[01145935]半煤岩巷高效掘进与排矸关键技术及装备

薄煤层半煤岩巷地质构造复杂,断层多、硬包裹体多、普氏硬度系数高,掘进机作业时粉尘量大、截割效率低、可靠性低。虽然钻爆法具有灵活、方便、成本低、适应性强以及不受地质条件变化影响等特点,但其存在工序多、安全性差、掘进效率低等缺点。近十年来,我国采煤技术与装备发展较快,而巷道施工技术和装备发展缓慢,除煤巷外,半煤岩、岩巷进尺一直维持在60m～80m/月,导致采掘比严重失调,制约了煤矿生产的协调发展。2016年2月,国家能源局、环境保护部、工业和信息化部联合发布《促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》,明确要求：到2020年,全国煤矿采煤机械化程度要达到85%以上,掘进机械化程度要达到62%以上。本项目国家863计划课题“薄煤层半煤岩掘进机关键技术研究（2012AA062104）”资助下,通过长期技术攻关,自主研发了大功率矮机身半煤岩巷掘进机、机械化开沟槽设备、快速排矸系统,突破了半煤岩巷道硬度大而导致机械化掘进困难、截割粉尘量大、开沟槽与排矸效率低的技术难题,避免了钻爆法掘进的弊端,实现了半煤岩巷的机械化掘进,达到了半煤岩巷安全高效掘进的目的。 主要创新成果如下： 1. 针对薄煤层半煤岩巷道硬度较大难以截割、掘进粉尘量大的技术难题,发明了自控水力截齿、高压水旋转密封装置、水射流辅助截割机构,使得掘进机截割载荷降低30%、粉尘量降低70%、内喷雾系统密封件使用寿命提高至3倍以上,解决了薄煤层半煤岩巷掘进效率低、粉尘量大的技术难题,为薄煤层半煤岩巷安全高效机械化掘进提供了新方法。 2. 针对薄煤层半煤岩巷掘进机体积大、水沟开挖机械化程度低、作业工序与人员多的问题,研发了矮机身大功率半煤岩掘进机、机械化开沟槽设备、智能排矸系统,使得掘进机机身高度降至1.5m;提出双巷道共用排矸系统布置工艺,提高了排矸效率,加快了巷道掘进速度,月进尺由平均70m提高至110m,为实现薄煤层半煤岩巷机械化安全高效掘进提供了关键技术支撑。 3. 针对薄煤层半煤岩巷道空间狭小导致工人跟机操作困难的问题,研发了掘进机远程重现系统、机载导航定位系统,实现了掘进机自动截割、状态监测、远程监控等,使掘进机在半煤岩地质条件下能够安全可靠地工作,为实现煤矿薄煤层半煤岩巷道自动化掘进和远程控制提供了关键技术支撑。 该项目授权发明专利14件,其中国家发明专利11件,国际专利3件,登记软件著作权1项,完成博士论文2篇、硕士论文10篇,发表SCI论文12篇,出版专著1部。 本项目研究成果已在冀中能源峰峰集团有限公司、河南龙宇能源股份有限公司等矿区应用,截止目前已推广130余台半煤岩掘进、110余套智能排矸系统在半煤岩巷道中使用,减少了薄煤层半煤岩巷掘进断面面积,提高了巷道断面利用率和掘进速度。应用单位使用本项目产品以来,累计新增产值达6亿元,创造了显著的经济和社会效益。