤炭工業的發展。在大多數情況下，煤層暴露后，受礦壓、水、有害氣體等因素的影響，其外部生產條件將隨時間發生變化。由于現有設備無法感知和適應這種變化，從而產生了一系列的效率、安全問題，因此需要更多的人工決策和操作來解決環境與設備匹配問題。想要推動煤炭行業進一步轉型發展，實現全礦井智能化是更好的選擇。

從2018年開始，王國法院士團隊和陜煤集團、陜西煤業股份有限公司共同承擔的“智慧煤礦巨系統關鍵技術裝備研發與示范礦井建設”項目成功立項。任懷偉積極投身其中，開展了智能化礦山建設的工程實踐，對5G、人工智能和大數據技術等先進技術開始了積極的探索。他首次提出了智慧礦山信息邏輯模型和新的全局系統架構，為實現全礦井連續穩定運行提供了理論支撐。構建的“1+3+8”智能化煤礦總體架構，實現了全礦井92個在用系統的集成和優化。他還承擔完成了新建大型煤礦——延長石油巴拉素智能化煤礦的總體設計研發，首次提出5G+智能化煤礦建設方案，構建了10大系統、48個子系統，共計156個模塊的“統一平臺、統一網絡、統一數據”的新一代智能化煤礦運行系統。

在煤礦智能化的實踐和探索中，任懷偉逐漸成長為團隊的學術帶頭人，凝聚和培養了一批優秀的青年科學家，形成了一支素質高、能力強、多層次的煤礦智能化創新團隊，他們已經成為引領煤礦智能化技術進步、支撐智能化煤礦建設的中堅力量。他帶領團隊提出了煤礦智能化技術標準體系，制定了智能化煤礦和采煤工作面分類、分級等技術標準；以團隊成果為支撐，起草了八部委《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》和《智能化煤礦指南2021版》等政府指導性文件；先后承擔了國家能源、陜煤集團、山東能源、華能煤業等大型煤炭企業智能化頂層規劃和示范項目，為推動智能化煤礦高質量建設提供了示范樣本。

面對方興未艾的第四次工業革命浪潮，任懷偉希望能把握住智能化發展的機遇，這關系到煤炭工業能否實現轉型升級、高質量發展，也關系著讓上百萬礦工更加安全、體面地工作和生活。

煤礦智能化創新團隊帶頭人——任懷偉

十年不悔

光陰似箭，白駒過隙。“我2008年12月24號來煤科院參加面試和筆試，那年北京的冬天特別冷，我一個人站在辦公樓下，憧憬未來的工作和生活……”回顧過去十多年走過的道路，任懷偉仍然對許多畫面記憶猶新。

第一次獨立出差；第一次下井；第一次寫報告；凌晨兩三點煤科院大樓的大門被鎖上了，最后從窗戶跳下去；為了項目熬夜加班不睡覺……“那個時候工作一個通宵，第二天早上還是很精神，回去睡一覺就什么事都沒有了，現在肯定不行了。”40歲的任懷偉笑著打趣道，那個時候幾乎每一個晚上和周末，他都是在學習和工作中度過。雖然他有時候也感到勞累，但吸收和學習知識的過程無疑是最快樂的。

任懷偉總是記得，自己在結束長時間的工作后，騎行在冬天深夜空蕩的路上，在昏暗的路燈下，看著雪夾著雨靜靜飄落的場景。“現在回想起來，我覺得正是無數個小收獲的積累，才有了今天的自己。”10年，任懷偉經歷了極其重要的人生旅程，從一個完全不懂煤炭的“門外漢”，成長為獨當一面的杰出工程師。

跨入煤炭行業最初的十年，任懷偉并沒有什么明確的目標，他只是想做一件自己想做的事情，干一行愛一行。而面對未來的十年，他真正領悟了王院士“為選擇而喜歡”這句話的真諦，煤礦智能化就是值得自己繼續去追尋的方向和目標。“追求夢想的過程是最美好的，只要夢想還沒實現，這個過程就會一直延續下去，腳下的路也會不斷往前延伸。”

“下一個十年，我希望自己仍然繼續追尋年輕時的夢想。”采訪最后，任懷偉對未來的自己說道。

智能礦山報道：

中國煤科開采研究院任懷偉：因選擇而喜歡，專注智能開采十三載

2022/03/09 15:53

煤炭是我國的基礎能源和重要工業原料，是國家能源安全、支撐工業生產和社會民生的重要戰略物資。在推進碳達峰碳中和目標、建設多能融合的新型能源體系過程中，煤炭擔負著能源穩定供應“壓艙石”和結構化升級“穩定器”的作用，肩負著保障國家經濟社會平穩運行，確保國家能源安全的重要使命。當前煤炭工業正轉向高質量發展階段，對煤礦智能化提出了更為迫切的要求。 2020 年，國家發展改革委等八部委聯合發布了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》，吹響了加快我國煤礦智能化建設步伐的新號角，指明了我國煤炭工業智能化發展的方向； 2021 年，國家能源局正式頒布《智能化煤礦建設指南》，指出了我國煤礦智能化建設的原則、目標和技術架構。煤礦智能化已成為煤炭行業的技術共識和發展趨勢。身處全國煤礦智能化建設浪潮之中，作為煤炭行業科技創新引領企業——中國煤炭科工集團首席科學家的任懷偉，以煤炭人強烈的使命感和責任感深耕煤炭裝備領域13載，以實現煤礦高效智能開采、提高煤礦工人工作幸福感為己任，積極投身于煤礦智能化研發創新工作中，立志探索出一條煤炭高效、智能、綠色、安全開采之路。

因選擇而喜歡，外行跨入新領域

2008年12月，任懷偉畢業于山東大學機械設計與理論專業，并非礦業院校采礦專業畢業的他進入了煤炭科學研究總院博士后工作站開展博士后研究。當時他很擔心無法勝任煤炭領域的研究工作，導師王國法院士鼓勵他： “人都是因為選擇而喜歡，而不是因為喜歡才選擇，我也不是學采礦專業出身的，但我認為只要肯鉆研、肯學習，很快就可以彌補專業上的不足”，在導師的鼓勵和指導下，任懷偉也堅信：只要肯學習，就沒有學不會的。從此便一頭扎進了煤炭行業，十三載如一日，從最初的外行逐漸成長為煤炭行業智能化開采的青年專家。

2009年3月，任懷偉在山東省的唐口煤礦第一次下礦井，井深900 余m 。除了煤礦井下熱和悶的生理體驗外，他感覺自己真實地觸摸到了這個行業。 “那時候的很多工作都得靠人扛著拽著去干，看見工人在粉塵、噪聲環境中作業，在昏暗、泥濘的條件下堅持工作，感覺礦工真是不容易，我心里很不是滋味”，這是任懷偉第一次下礦井的感受，也正是這種深刻的感受給了他刻苦鉆研的動力與耐心，利用先進的技術改善煤礦工人的作業環境，把他們從艱苦的工作環境中解放出來也成為了他事業追求的目標。

2011年4月，任懷偉博士后出站后，瞄準深部復雜條件下工作面支護和自動化控制技術，并展開研究。隨著多年的煤炭資源開采，我國淺部資源日益減少，埋深2 000 m 以淺的煤炭資源總量為5.9 萬億t ，其中埋深超過1 000 m 的占50% 以上。與淺部煤層相比，深部煤層地應力高，采動影響強烈，頂板垮落、沖擊地壓、突水等地質災害發生率高，偶然性強，對礦工生命安全威脅極大，迫切需要實現自動化、智能化的安全高效生產。然而，當時的自動化開采技術及裝備只應用于地質條件非常好的大型礦井，無法適應深部復雜條件，那些更加危險、更加需要實現智能無人生產的礦井距離實現少人、無人開采還非常遙遠。

專注智能開采，帶頭攻關核心技術

在王國法院士的指導下，2012 年，任懷偉開始負責“973 計劃”項目“深部圍巖支護穩定性原理及自適應支護設備創成方法”的研究工作。為盡快熟悉現場情況、掌握一手資料，解決液壓支架在深部煤層的穩定支護問題，他帶領團隊駐扎在礦上，下井跟蹤工作面開采情況，很多時候一盯就是一整天。在井下開采一線觀察記錄頂板來壓、煤壁片幫等狀況，采煤機割煤工藝、液壓支架移架順序等裝備運行情況，拿到第一手資料。通過將裝備狀態與圍巖的動態邊界相結合，進行全新的仿真分析和數值模擬，他摸清了深部圍巖條件參數對支護設備的動載作用規律，以及圍巖垮落沖擊作用下液壓支架的動力學行為，并提出了適應深采工作面的液壓支架動態設計方法，使液壓支架抗沖擊性能提升 20% 以上。后續，他又帶領團隊基于開采裝備與圍巖的耦合關系，提出了基于模糊控制的姿態自適應控制策略，建立了支護設備群組協同控制及隊列一致性調控方法，以應對圍巖條件的隨機動態變化。這些研究開辟了工作面圍巖控制及支護技術研究的新方向，為相關裝備設計研發奠定了理論基礎。

液壓支架動態設計方法

工作面設備群組協同控制方法

2017年開始，任懷偉承擔“十三五”重點研發計劃項目“千米深井超長工作面圍巖自適應智能控制開采技術” 的研發任務。這個項目的示范點選在中煤能源集團新集口孜東煤礦，一個典型的千米深井軟巖復雜條件工作面，地應力高、采動影響強烈、圍巖變形破壞嚴重，給工作面裝備連續推進帶來了極大的挑戰。針對這一難題，任懷偉從圍巖與裝備的動態感知入手，帶領團隊研發了集成壓力、傾角和視覺傳感器的工作面位姿監測系統。在長達6 個月的集中攻關期內，他和團隊一起在實驗室改電路板、編程序、封裝、測試，隨時討論并解決出現的難題，反反復復改進優化了通信、供電及系統穩定性等上百項技術。整個系統的傳感器數量超過120個，最后成功在井下應用，順利采集了工作面圍巖、裝備6 個月的相關數據，為后續的分析決策提供了極其寶貴的數據資料。

任懷偉帶領團隊在井下跟蹤工作面開采情況

任懷偉帶領團隊在井下工作面位安裝姿儀器及采集數據

任懷偉帶領團隊經過多次現場實測和分析，提出了基于“壓力 - 位移”時空差異性狀態的精細化支護方法，實現了在工作面不同位置、不同支架姿態情況下的立柱壓力分別控制，從而適應復雜多變的支護需求；開發出了融合實時數據驅動、開采態勢分析與工藝仿真、設備群組控制模型為一體的虛擬仿真決策系統；配套7m四柱式大采高非等強支護液壓支護系統，工作面年產能力達到500萬t ，開采效率提升了38.28% ，成功實現了口孜東煤礦深井軟巖超長工作面安全高效支護與連續穩定開采。

工作面三維虛擬仿真系統

通過對2個國家級項目的連續攻關，任懷偉已經在工作面支護及裝備控制的理論研究、技術應用等方面取得了多項成果，并先后在1.1 m 堅硬薄煤層、3~4 m 中厚煤層、6~8 m 厚煤層的智能化綜采中開展應用，支撐煤礦井下工作面構筑了一條堅實可靠的液壓支架 “鋼鐵長城”。此外，任懷偉還主持和參與了國家自然科學基金、山東省重點研發計劃等各類項目10余項，獲得發明專利14項，發表學術論文63篇，出版專著3部，制修訂國家標準3項。其科研成果已在10余個礦區進行了應用，取得了顯著的經濟社會效益。

勇做智能化煤礦建設急先鋒，

助推煤礦智能化高質量發展

2018年開始，王國法院士團隊與陜西陜煤陜北礦業有限責任公司張家峁煤礦合作的“智慧煤礦巨系統關鍵技術裝備研發與示范礦井建設”項目成功立項，開啟了行業全礦井整體智能化的序幕。任懷偉又承擔起了項目技術負責人的角色，將工業互聯網、5G、人工智能、大數據及云計算等先進技術引入礦井生產系統的各個環節。

智能化煤礦總體體系架構

智能化煤礦建設是一項復雜的系統工程，涉及采礦、機電、通信、人工智能等不同的專業，需要多方面人才組成團隊，集中力量攻堅克難才能完成。在不斷的實踐探索中，逐漸形成了一支以任懷偉為帶頭人的杰出青年科學家團隊 —— 任懷偉煤礦智能化創新團隊，團隊成員包括中國煤炭科工集團的趙國瑞、杜毅博、龐義輝、文治國等科研骨干，以及多名畢業于清華大學、大連理工大學、西安交通大學等 985 名校的青年科技人才。這支 20 多人的創新團隊目前已經成為引領煤礦智能化技術進步、支撐智能化煤礦建設的中堅力量。

任懷偉煤礦智能化創新團隊（部分成員）

為做好張家峁智能化煤礦建設的大項目，任懷偉帶領團隊長期駐礦調研、開展工作，每天要跟礦上不同部門，以及中國煤炭科工集團內部單位交流想法、統一認識。團隊每個人各自負責一部分任務，各司其職，每天由任懷偉組織逐項討論，不停地在各專業領域之間協調，做好各部分工作的銜接。任務緊張的時候，每天只能睡 2~3 h 。

在任懷偉煤礦智能化創新團隊的不懈努力下，張家峁煤礦首創了生產型礦井全面智能化升級建設新模式，開發和應用了基于工業互聯網的智能綜合管控平臺及大數據系統，實現了全礦井92 個在用系統的集成和優化， “井上 - 地面” 一鍵式全流程管控，打通數據壁壘，數據利用率整體提升50% 以上。建立了礦井級5G 高速信息傳輸網絡及高精度人員、設備定位系統，開啟了井下信息 “高速公路”，為設備實時精準控制、無人駕駛、人員安全防控提供了堅實基礎；突破了 BIM+GIS 融合與虛擬仿真的井下信息實時動態更新技術，實現了采掘過程、人員、地質等動態信息的自動更新和實時顯示，全面掌控井下生產狀況；研發了首套1.1 m 硬煤薄煤層大功率高效智能化開采成套技術與裝備；首次研發了輔助燃油物料車和鋰電池驅動人車無人駕駛系統及智能調度系統，實現了車輛轉向、制動和驅動智能化控制及地面到井下的全程無人調度運行，累計運行1 200 km ；構建了安全管理智能雙重預防機制，建設了多數據融合的企業信息化管理系統，形成了礦區智能化網絡管理、高效協同運行新生態。

張家峁智能化煤礦智慧中心

張家峁智能化煤礦綜合管控平臺

張家峁煤礦井下5G網絡布置架構

任懷偉煤礦智能化創新團隊負責的張家峁煤礦“智慧煤礦巨系統關鍵技術裝備研發與示范礦井建設”項目構建的礦區全域多源數據深度融合的智能化煤礦管理系統，實現了需求動態預測、信息實時反饋、生產精準組織、裝備自適應控制、人員安全智能分析，形成了煤礦智能化集中管控新模式。張家峁全礦井數據利用率由不足20% 提升至50% 以上，年成本降低了10% 以上；實際井下作業人員減少50人以上，系統運行效率大幅提升，工人平均作業時間降低了20% 以上。

1.1 m硬煤薄煤層大功率高效智能化開采成套技術與裝備

井下傳感器布置

張家峁生產型礦井智能化建設的成功是煤炭智能化開采發展道路上的重要標志，引領了全行業智能化建設的浪潮。在實踐過程中，形成了較為完整的煤礦智能化標準體系，全面支撐煤炭工業第四次技術變革，推動了煤炭工業高質量發展。此后，任懷偉帶領團隊又相繼負責了國家能源投資集團有限責任公司、陜西煤業化工集團有限責任公司、山東能源集團有限公司、華能煤業有限公司、陜西延長石油礦業有限責任公司等多個大型煤業集團的智能化礦井建設頂層設計及關鍵系統研發。同時，任懷偉充分發揮王國法院士團隊的技術引領作用，支撐國家能源局、智慧礦山聯盟等相關標準和文件的起草工作，建立煤炭智能化標準體系。深耕煤炭科研工作 13 載，任懷偉獲得了國家科技進步獎、中國煤炭工業協會科技進步特等獎等獎項 16 項，擔任中國自動化學會智慧礦山專委會秘書長、國際礦業青年科學家論壇學術委員會執行主席等學術兼職，已成長為我國煤礦智能化技術領域的青年領軍人才。

新時代新征程，不忘初心往前行

隨著新一代信息技術的快速發展和應用，智能時代正在加速到來。煤礦智能化已成為煤炭行業技術變革與高質量發展的必然趨勢，服務于國民經濟持續快速發展以及碳達峰碳中和的國家重大戰略目標。雖然煤礦智能化建設已經取得顯著成效，但距離真正實現全行業技術的整體迭代進步還有很長的路要走。跨入煤炭行業的十幾年，任懷偉從科研一線走向現場實踐，只是做了一件自己想做的事情，就是用先進的技術改善礦工的作業環境，把他們從惡劣的工作環境中解放出來。面對未來，他也真正領悟了王國法院士 “ 為選擇而喜歡 ” 這句話的真諦，煤礦智能化就是值得自己繼續去追尋的方向和目標。作為煤礦智能化建設的青年科技領軍人才，任懷偉用他的執著追求、不斷進取踐行著一個煤炭科技工作者的職責和使命，責任和擔當。他所帶領的煤礦智能化創新團隊將繼續秉承責任、創新、協同的理念，棄虛向實、攻堅克難，不斷為高質量建設智能化煤礦做出新貢獻！

作者簡介

任懷偉

研究員，博士，博士生導師，中國煤炭科工集團首席科學家。中煤科工開采研究院有限公司科創中心副主任，新加坡國立大學訪問學者，兼任《煤炭科學技術》青年編委，中國自動化學會智慧礦山專委會秘書長，國際礦業青年科學家論壇學術委員會執行主席。杰出工程師青年獎、全國煤炭青年科技獎獲得者。主要研究方向為煤礦綜采成套裝備系統設計制造、工作面智能化控制技術等，帶頭攻克了液壓支架 - 圍巖動力學耦合及抗沖擊高可靠性設計技術、工作面裝備群組協同控制方法等，解決了超大采高、超長工作面連續穩定開采等難題。近 5 年來，先后主持了國家自然科學基金面上項目、山東省重點研發計劃項目、山西省重點研發計劃項目各 1 項；作為項目核心人員參與國家自然科學基金重點項目、 973 計劃、 863 計劃、國家重點研發計劃等國家項目 13 項，省部級項目 3 項；作為技術負責人承擔煤炭行業智能礦山建設重大項目 4 項。發表學術論文 63 篇，出版專著 3 部，獲得國家發明專利 14 項，制修訂國家標準 3 項。獲得國家科技進步二等獎 1 項，中國機械工業科技進步一等獎 1 項（第一完成人），中國煤炭工業協會特等獎、一等獎共 4 項，其他省部級獎 10 項。

|來源：《智能礦山》雜志

媒體報道三：

任懷偉：勇于探索的科研帶頭人

2021-03-25

嚴謹、惜時、負責、執著……這是科技工作者的共性。第四屆杰出工程師青年獎獲得者、中國煤炭科工集團開采研究院科創中心副主任任懷偉，就是這樣一名活躍在煤炭前沿科技領域的科技工作者。

跨界入行煤炭

選擇讀王國法院士的博士后之后，任懷偉一頭扎進了煤炭行業。第一次下井是在山東地下900多米的唐口煤礦。除了熱和悶，涌上心頭的劇烈感受讓他真實觸摸到了這個行業。

“那會兒不像現在，很多工作都得人去干，礦工掙點錢真不容易，我心里很不是滋味兒。”每當談起過往，任懷偉搖搖頭，“10多年過去了，液壓支架經歷了從本地手動閥控制、電液閥控制到現在的地面遠程控制，自動化水平算比較高了。”

也許正是這瞬間的感受，讓任懷偉有了刻苦鉆研的動力與耐心。博士后期間，他憑借較強的適應能力與學習能力，把已有知識體系融入新工程實踐中，對煤炭行業也從陌生到熟悉。從機械專業著手，任懷偉先將目光聚焦在了支架結構創新上。

由于煤礦井下處于動態變化過程中，支架存在一定的破壞概率。任懷偉利用概率有限元方法評估不同工況下支架的破壞方式和表現。

隨著經驗積累，他利用三維建模技術，設計了多種典型支架的整體結構和局部關鍵零部件，創新提出“雙重骨架”概念及其設計方法；在液壓支架的結構與可靠性分析上，他借助有限元軟件，分析了在彎扭組合變形情況下支架箱型結構截面內板元上的應力分布，確定截面參數的最優取值等。這一系列的研究，推動了我國液壓支架設計技術的升級換代。

在摸爬滾打中快速成長

談到成長最快的經歷，任懷偉表示，焊接車間項目是他第一次獨立解決現場難題。

從2012年開始，任懷偉負責建設國內首個能大規模焊接液壓支架結構件的機器人智能車間。

當年，高端液壓支架剛實現國產化。液壓支架主體主要由形狀復雜的箱型焊接結構件組成。焊接是最重要的工序。以往，由于結構、材料特殊，焊接工藝復雜，操作以人工為主。不過，高強鋼板的焊接需要預熱，不僅焊接工人勞動強度大，焊接質量也難以保證。在王國法的指導下，任懷偉聯合山東能源重型裝備制造集團，共同申請了智能制造裝備發展專項“高端液壓支架智能焊接車間”。

焊接車間項目這5年，任懷偉從頭盯到尾。專業優勢則讓他在細節把控上更游刃有余。支架板材一般厚25厘米，機器人焊接時要經過7道焊接工序。由于焊縫不規則，如何讓機器人精準把握焊接位置成了一道難題。任懷偉與焊接設備廠家一起，研究了支架格子間結構的自動焊接工藝，通過接觸傳感和激光傳感定位，再一圈一圈地焊接。在此基礎上，他們建立了焊接生產線，配備了7套14臺機器人，大幅提高了焊接效率。

為了解決焊接機器人與液壓支架制造的適應性問題，以任懷偉為首的項目組開發出了分層多道焊接、格子間變形自適應等專用焊接程序，提出了寬間隙焊接參數選取、橫焊縫脈沖打底等自動焊接工藝，研發出與機器人焊接核心控制系統配套的外部軸控制、工件夾具、生產線控制、物流等系統及裝置，實現液壓支架構件焊接、翻轉、上下料和運輸等工藝流程的自動化。

項目實施后，液壓支架焊接作業效率提高了一倍多。焊接車間項目拓寬了中國煤炭科工集團的業務范圍，探索出了新的商業模式。

在智能化中學會融合

“工作面‘三機’的協調控制，就像3個人同時在干一件事，要商量好步驟，形成協作機制。這樣，一旦外在條件變化，3個人按照協作機制，就可以適應特殊工況條件。”任懷偉說。

煤礦智能化是行業發展方向。在這方面，不僅任懷偉是專家，其帶領的團隊也是業界翹楚。該團隊首次提出了信息實體主動匹配與推送策略及基于深度學習的煤礦智能化邏輯模型，給出了多因素下開采群全局最優規劃和分布式協同控制方法。先后承擔了張家峁、巴拉素等千萬噸級煤礦的智能化建設工作，使礦井數據利用率由不足20%提升至50%以上。

2020年8月24日，巴拉素煤礦項目評審，這是任懷偉和團隊“打的一場小勝仗”。為了得到項目方案“最優解”，答辯前兩周，他們來到礦上，在食堂旁邊的小會議室里，每天跟該礦不同部門、中國煤科內部單位的人碰撞想法、統一認識。

“每個人有自己的理解。有人希望方案更適合落地實施，有人希望方案技術含量更高，甚至有人前后的想法都是矛盾的。我們要不停地在各專業和領域協調，做好各個部分的銜接。那會兒我們每個人負責整改自己的部分，每天都在對方案，壓力特別大。”任懷偉坦言。

經過團隊的不斷溝通交流，方案終于在截止日期前兩天有了雛形。來不及休息，任懷偉加急整合思路。最終，在項目啟動會上，任懷偉為眾多專家匯報了長達80多頁的展示方案。方案既體現了煤礦智能化建設的規劃性，又有落地實施的操作性，得到與會專家的高度認可。

中國煤炭報報道：

因選擇而熱愛不斷融合創新

2021-03-22 10:44

說起優秀的科技工作者，你會想到哪些詞？嚴謹、惜時、負責、執著……除了共性特征外，每名科技工作者又各具特色。第四屆杰出工程師青年獎獲得者、中國煤炭科工集團開采研究院科創中心副主任任懷偉，就是一名個性突出、活躍在煤炭前沿科技領域的奮斗者。他并非行業科班出身，但能把知識與工程項目結合起來，開拓視野。他是中國工程院院士、中國煤炭科工集團首席科學家王國法培養的第一個博士后，在智能化建設道路上融合創新，帶領不同專業的年輕人不斷奮進。

學機械的選擇了煤炭

王國法的一句話打消了任懷偉的顧慮，讓他至今難忘：“有時，人是因為選擇而喜歡，而不是因為喜歡才選擇。只要肯學習鉆研，很快就可以彌補專業上的不足。”

一開始，任懷偉的就業選擇并不是煤炭行業。2008年12月，任懷偉完成博士畢業論文答辯、來中國煤炭科學研究院拜訪同學時，經不住勸告，投了簡歷。其中一份到了王國法手中。當天下午他便收到了面試通知。

面試后，王國法決定招他做博士后。對于一名來自非煤炭院校、機械專業的學生來說，這個消息令任懷偉忐忑又驚喜。王國法的一句話打消了任懷偉的顧慮，讓他至今難忘：“有時，人是因為選擇而喜歡，而不是因為喜歡才選擇。只要肯學習鉆研，很快就可以彌補專業上的不足。”

就這樣，任懷偉一頭扎進了煤炭行業。第一次下井是在山東地下900多米的唐口煤礦。除了熱和悶，涌上心頭的劇烈感受讓他真實觸摸到了這個行業。

“那會兒不像現在，很多工作都得人去干，礦工掙點錢真不容易，我心里很不是滋味兒。”任懷偉搖搖頭，“10多年過去了，液壓支架經歷了從本地手動閥控制、電液閥控制到現在的地面遠程控制，自動化水平算比較高了。”

由于煤礦井下處于動態變化過程中，支架存在一定的破壞概率。任懷偉利用概率有限元方法（一種工程分析手段），評估不同工況下支架的破壞方式和表現。

有一次，山西某礦有個支架壞了。任懷偉便與其他研究人員一起，觀察照片中的裂縫樣式，用概率有限元方法找出了破壞機理和修復方法，改變了以后支架的結構設計。

“在液壓支架與地質條件結合上，我可能沒有太多的現場經驗。但我是學機械的，經驗更多來自支架本身。比如，在一定的工況條件下，我可以通過理論計算，找到問題原因及修改方法，有了模型后不停地試驗，看哪種方法最能改善狀況，從而提供技術支持。”任懷偉說。

每當走進工作面，看見工人在粉塵、噪音環境中作業，在昏暗、泥濘的條件下堅持工作，任懷偉作為煤炭科技工作者的使命感便油然而生。“利用先進技術改善煤礦工人的作業環境，把他們從艱苦的工作環境中解放出來，是我的目標。”任懷偉說。

2010年，任懷偉與王國法合作出版了專著《高端液壓支架及先進制造技術》。

在摸爬滾打中快速成長

焊接車間項目花了5年時間。這5年，任懷偉從頭盯到尾，“一心只想把事情做好”。項目實施后，液壓支架焊接作業效率提高了一倍多。焊接車間項目拓寬了中國煤炭科工集團的業務范圍，探索出了新的商業模式。

談到成長最快的經歷，任懷偉表示，焊接車間項目是他第一次獨立解決現場難題。

從2012年開始，任懷偉負責建設國內首個能大規模焊接液壓支架結構件的機器人智能車間。車間的投用，不僅提高了焊接效率和質量，還降低了工人的勞動強度。

當年，高端液壓支架剛實現國產化。液壓支架主體主要由形狀復雜的箱型焊接結構件組成。焊接是最重要的工序。以往，由于結構、材料特殊，焊接工藝復雜，操作以人工為主。不過，高強鋼板的焊接需要預熱，不僅焊接工人勞動強度大，焊接質量也難以保證。在王國法的指導下，任懷偉負責聯合山東能源重型裝備制造集團，共同申請了智能制造裝備發展專項“高端液壓支架智能焊接車間”。

焊接車間項目花了5年時間。這5年，任懷偉從頭盯到尾，“一心只想把事情做好”。

專業優勢則讓他在細節把控上更游刃有余。比如，支架板材一般厚25厘米，機器人焊接時要經過7道焊接工序。由于焊縫不規則，如何讓機器人精準把握焊接位置成了一道難題。任懷偉與焊接設備廠家一起，研究了支架格子間結構的自動焊接工藝，通過接觸傳感和激光傳感定位，再一圈一圈地焊接。在此基礎上，他們建立了焊接生產線，配備了7套14臺機器人，大幅提高了焊接效率。

為了解決焊接機器人與液壓支架制造的適應性問題，以任懷偉為首的項目組開發出了分層多道焊接、格子間變形自適應等專用焊接程序，提出了寬間隙焊接參數選取、橫焊縫脈沖打底等自動焊接工藝，研發出了與機器人焊接核心控制系統配套的外部軸控制、工件夾具、生產線控制、物流等系統及裝置，實現液壓支架構件焊接、翻轉、上下料和運輸等工藝流程的自動化。

項目實施后，液壓支架焊接作業效率提高了一倍多。焊接車間項目拓寬了中國煤炭科工集團的業務范圍，探索出了新的商業模式。

雖說這是一個科研項目，但任懷偉打交道的不只有廠家，還有設備供應商、用戶等。項目內容不止于試驗，也涉及商務。“那會兒啥事都碰到過，身邊也沒個幫手，還是很鍛煉人的。”任懷偉說。如今去財務部門辦事，工作人員笑稱任懷偉比專業人士懂得的都多。

搞智能化得學會融合

有人希望方案更適合落地實施，有人希望方案技術含量更高，甚至有人前后的想法都是矛盾的。任懷偉及團隊要不停地在各專業和領域協調，做好各部分的銜接。

煤礦智能化是行業發展方向。在這方面，不僅任懷偉是專家，其帶領的團隊也是公認的優秀團隊。該團隊首次提出了信息實體主動匹配與推送策略及基于深度學習的煤礦智能化邏輯模型，給出了多因素下開采群全局最優規劃和分布式協同控制方法。該團隊先后承擔了張家峁、巴拉素等千萬噸級煤礦的智能化建設工作，使礦井數據利用率由不足20%提升至50%以上。

“智能化研究需要匯聚不同專業的人才，比如機電、通信和人工智能等。懷偉比較有想法，也有把年輕人聚在一起的能力。”王國法說。

2020年8月24日，巴拉素煤礦項目評審，這是任懷偉和團隊“打的一場小勝仗”。為了得到項目方案“最優解”，答辯前兩周，他們來到礦上，在食堂旁邊的小會議室里，每天跟該礦不同部門、中國煤炭科工集團內部單位的人碰撞想法、統一認識。

很少生氣的任懷偉，有兩次甚至在會上發了火：“開會時我在講，你在玩手機；開完會你又回頭問我，這是在浪費大家的時間。”

經過團隊的不斷溝通交流，方案終于在截止日期前兩天有了雛形。來不及休息，任懷偉加急整合了項目的整體思路。最終，在項目啟動會上，任懷偉為眾多專家匯報了長達80多頁的展示方案。方案既體現了煤礦智能化建設的規劃性，又有落地實施的操作性，得到與會專家的高度認可。

“這張藍圖既包括采煤新工藝、先進技術、設備協同聯動，又有大數據積累等。我們積極地去研發，后期也會按照藍圖去落實。從團隊角度來講，這是大家真正成熟地做成了一件事。”任懷偉表示。

不只項目中分工協作，在中國煤炭科工集團開采研究院科創中心，工作面智能化研發也是團隊每個人負責一個方向，任懷偉負責整體設計、任務分配、協調銜接。“十幾位同事都非常敬業，沒有人說‘這不是我的工作范圍’，都是想全心全力把事情做好。”任懷偉想的是與大家一起學習、一起進步，鼓勵團隊成員不斷試錯、調整。

這種傳幫帶也體現在王國法與任懷偉的關系上。王國法眼中的任懷偉“人品過硬、肯下功夫，有做科研的創新素質與能力”；任懷偉眼中的王國法“很少約束自己，鼓勵自己從不同角度出發主動解決問題”。

正是在這種良好的成長環境中，中國煤炭科工集團不僅涌現出了一批科學家，也使一大批煤炭科技青年得以茁壯成長。

擅長在重復中找創新

采訪間隙，任懷偉接到同事的咨詢電話，立刻切換為“較真兒”模式，認真解釋原理，反復核對數據。“踏踏實實做好自己的事”是他對自己的第一要求。

采訪中，任懷偉總是笑瞇瞇的，語調平穩、語速適中，“我的性格比較內向、敏感，不太會與人打交道，也容易吃虧。所以我比較注重心理建設，要有自己的獨立判斷，必要時敢于拒絕并表達自己的觀點”。

科技工作者通常很惜時，在一段時間里處理多項任務是常態。采訪間隙，任懷偉接到同事的咨詢電話，立刻切換為“較真兒”模式，認真解釋原理，反復核對數據。“踏踏實實做好自己的事兒，這是我對自己的第一要求。”任懷偉說。

采訪結束后，任懷偉立即趕到辦公室，和同事討論起論文來。在他的工位，記者看到，被支架撐高的鍵盤、易于閱讀的曲面屏以及移動硬盤、可攜帶的免洗洗手液等。這些物件豐富了這名科技工作者的日常。

“我不太喜歡重復性的工作，更擅長在重復中找創新。”任懷偉說。他正以自己的韌性與堅持，開拓著屬于他的事業疆域。

任懷偉：轉身入煤炭 十年夢不悔

中國煤科開采研究院任懷偉：因選擇而喜歡，專注智能開采十三載

任懷偉：勇于探索的科研帶頭人

因選擇而熱愛 不斷融合創新

任懷偉：轉身入煤炭十年夢不悔

因選擇而熱愛不斷融合創新