煤矿智能快速掘进关键技术研究现状及展望.pdfVIP

第

49

卷第

2

期煤炭学报Vol.

49No.

2

2024

年

2

月JOURNAL

OF

CHINA

COAL

SOCIETYFeb.

2024

煤矿智能快速掘进关键技术研究现状及展望

毛君

，

杨润坤

，

谢苗

，

卢进南

，

王贺

，

刘治翔

，

王帅

(辽宁工程技术大学

机械工程学院,

辽宁

阜新123000)

摘要：针对煤矿巷道掘进智能化建设情况，探讨了现阶段分别以连采机、掘锚一体机、全断面掘

进系统、掘锚机为核心的四大类智能快速掘进成套装备发展现状，分析了四大类智能快掘装备与

地质条件适用性，提出了实现煤矿智能化掘进需要解决的关键技术的问题，探讨了以信息传输与

智能分析技术、智能感知技术、精确定位导航技术，自主定型定向截割技术、掘进机远程自主截

割控制技术以及多级多工序智能协同控制技术为基础的智能化掘进实现途径；基于复杂地质条件

下煤矿巷道掘进亟待解决的关键问题，提出了以掘进作业功能需求、掘进工艺要求为依据的系统

化分析、模块化设计、功能优化组合的设计方法；研究了以虚控实、虚实结合的多级数字孪生构

架，基于掘进巷道设备、环境、地质构造多维信息再现实现掘进机远程控制；提出了单机智能化、

系统协同化、井下智控与地面远程监控相协同的控制方法。开发了新型的无重复碾压柔性超前支

护技术、截割部多级伸缩截割技术、智能锚固机组多钻机并行作业等技术，研制了具有掘、支、

锚、运、探多工序并行作业的新型快速掘进作业联合机组，提出了掘进机器人、超前支护机器人、

锚固机器人、辅助运输机器人组柔性并行作业技术；提出了基于数据驱动的多机多工序协同控制

行为规划决策方法。提出构建完整的煤矿井下跨系统全时空信息数字感知体系，构建集井下现场

生产状态、掘进巷道空间信息、掘进装备状态、风险信息等多参量、多尺度、全时空特性的数据

感知智能化监控平台，实现虚拟系统与实际掘进系统实时通信，通过数据驱动规划分析实现智能

化、少人化掘进。

关键词：智能掘进；自主定性定向截割；柔性并行作业；多级多工序协同控制；数字孪生

中图分类号：TD713文献标志码：A文章编号：0253−9993(2024)02−1214−16

Researchstatusandprospectsofkeytechnologiesforintelligentrapidexcavationin

coalmines

MAO

Jun,

YANG

Runkun,

XIE

Miao,

LU

Jinnan,

WANG

He,

LIU

Zhixiang,

WANG

Shuai

(SchoolofMechanicalEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)

Abstract:In

view

of

the

intelligentization

of

coal

mine

roadway

excavation,

this

paper

discusses

the

current

development

status

of

four

major

categories

of

intelligent

fast

excavation

equipment,

including

continuous

mining

machine,

excavation

and

anchor

machine,

full-section

excavation

system,

and

anchor

excavation

mach