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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

软弱围岩掘锚一体化快速掘进关键技术与工程实践

2023-11-13


题 目



软弱围岩掘锚一体化快速掘进关键技术与工程实践

作 者



王  虹1,李发泉2,3,张小峰2,3

单 位


1.中国煤炭科工集团有限公司

2.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司

3.煤矿采掘机械国家工程实验室


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摘   要



软弱围岩掘锚一体化快速掘进关技术与装备是煤矿安全高效开采以及智能化建设的迫切需求。以具备膨胀性、节理化等软岩特征的煤矿回采巷道工程为背景,梳理了国内外掘锚一体机快速掘进技术发展现状,剖析了软弱围岩条件下掘锚一体机快速掘进面临3个方面的难题,包括:①全宽截割对围岩的扰动控制;②软弱围岩及时高效永久支护;③软弱围岩快速掘进煤帮临时支护。提出了软弱围岩掘锚一体化快速掘进的5项关键技术,包括:①低扰动截割技术。主要包括椭型全宽截割滚筒、截齿排布优化、截割动力学优化等;②减小空顶空帮距的及时支护技术。该技术是在掘锚一体化技术基础上,研制了集双圆柱导向、多连杆升降、支护油缸撑顶撑底、随动挡矸帘防护于一体的多钻机整体滑移平台,将掘锚一体机作业空顶距2.5m降至1m,作业空帮距由3.5m降至1m;③软弱围岩多维度协同支护技术。综合考虑锚杆锚索支护参数间的时空协同效应和支护体与围岩的协同效应,迎头采用低密度强力锚杆支护控制顶板,后部同步实施增强永久支护;④钻锚一体化技术。主要包括锚杆结构和力学特性、锚固剂材料及泵注技术等;⑤煤帮喷涂临时支护技术。主要包括快反应高延伸率喷涂材料、高比例精度喷涂泵送、不规则煤壁表面自适应轨迹控制、矿用防爆高精度机械臂、喷涂材料配套补给等。基于以上内容,研制了可控作业空顶距掘锚一体机,并进行了井下试验。试验表明,该装备有效缩短了作业空顶距和空帮距,实现了作业空顶距“可控”,适应于软弱围岩巷道快速掘进,掘进效率提高1倍。









作者简介





    
王虹
研究员
一级首席科学家

王虹,研究员,中国煤炭科工集团一级首席科学家。我国煤矿巷道综合机械化掘进学科带头人,40年来一直致力于综掘理论、技术、装备研发,组建我国第一个重型掘进机研发团队,主持开发我国首个大型综合性掘进实验室,研发出我国首台具有自主知识产权的掘进机,并持续开展掘进技术迭代创新,近年来主持研究的“掘支运一体化快掘掘进成套技术与装备”,创造了多项掘进速度世界纪录,被誉为“煤海蛟龙”,实现我国掘进领域的中国创造。研究成果先后获国家科技进步二等奖3项,省部级特等奖、一等奖10项(均排名第1);授权发明专利21件(均排名第1);获“孙越崎能源大奖” “杰出工程师”等荣誉。




研究方向




煤矿巷道综合机械化掘进理论、技术、装备研发


引用格式




王  虹,李发泉,张小峰.软弱围岩掘锚一体化快速掘进关键技术与工程实践[J/OL].煤炭科学技术:1-9[2023-07-04].DOI:10.13199/j.cnki.cst.2023-0544.

WANG Hong,LI Faquan,ZHANG Xiaofeng. Key technology research and engineering practice of speedy drivage with driving and bolting integration in soft surrounding rock[J/OL].煤炭科学技术:1-9[2023-07-04].DOI:10.13199/j.cnki.cst.2023-0544.


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