煤矿智能化掘进关键技术研究

介绍了近年来煤矿巷道掘进主要技术(悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术及掘锚一体化掘进技术)的研究成果,分析了这3种主要巷道掘进技术在我国的适用性及推广价值,指出:(1)悬臂式掘进机综掘技术仅能“前掘后锚”,掘进与支护的过程不能同时进行,限制了掘进效率。(2)连续采煤机掘进技术仅可在近水平煤层条件下进行,且对顶板的稳定程度有一定要求,适用性不强。(3)掘锚一体化掘进技术仅适用于巷道断面大的单巷快速掘进,所用到的掘锚一体机机身大且价格昂贵,并对所掘进巷道的底板稳定性有一定的要求。相比连续采煤机掘进技术,掘锚一体化掘进技术在我国有较好的应用前景。将原有掘进机的掘进功能拓展为掘进兼支护的功能,这对掘锚一体化掘进技术的研究与普及可起到推动作用。分析了近年来煤矿巷道机器人化智能掘进技术中智能截割、远程智能监控、智能协同控制3个方面的研究成果,得出:(1)智能截割技术主要集中在对煤岩自适应识别方面的研究。(2)远程智能监控技术已从远程实时监测向远程可视化监控方向发展,虚拟仿真技术的发展将井下掘进巷道的情况可视化地展现在地面,并将控制信号反馈到掘进工作面来对掘进工作面掘进机组进行远程同步控制,成为当前巷道掘进远程监控智能化的重要标志。(3)目前针对智能协同控制技术的研究较少。探讨了煤矿巷道掘进智能化的发展方向:加强掘进设备集成协同化、设备模块化组合、5G矿用无线网络设备、掘进远程智能监控系统及难掘慢掘巷道掘进工程等方面的研究。

马蹄形盾构机研制关键技术及工程应用

为提高马蹄形隧道机械化施工水平,以蒙华铁路白城隧道项目为依托,研制马蹄形盾构机。其关键技术包括:提出低扰动多刀盘、多驱动协同开挖技术,推导小刀盘扭矩系数计算公式;研究马蹄形管片分块方式,设计1种多自由度变曲率管片拼装机,解决变曲率、大重量管片的拼装难题;研究双螺旋输送机联合出渣技术,基于Fluent仿真分析对开挖面进行流场仿真,通过压力监控及反馈实现双螺旋输送机土仓压力实时控制;设计梭式盾体结构,给出无铰接盾构机最小转弯半径计算方法,并提出相应的纠滚措施。研制的盾构机在施工过程中掘进性能良好,能满足安全、快速、环保施工的要求。针对出现的排渣不畅问题,提出利用高压水射流技术对渣土进行切割冲刷,在螺旋输送机上部设置2个推土器装置;而对出现的顶推力过大问题,则采取增大下部3个刀盘的直径等改造措施。改造后的马蹄形盾构机在蒙华铁路白城隧道的成功应用,使得马蹄形隧道使用盾构法施工成为现实。