软弱围岩掘锚一体化快速掘进关键技术与工程实践

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 1; pp. 280 - 287
• Main Authors: 王虹, 李发泉, 张小峰
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 煤矿采掘机械国家工程实验室, 山西 太原 030006 2024; 中国煤炭科工集团有限公司, 北京 100013%中国煤炭科工集团太原研究院有限公司, 山西 太原 030006
• Subjects: driving and bolting integration; 钻锚一体化; 快速掘进; 协同支护; soft rock roadway; drilling and bolting integration; collaborative support; 掘锚一体化; 软岩巷道; speedy drivage
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2023-0544

TD823.97; 软弱围岩掘锚一体化快速掘进关键技术与装备是煤矿安全高效开采以及智能化建设的迫切需求.以具备膨胀性、节理化等软岩特征的煤矿回采巷道工程为背景,梳理了国内外掘锚一体机快速掘进技术发展现状,剖析了软弱围岩条件下掘锚一体机快速掘进面临 3个方面的难题,包括全宽截割对围岩的扰动控制,软弱围岩及时高效永久支护,软弱围岩快速掘进煤帮临时支护.提出了软弱围岩掘锚一体化快速掘进的 5项关键技术,包括:①低扰动截割技术.主要包括椭型全宽截割滚筒、截齿排布优化、截割动力学优化等.②减小空顶空帮距的及时支护技术.该技术是在掘锚一体化技术基础上,研制了集双圆柱导向、多连杆升降、支护油缸撑顶撑底、随动挡矸帘防护于一体的多钻机整体滑移平台,将掘锚一体机作业空顶距由 2.5 m降至 1 m,作业空帮距由 3.5 m降至 1 m.③软弱围岩多维度协同支护技术.综合考虑锚杆锚索支护参数间的时空协同效应和支护体与围岩的协同效应,掘进工作面采用低密度强力锚杆支护控制顶板,后部同步实施增强永久支护.④钻锚一体化技术.主要包括锚杆结构和力学特性、锚固剂材料及泵注技术等.⑤煤帮喷涂临时支护技术.主要包括快反应高延伸率喷涂材料、高比例精度喷涂泵送、不规则煤壁表面自适应轨迹控制、矿用防爆高精度机械臂、喷涂材料配套补给等.基于以上内容,研制了可控作业空顶距掘锚一体机,并进行了井下试验.试验表明,该装备有效缩短了作业空顶距和空帮距,实现了作业空顶距"可控",适应于软弱围岩巷道快速掘进,掘进效率提高了1倍.