针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,本文对我国煤矿快速掘进20年的发展进行全面综述,以期理清掘进工艺、关键工序的技术及装备、成套装备的发展脉络及趋势,以便更好地推动掘进智能化的高速健康发展。在掘进工艺方面,双巷掘进开辟了截割、支护在不同巷道同时作业的新途径;掘锚同步工艺,时间-空间多维同步快速掘进工艺打破了先掘后支、及时全部支护的传统,创立了掘锚同步、迎头必要支护与多维空间永久支护动态匹配的分区支护方法。在掘进装备方面,形成了以纵轴、全宽横轴截割头为主,全断面截割头为辅的截割头结构形式,并且在高功率密度减速器及整机设计理念不断突破的基础上,成功研制纵轴截割功率达315kW、全宽横轴截割功率达560kW的系列高效截割系统。在锚护装备方面,由传统的单体锚杆钻机发展出臂载、机载锚杆钻机、一键操作流程化钻机、钻机集群等,在有限空间内钻机的数量和作业安全性得到大幅提升,作业流程得到大幅简化,锚孔识别、锚护路径自动规划等智能化技术已进入工业性试验阶段。柔性运输系统的发明解决了掘进面短距离高效转载难题。在成套装备配置上,形成了以连采机、掘锚一体机、掘锚机(掘进机+机载锚杆钻机)、煤矿全断面掘进机为龙头的四大类快速掘进系统,在四大快速掘进系统下,又分别形成了不同的作业线, 实现了对不同地质条件巷道快速掘进的全覆盖。掘进工程系统层级上实现了具有成套装备的远程控制、集中控制、视频监测、闭锁联动、人员接近预警等智能化功能。回顾快速掘进的发展历程,提出完善时间-空间多维同步快速掘进理论、以智能掘进搜集透明地质的基础大数据、加强掘进巷道辅助作业工艺及设备研究、加强装备的智能化核心技术研发等智能掘进的发展方向。
0引言
1 快速掘进工艺的发展
1.1 双巷快速掘进工艺
1.2 掘锚同步快速掘进工艺
1.3 时间-空间多维同步快速掘进工艺
2 快速掘进关键工序的装备及技术发展趋势
2.1煤岩高效截割技术与装备
2.2高效钻锚技术及装备
2.3掘进面煤岩高效转运技术及装备
2.4快速掘进辅助作业技术及装备
3 快速掘进系统及工程示范
3.1以连采机为核心的快速掘进系统
3.2以掘锚一体机为核心的快速掘进系统
3.3 以掘锚机(掘进机+机载锚杆钻机)为核心的快速掘进系统
3.4 煤矿全断面硬岩快速掘进系统
4 展望与建议
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