“煤矿智能快速掘进技术与装备”专题（《智能矿山》）

来源：《智能矿山》2021年第2期

随着我国煤矿综采技术装备与矿井配套设施快速发展，综采工作面开采强度成倍增加，使煤矿井下回采巷道掘进工程量剧增。“采掘失衡”“采掘接续”矛盾日益突出。为提高掘进效率，降低生产成本，实现煤矿安全高效集约化生产，煤矿快速高效掘进技术成为我国煤矿采掘亟待攻坚的核心难题之一。

“十三五”以来，国内相关科研院所、煤机装备研制企业以及矿业集团等单位，通过产学研联合攻关，积极开展智能化快速掘进研究，取得了许多创新性成果，推动了我国煤矿快速掘进技术向安全智能高效发展。因此，提高掘进效率与智能化控制仍然是掘进技术发展的主攻方向，需要在快速掘进一体化、智能控制关键技术、现场实际应用等方面继续开展深入研究。

为展现近年来煤矿掘进工程领域取得的新理论、新技术、新装备等成果，促进智能快速掘进最新科技成果交流，推动我国煤矿掘进智能化高质量发展。本刊于2021年第2期策划出版“煤矿智能快速掘进技术与装备专题”，刊登了13篇文章，重点报道煤矿掘进技术现状与趋势、快速掘进智能化控制系统、掘锚一体化技术、快掘工作面物料运送工艺、湿式除尘技术、智能快速掘进在煤矿应用等方面的最新研究成果及进展。

在此衷心感谢各位作者为此专题撰稿，特别感谢客座主编中国煤炭科工集团王虹研究员、王步康研究员，客座编辑中国煤炭科工集团于向东研究员、鲍文亮研究员在专题组稿、撰稿等方面给予的大力支持与帮助!

行业视野: 智能化
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专家; 15篇
论文; 8496IP
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我国煤巷掘锚一体机掘进技术及智能化思考

作者(Author)：马进功

摘要：巷道掘进，是煤矿地下开采的先行工程。掘进回采巷道，不仅为长壁综采提供了通风、煤炭运输、辅助运输、装备动力、矿压监测、灾害防治等场所，更是长壁综采的重要地质保障。随着我国开采逐步向深部水平延伸，掘进工作面已经成为地下开采工程中劳动密集程度最大、劳动强度最大、危险性最大的场所。2020年，我国煤矿采煤机械化程度已达到78.5%，其中大型煤炭企业达到98.86%，但掘进机械化程度仅有60.4%，然而我国每年新掘巷道工程量巨大，达12 000 km/a，按照目前4 700处煤矿计，我国巷道掘进平均速度仅213 m/月，快速掘进是解决煤矿采掘失衡、高效生产的必由之路。我国煤炭行业正处于“智能化”发展初级阶段，将全面推动掘进工程向少人化、智能化发展，巷道掘进迎来了最好的发展机遇。我国巷道掘进理论体系也在不断成熟，其中王虹架构了掘支运三位一体的快速掘进体系，提出空间多维度同步支护技术，将锚护工序转化为空间多设备多工位平行完成，是实现高效锚护的核心理念；张农建立了巷道连续梁控制理论，提出跨界长锚固控顶理论，优化支护参数，提高巷道支护速度。对此，笔者介绍了目前我国煤巷主要掘进技术的发展历程和技术特点，重点分析了掘锚一体机为主的巷道快速掘进工艺以及对地质条件的适用性，并立足于工艺与使用，对掘锚一体机智能化发展提出了建议。

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掘锚一体化煤巷高效快速掘进技术实践

作者(Author)：梁大海

摘要：随着我国煤矿综采技术与装备与矿井配套设施快速发展，综采工作面开采强度成倍增加，工作面的回采速度不断被刷新，使煤矿井下回采巷道掘进工程量剧增。“采掘失衡”“采掘接续”矛盾日益突出。掘进效率低、采掘比例失调，成为制约我国煤矿高产高效的瓶颈。为了提高掘进效率，减少掘进队伍，降低生产成本，实现煤矿安全高效集约化生产，煤矿快速高效掘进技术成为我国煤矿采掘亟待攻坚的核心难题之一。

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凉水井快速掘进工作面建设实践

作者(Author)：麻晓彬, 李发泉, 刘博, 宋付来

摘要：陕西能源凉水井矿业有限责任公司隶属陕西投资集团，是国家首批智能化示范煤矿建设矿井。矿井井田面积68.08 km2，地质储量6.65亿t，可采储量4.07亿t，核定生产能力800万t/a，属低瓦斯矿井。随着近年来矿井生产能力的不断提升，回采巷道消耗速度逐渐加快，矿井主要采用“综掘机和单体钻机”交叉换位交替作业工艺，月均进尺仅600 m左右，矿井开采准备周期长、巷道维护成本高，已无法满足综采接续要求；同时，掘进工作面存在人员密集、劳动强度大、安全保障难等问题也成为矿井掘进工作面面临的主要难题。为提高单机水平、掘进工效及安全水平，自2015年起，凉水井煤矿与中国煤炭科工集团太原研究院有限公司合作，对矿井掘进工作面的工艺、装备等进行深入研究，成功研制了适应中等稳定围岩条件的快速掘进成套装备，构建了凉水井矿快速掘进系统，实现了掘进工作面全机械化作业，掘进效率提高1.5倍，安全作业水平显著提升，单个掘进队人数由60人减少至45人，为我国同类地质条件的掘进工作面建设提供了一定的经验。

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快掘工作面物料运送工艺及智能移动平台设备开发

作者(Author)：王治伟, 侯尧花

摘要：目前国际上快掘后配套装备还处于空白状态。随着国内大柳塔矿、黄陵矿业等矿快掘系统、装备成套化以及快掘工艺的发展，产生对锚护物料短距离往复移动运输需求，解决该问题并提出开发一种便捷式无轨移动平台，与快掘装备配套使用，在国内外均为首次。便捷式移动平台车研制成功后，可打包入快掘装备，完善快掘装备系列，优化快掘辅运工艺，使快掘系统发挥更高效率，并促进快掘工作面向机械化、智能化深入发展。

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煤矿智能掘进机器人系统在小保当煤矿的应用

作者(Author)：陈真, 陈兵, 张哲鹏, 李军, 毛少军

摘要：目前，煤矿智能掘进机器人系统已成功应用于小保当煤矿112204工作面，智能掘进机器人系统成功应用，对于破解陕西煤业乃至我国复杂地质条件的巷道掘进难题具有很好的借鉴和示范作用，对于实现煤矿巷道安全、高效、绿色、智能掘进具有重要意义，对于加快陕西省煤矿智能化建设，实现陕煤“智慧矿区、智能矿井、一流企业”的发展战略具有重要的推动作用。

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智能掘进之悬臂式掘进机成套化发展现状与关键技术

作者(Author)：董良

摘要：掘进作为一种系统工程，涉及到地质、力学、机电、安全和采矿等多学科的交叉问题，涉及学科广泛、牵扯问题复杂。针对不同的地质条件和掘进方式，可分为以掘进机、连续采煤机或掘锚机为龙头的快速掘进装备系统。我国煤矿井下掘进工作面特别是半煤岩和岩巷普遍以悬臂式掘进机为主，但仍然有较大部分掘进工作面采用单体锚杆钻机进行钻孔锚护，效率低、时间长、劳动强度大；掘进、支护、锚固等工序分步作业，无法连续截割；目前综掘工作面钻探设备普遍采用单一功能的钻机，掘进和钻探工序相互独立，交替进行，且常规钻机搬迁移位困难；截割煤岩粉尘量较大等现象；可归纳为采掘失衡、成巷效率低、安全性差等共性难题。悬臂式掘进机也从以往的单机设备逐渐发展为多功能成套化装备，并针对不同的掘进工作面智能化等级建设探讨不同配套模式的掘进系统方案。通过智能化和系统集成不断推进掘进工作面智能化发展，最终实现掘进工作面安全、高效、少人、无人。

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湿式除尘技术在小断面巷道快速掘进系统中的应用

作者(Author)：康富军

摘要：随着快速掘进技术的应用，粉尘治理问题越来越突出，掘进工作面产尘量激增，粉尘浓度可达2 000 mg/m3以上。矿尘危害体现在恶化作业环境、产生爆炸危险性、减少仪器寿据统计，2000—2015年全国共发生煤尘爆炸事故14起，死亡483人。此外，仅2014 年全国报告职业病29 972例，其中煤炭等工业行业占52.73%[1]，而大多数的矿工尘肺病是在掘进作业中造成的。因此，有必要对快速掘进过程中产生的粉尘进行有效治理。小断面巷道由于空间限制，干式除尘器难以应用，常采用湿式除尘技术进行防尘治理。因此就要求湿式除尘技术既要适应小断面的空间限制，又要满足巷道粉尘治理的需要，还要满足巷道快速掘进的系统化、一体化要求，基于此，笔者对湿式除尘技术在小断面巷道快速掘进系统中的应用进行了研究。

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