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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

“煤矿智能快速掘进技术与装备”专题

来源:《智能矿山》2021年第2期

随着我国煤矿综采技术装备与矿井配套设施快速发展,综采工作面开采强度成倍增加,使煤矿井下回采巷道掘进工程量剧增。“采掘失衡”“采掘接续”矛盾日益突出。为提高掘进效率,降低生产成本,实现煤矿安全高效集约化生产,煤矿快速高效掘进技术成为我国煤矿采掘亟待攻坚的核心难题之一。

“十三五”以来,国内相关科研院所、煤机装备研制企业以及矿业集团等单位,通过产学研联合攻关,积极开展智能化快速掘进研究,取得了许多创新性成果,推动了我国煤矿快速掘进技术向安全智能高效发展。因此,提高掘进效率与智能化控制仍然是掘进技术发展的主攻方向,需要在快速掘进一体化、智能控制关键技术、现场实际应用等方面继续开展深入研究。

为展现近年来煤矿掘进工程领域取得的新理论、新技术、新装备等成果,促进智能快速掘进最新科技成果交流,推动我国煤矿掘进智能化高质量发展。本刊于2021年第2期策划出版“煤矿智能快速掘进技术与装备专题”,刊登了13篇文章,重点报道煤矿掘进技术现状与趋势、快速掘进智能化控制系统、掘锚一体化技术、快掘工作面物料运送工艺、湿式除尘技术、智能快速掘进在煤矿应用等方面的最新研究成果及进展。

在此衷心感谢各位作者为此专题撰稿,特别感谢客座主编中国煤炭科工集团王虹研究员、王步康研究员,客座编辑中国煤炭科工集团于向东研究员、鲍文亮研究员在专题组稿、撰稿等方面给予的大力支持与帮助!

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  • 作者(Author): 《智能矿山》

  • 作者(Author): 《智能矿山》

    摘要:随着我国煤矿综采技术装备与矿井配套设施快速发展,综采工作面开采强度成倍增加,使煤矿井下回采巷道掘进工程量剧增。“采掘失衡”“采掘接续”矛盾日益突出。为提高掘进效率,降低生产成本,实现煤矿安全高效集约化生产,煤矿快速高效掘进技术成为我国煤矿采掘亟待攻坚的核心难题之一。“十三五”以来,国内相关科研院所、煤机装备研制企业以及矿业集团等单位,通过产学研联合攻关,积极开展智能化快速掘进研究,取得了许多创新性成果,推动了我国煤矿快速掘进技术向安全智能高效发展。因此,提高掘进效率与智能化控制仍然是掘进技术发展的主攻方向,需要在快速掘进一体化、智能控制关键技术、现场实际应用等方面继续开展深入研究。为展现近年来煤矿掘进工程领域取得的新理论、新技术、新装备等成果,促进智能快速掘进最新科技成果交流,推动我国煤矿掘进智能化高质量发展。本刊于2021年第2期策划出版“煤矿智能快速掘进技术与装备专题”,刊登了13篇文章,重点报道煤矿掘进技术现状与趋势、快速掘进智能化控制系统、掘锚一体化技术、快掘工作面物料运送工艺、湿式除尘技术、智能快速掘进在煤矿应用等方面的最新研究成果及进展。在此衷心感谢各位作者为此专题撰稿,特别感谢客座主编中国煤炭科工集团王虹研究员、王步康研究员,客座编辑中国煤炭科工集团于向东研究员、鲍文亮研究员在专题组稿、撰稿等方面给予的大力支持与帮助!
  • 作者(Author): 王步康

    摘要:掘进机是目前煤矿巷道掘进中应用最广泛的装备。掘进装备根据经济截割岩石硬度的不同可分为煤巷掘进机、半煤岩掘进机、岩巷掘进机,其经济截割岩石硬度分别为f≤5、6≤f≤8、f≥8。煤矿井下复杂多变的地质条件,对巷道掘进装备的掘进效率和适应性提出了更高要求。提高掘进装备性能、智能化及综掘工艺水平以实现快速掘进,已经成为煤矿可持续性健康发展、安全高效集约化生产的首要任务。基于此,笔者分析了不同型式的截割机构、传动系统及工程振动对掘进装备性能、寿命的影响,掘进装备可靠性及自动化技术发展趋势。
  • 作者(Author): 罗文, 杨俊彩

    摘要:随着神东矿区煤炭开采不断向深部开拓延伸,地质条件、开采环境变得越来越复杂,生产接续紧张日渐成为制约矿井稳产高产的突出问题。与此同时,掘进队伍和人员的不断增多,给煤矿安全生产造成了巨大压力。以2019年为例,神东煤炭集团掘进队伍41支,年进尺完成33.6万m。掘进工艺主要以连续采煤机、掘锚机、综掘机工艺为主。连续采煤机平均单进水平1 180 m/月,最高记录2 051 m/月,掘锚机平均单进水平569 m/月,最高记录1 101 m/月,综掘机施工零星矿务工程及岩巷、半煤岩平均单进水平178 m/月,最高记录363 m/月。为改进现有掘进系统和工艺,提高掘进速度,实现减人提效,神东煤炭集团在国家能源集团建设世界一流矿井的精神指导下,立足高产、高效采掘模式,携手中国煤炭科工集团、中国铁建重工集团,以实现“连续运输”及“快速支护”为突破点开展快速掘进技术装备研究。从2013年开始,先后研发应用了4套快速掘进成套设备,基本实现了掘、支、运的一体化,大幅提高了掘进效率。其中大柳塔煤矿快掘系统创造了煤巷月进尺3 088 m的记录;补连塔煤矿2号平硐单护盾岩巷全断面掘进机(TBM),刷新了月进尺639 m的世界单进纪录,连续4个月平均进尺546.4 m/月。
  • 作者(Author): 高旭彬, 靳明智

    摘要:目前,我国煤炭资源遵循“采掘并重,掘进先行”的开采原则。传统掘进工艺采用掘进和支护交替间歇作业,速度慢、用人多、安全性差,掘进设备功能单一、相互协同性差、效率低,全国综掘工作面平均进尺约180 m/月,采掘失衡严重,制约了煤矿高效生产。随着智慧矿井的提出以及不断深入的研究,综采工作面智能化初见成效,而综掘工作面各工序分散、智能化严重滞后,甚至很多还没完全机械化,严重影响着煤矿安全、高效、智能生产。因此,煤矿巷道掘进效率和智能化水平亟待提高。随着《煤矿机器人重点研发目录》《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》等政策性文件的发布,数据中心等新型基础设施的建设为煤矿掘进装备智能化带来重大机遇,开发出适应我国煤矿地质和生产特点、具有智能化和一体化技术的掘进巷道成套装备,将有效解决掘进巷道平行作业的难题。笔者通过分析国家层面、各地区层面发布的关于综掘工作面智能化建设文件,总结出快速掘进工作面智能化建设系统组成和分类级别。通过对各个系统分析,提炼出快速掘进智能化控制系统的关键技术和技术难点,为综掘工作面智能化建设提供思路。
  • 作者(Author): 赵迪斐, 卢韦, 关欣

    摘要:本文的文献检索依据为中国知网数据库(CNKI数据库)。在CNKI数据库内,检索条件设置为“检索条件:( (主题=快速掘进) OR (主题=掘进智能化) OR (主题=智能掘进) (精确匹配));来源类别为SCI来源期刊、EI来源期刊、北大核心、CSSCI和CSCD;检索时间范围为2000—2020年,进行系统检索后发现刊载学术论文为383篇。剔除正文补白、学报简介等无关文献后,共得到有效文献373篇。数据采集日期为2021年3月4日。
  • 作者(Author): 易瑞强, 杨波, 王佃武, 朱科强, 立岳

    摘要:黄陵矿业公司隶属于陕西煤化工集团,其所属的4个矿井6个综采工作面已全部实现智能化开采,但巷道掘进依然采用“综掘机+单体锚杆钻机”的作业方式,月均进尺仅270 m左右,且存在掘进工作面环境恶劣、人员密集、工人劳动强度大的问题,严重制约黄陵矿业公司矿井生产的生产接续。2014年,国产首套快速掘进系统在神东公司大柳塔矿5-2煤层成功应用,实现了全断面掘进、掘支运平行作业、连续运输,掘进效率大幅提高。但该系统适用条件较苛刻,仅适用于顶底板稳定煤层矿区。黄陵矿区地处鄂尔多斯盆地南沿,由于其埋深大、瓦斯高、片帮、底鼓严重等地质条件,黄陵矿业公司与中国煤炭科工集团太原研究院有限公司合作,对掘进装备、生产工艺和组织方式等进行研究,成功研制了适用于黄陵矿区复杂地质条件的快速掘进系统。
  • 作者(Author): 薛忠新, 张德生, 张思瑞, 范生军, 孟海强, 贺剑, 荣磊, 陈洪月

    摘要:采掘是智能化煤矿的核心环节和发展重点,为提升智能掘进水平,以装备成套化为龙头,国内针对不同条件研究探索了配套形式,开发了不同类型快速掘进装备,进尺水平得到显著提升。掘锚一体机、锚杆转载机组、后配套带式输送机等装备先后取得突破,在条件较好的工作面建成了一批自动化程度较高的示范工作面,进尺等不断创下纪录;掘进机导航技术等取得新进展,参考工作面智能化发展发展模式,建成了掘进工作面远程集控模式;自主感知及调控技术方面也有新突破。然而,由于巷道条件的复杂性,快速掘进智能装备仍有很多问题待攻克,距智能化决策和自动化协同运行及现场运行尚存差距。笔者在分析快速掘进问题的基础上,提出了快速掘进智能化成套装备发展原则及典型案例,为同类地质条件下的发展提供可复制的智能化建设模式。

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