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(wěn)定供應的戰(zhàn)略基石，為提升煤礦智能化水平，促進我國煤炭工業(yè)高質量發(fā)展，2020年國家發(fā)改委等八部委聯(lián)合印發(fā)了《關于加快煤礦智能化發(fā)展的指導意見》。掘進和回采是煤礦生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)，采掘技術及其裝備水平直接決定了煤礦的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)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(xù)緊張，嚴重影響著煤礦安全、高效、智能生產(chǎn)。近年來，國內(nèi)外相繼研發(fā)了掘錨一體機械化作業(yè)裝備但井下巷道掘進環(huán)境惡劣、作業(yè)空間狹小、地質條件多變、掘支工序復雜，導致“作業(yè)工效低、安全風險高”問題依舊突出。因此，研發(fā)智能掘進裝備實現(xiàn)煤礦巷道掘進安全高效和工作面少人甚至無人生產(chǎn)迫在眉睫。
煤礦智能掘進裝備主要面臨掘支平行作業(yè)難、成巷精準控制難、支護自動化作業(yè)難、遠程集中管控難四大難題，經(jīng)歷8年產(chǎn)學研聯(lián)合攻關，取得了如下創(chuàng)新成果:
1、探-掘-支-運全工序高效協(xié)同作業(yè)技術
發(fā)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(xié)同平行作業(yè)”一體化施工工法，打造了“以掘定支”協(xié)同作業(yè)新模式，攻克了煤礦井下超長距離不停機延伸皮帶的連續(xù)運輸技術，首創(chuàng)了探-掘-支-運高效協(xié)同作業(yè)技術,創(chuàng)造了掘支一次成巷2020m/月進尺行業(yè)記錄,較傳統(tǒng)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(chǎn)塵源全覆蓋的泡沫靜音抑塵技術,開發(fā)了多傳感器融合的實時精確導向與自主糾偏技術,研發(fā)了邊界自追蹤.進刀自規(guī)劃、速度自調(diào)節(jié)的截割控制系統(tǒng)，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(xù)延展的柔性攤鋪式錨網(wǎng)快速支護方法，研制了集鉆、錨于一體的全自動錨桿鉆機，發(fā)明了內(nèi)置樹脂錨固劑的新型集成錨桿，開發(fā)了巷道隨掘動態(tài)支護智能決策系統(tǒng)，實現(xiàn)了巷道全方位錨網(wǎng)-錨索-錨桿自動支護，支護作業(yè)人數(shù)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(jiān)控技術，創(chuàng)建了基于“人-機-環(huán)”狀態(tài)實時監(jiān)測和風險智能預警的安全管控系統(tǒng)，研制了井下集控中心、地面調(diào)度中心云端協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)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(nèi)累計授權發(fā)明專利50項，實用新型專利22項，軟件著作權13項，發(fā)表高水平論文12篇。自主研制的國產(chǎn)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(xiàn)場交流會”的推廣典型，并榮獲煤機行業(yè)十三五科技創(chuàng)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(jīng)濟效益63.27億元。
項目經(jīng)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(yè)大學、中南大學
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