智能型大斷面巷道快速掘錨成套裝備關鍵技術及應用
2024年06月27日16:09
項目介紹
煤炭是保證我國能源安全穩定供應的戰略基石，為提升煤礦智能化水平，促進我國煤炭工業高質量發展，2020年國家發改委等八部委聯合印發了《關于加快煤礦智能化發展的指導意見》。掘進和回采是煤礦生產的關鍵環節，采掘技術及其裝備水平直接決定了煤礦的生產能力和生產安全。目前，回采工作面智能化初見成效，而掘進工作面配套施工相對滯后，導致采掘接續緊張，嚴重影響著煤礦安全、高效、智能生產。近年來，國內外相繼研發了掘錨一體機械化作業裝備但井下巷道掘進環境惡劣、作業空間狹小、地質條件多變、掘支工序復雜，導致“作業工效低、安全風險高”問題依舊突出。因此，研發智能掘進裝備實現煤礦巷道掘進安全高效和工作面少人甚至無人生產迫在眉睫。
煤礦智能掘進裝備主要面臨掘支平行作業難、成巷精準控制難、支護自動化作業難、遠程集中管控難四大難題，經歷8年產學研聯合攻關，取得了如下創新成果:
1、探-掘-支-運全工序高效協同作業技術
發明了掘錨一體機智能超前探放集成技術，構建了“掘錨同步、時空協同平行作業”一體化施工工法，打造了“以掘定支”協同作業新模式，攻克了煤礦井下超長距離不停機延伸皮帶的連續運輸技術，首創了探-掘-支-運高效協同作業技術,創造了掘支一次成巷2020m/月進尺行業記錄,較傳統掘進工藝提升80%。
2、巷道精準成型智能掘進技術
研制了順序式可擴展橫軸截割頭,首次提出了產塵源全覆蓋的泡沫靜音抑塵技術,開發了多傳感器融合的實時精確導向與自主糾偏技術,研發了邊界自追蹤.進刀自規劃、速度自調節的截割控制系統，打造了“定位-行走-截割”巷道智能掘進新模式，成巷精度較設計標準提高一倍。
3、“鋪-鉆-錨”全方位自動支護技術
提出了自動連續延展的柔性攤鋪式錨網快速支護方法，研制了集鉆、錨于一體的全自動錨桿鉆機，發明了內置樹脂錨固劑的新型集成錨桿，開發了巷道隨掘動態支護智能決策系統，實現了巷道全方位錨網-錨索-錨桿自動支護，支護作業人數減少70%，時長縮短40%。
4、“井-地-云”架構智能掘進管控技術
攻克了掘進工作面安全透明在線監控技術，創建了基于“人-機-環”狀態實時監測和風險智能預警的安全管控系統，研制了井下集控中心、地面調度中心云端協同管理平臺，實現了煤礦巷道掘進“井-地-云”三位一體遠程智能管控。
項目實施期內累計授權發明專利50項，實用新型專利22項，軟件著作權13項，發表高水平論文12篇。自主研制的國產首臺大斷面智能型快速掘錨成套裝備成為“全國煤礦快速掘進現場交流會”的推廣典型，并榮獲煤機行業十三五科技創新成果獎。系列裝備已在國家能源、陜煤化、中煤等大型煤炭集團廣泛應用，累計經濟效益63.27億元。
項目經鑒定委員會鑒定認為：整體技術達到國際領先水平。
獲獎等級：一等獎
完成單位：中國鐵建重工集團股份有限公司、中國礦業大學、中南大學
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