我国煤矿快速掘进20a发展与展望

针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,笔者对我国煤矿快速掘进20 a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、全宽横轴截割滚筒为主,全断面截割滚筒为辅的截割滚筒结构形式,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315 kW、全宽横轴截割功率达560 kW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,形成了以连续采煤机、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。

智能掘锚成套装备在色连二矿的实践应用

色连二矿引进了智能掘锚成套装备,以井下集控中心为载体和中转,通过高速稳定的融合网络,以工况监测和故障诊断系统为辅助来实现快速掘进控制的远程集中化和少人、无人化。通过一键启停、自动截割和辅助锚护技术,实现掘进工作面作业的半自动化闭环。该成套装备于色连二矿成功应用,使掘进综合工效提高了约20%。

曹家滩煤矿智能快速掘锚成套装备应用

为提升掘进速度,缓解采掘失衡问题,针对大断面煤巷采掘接替紧张、掘进装备落后的现状,曹家滩煤矿引进中国铁建重工集团研制的智能快速掘锚成套装备,打造掘支平行作业。在明确工程背景后,对装备在井下应用出现的问题进行了分析与改进,掘进速度逐步提升,月平均进尺1 501.5 m,单月最高进尺2 020 m。该套装备的应用,有效改善了曹家滩煤矿掘进滞后难题,超额完成了厂家的装备设计生产能力,保障了智能快速掘锚成套装备的正常运行,实现了巷道的安全高效掘进。

大型地下洞室锚索施工成套装备与技术

预应力锚索是大型地下洞室工程普遍采用的一种围岩深层支护型式,其施工工艺较复杂,而传统施工技术在钻孔、安装及注浆等环节存在干扰大、费时费力和安全风险高等难题。通过研发和改进设备、创新施工工艺等技术措施成功解决以上难题,形成大型地下洞室锚索施工成套装备与技术,主要包括多功能锚索钻机、锚索液压自动送索技术及锚索施工成套质量控制技术等。该技术应用于乌东德水电站和白鹤滩水电站的地下洞室工程中,提高施工工效和施工质量,降低施工成本和安全风险。

快速掘锚成套装备设计及应用研究

以鲍店煤矿7302主运巷为对象,进行了快速掘锚成套装备设计及应用研究,主要从掘锚同步、一次成巷、数字导向、泡沫除尘及安全监测五方面进行阐述。实践表明,应用后全尘和呼吸性粉尘除尘效率分别达到76.74%、83.24%,最大日进尺达92 m,最高月进尺达2020 m,大幅度提高了煤巷掘进效率。