康紅普院士:煤巷鉆錨一體化快速掘進技術(shù)與裝備及應(yīng)用
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創(chuàng)新點
(1)研發(fā)出鉆錨一體化錨桿、泵注式錨固劑、鉆錨一體化鉆臂、鉆箱、錨桿倉、錨固劑泵注系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng),形成了鉆錨一體化錨桿支護技術(shù)與設(shè)備。將傳統(tǒng)樹脂錨固錨桿施工6道工序簡化為1道連續(xù)工序,實現(xiàn)了錨桿自動化“一鍵”打設(shè)。單根錨桿作業(yè)時間由原來5~6 min減少為?3 min,同時泵注錨固劑方式提高了錨桿錨固力和支護效果。
(2)提出采用薄噴層替代金屬網(wǎng)并起臨時支護的思路。研發(fā)出快固化、高強度、高韌性的雙液噴涂支護材料,抗拉強度超過9 MPa,伸長率超過100%,黏結(jié)強度高于3 MPa。研發(fā)出自動化噴涂施工裝備,包括高精度噴涂機械臂、高比例精度泵送系統(tǒng)、高混合度噴槍及自動化控制系統(tǒng)。在煤礦井下高粉塵環(huán)境、凹凸不平圍巖表面進行全覆蓋噴涂,可有效控制冒頂與片幫。
(3)研發(fā)出雙目視覺巷道隨掘變形動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),可實時監(jiān)測距離掘進工作面?2.4~10.8 m內(nèi)的頂板下沉量及兩幫移近量,實現(xiàn)了隨掘大粉塵、多干擾、低照度環(huán)境下的巷道表面位移實時監(jiān)測與安全預(yù)警,為巷道支護參數(shù)優(yōu)化提供了依據(jù)。
(4)研制出鉆錨一體化快速掘進成套裝備,由鉆錨體化掘錨一體機、鉆錨一體化錨桿轉(zhuǎn)載機和履帶式自移機尾3套設(shè)備組成,集成了鉆錨一體化支護系統(tǒng)、噴涂支護系統(tǒng)和巷道隨掘變形動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)?3項核心技術(shù)及設(shè)備。提出掘支錨運分區(qū)并行協(xié)同快速掘進模式與工藝,為煤巷快速掘進提供了有效途徑。
(5)基于曹家灘煤礦井下實測數(shù)據(jù),首次得出煤巷快速掘進工作面圍巖位移的時空演化特征:在時間上,巷道掘出2~3 h后80%以上的圍巖位移已經(jīng)發(fā)生;在空間上,距離掘進工作面相當于2倍巷道寬度的位置,90%以上的圍巖位移已經(jīng)完成。
(6)鉆錨一體化快速掘進技術(shù)與裝備在曹家灘煤礦特大斷面煤巷得到成功應(yīng)用,掘進速度與效率顯著提高,具備了煤巷月掘進進尺?1 500~2 000 m的能力。








