为解决煤矿坍塌巷道的救援难题，提高坍塌巷道大直径救援孔的钻进速度，提出了采用顶管工艺进行大直径钻孔施工。通过布置在硐室内的主顶装置，推动可以接续的管节及刀盘，对坍塌岩体完成破岩及排渣作业，最终形成由顶管管节组成的救援通道。研发了坍塌岩体条件下的大开口复合刀盘，由10把切刀、10把滚刀及2把刮刀组成，开口率为40%，能够满足大粒径渣石快速破碎的需求。研发了小直径顶管救援装备驱动系统及外周驱动、破排一体的新型排渣系统，主要结构包括出渣管、行星减速器、大齿轮、刀盘、电机等，电机带动刀盘及出渣管转动，出渣管内部焊接有螺旋的排渣条，煤岩破碎后进入刀盘，再由排渣管连接刮板机进行连续出渣，最大排渣粒径为300 mm，能够解决大流量大颗粒排渣需求和排渣系统小空间布置困难的问题。搭建了坍塌巷道的堆积体试验环境，完成煤矿顶管救援装备的工业性试验，顶进距离为102.5 m，折合日进尺为43.92 m，形成内径1 575 mm的救援通道，并实测得出顶进过程中的刀盘转矩和推进力的变化趋势。研究成果对提升我国应急处置与救援装备技术水平，对灾变条件下最大程度减少人员伤亡和财产损失具有重要意义。

国家重点研发计划课题(2018YFC0808205)；中煤科工集团科技创新基金项目(2020-ZD003,2020-ZD004)；

1 整体结构方案及工作原理
1.1 整机结构方案
1.2 整机结构原理
2 大开口复合刀盘研究
2.1 刀盘开口方式的确定
2.2 刀具布置
3 小直径顶管救援装备驱动系统
4 新型排渣系统研究
5 模拟坍塌巷道的工业性试验
5.1 试验环境搭建
5.2 试验测试结果
5.2.1 刀盘转矩测试数据
5.2.2 顶力测试数据
5.2.3 顶进方向监控数据
6 结论

王雷,朱玉芹,张维娜,刘昊,赵文渤,杨闯,王冠雄.煤矿大直径救援钻孔顶管钻进装备关键技术研究[J].煤田地质与勘探,2022,50(11):58-66.