快掘系统中电气传动智能化改造与应用.pdfVIP

要能源。我国煤炭开采技术的发展经历了从上世纪80年代人工炮采、到本世纪

机械化开采、再到2010年综合机械化作业的提出，目前正逐步向自动化采煤及

智能化开采方向迈进。快掘系统通过采用掘、支、运平行推进的运行方式解决了

传统掘进工艺中存在的截割效率低、支护效率低、运输效率低、工序均衡性差、

辅助作业环节多和人机与环境不协调等问题，但与地面设备相比，仍存在设备智

能化程度低、系统集成化欠缺和人员安全保障等问题。王国法院士指出，未来煤

矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。《国家能源集团煤炭产业“十

四五”发展规划》也明确提出要深度融合智慧技术，全面推进煤矿智能化建设。

第一套快掘系统于2013年1月25日安装在神东煤炭集团下属的大柳塔煤矿，并

于2013年2月6日开始试生产。该快掘系统累计掘进巷道15362m，其中日最高

进尺102m，月最高进尺2514m。快掘系统的配套与应用，一方面缓解了煤矿企业

日益失衡的产能收益比，降本增效显著；另一方面，解决了传统开采工艺中的重

复作业等弊端。快掘系统采用掘、支、运平行作业，合理支护，优化人机配合，

极大改善了工人工作面环境，保障了煤矿安全生产。快掘系统经过十余年的发展，

由中煤科工集团太原研究院研制的以掘锚一体机为龙头的快掘系统创造了煤巷

月进尺3088米的世界纪录。随着人工智能和传感器技术的发展，快掘系统一方

面由厂家更新迭代，另一方面针对现存快掘系统，煤矿企业联合厂家结合设备实

际使用环境对快掘系统进行了智能化改造升级，提高了设备智能化水平，打造了

智能化矿山建设。近年来，国能集团、中煤能集团、晋能集团、陕煤集团等超大

型煤炭企业均启动快掘系统智能化改造与建设，在减少下井人员、提升安全生产

水平和产能提升方面取得了一系列成果。在煤矿智能化背景下，本文通过对快掘

系统的研究，剖析现有快掘系统电气传动装置智能化改造方向，并结合现有改造

应用，浅谈快掘系统电气传动当前与未来智能化改造方法及应用。

1快掘系统

传统掘进工艺中，开采效率低，开采后支护衔接不匹配；临时支护需要人工辅助

完成，工序劳动强度高；运煤效率低，转接传送带距离短易撒煤；所有工作衔接

均需要人员参与，并且繁琐复杂。快掘系统针对传统开采工艺弊端提出了以空间

换时间的概念，通过掘、支、运平行作业来实现掘进工艺的平衡。快掘系统主要

由掘锚一体机、锚护转载破碎机、连续运输系统等设备构成，如图1所示。掘锚

解、运输，释放了掘锚机工作潜能。连续运输系统可提升运煤效率。快掘系统施

工循环共分为7步，依次是截割、降临时支护、收稳定靴、推进、铺网、开启升

临时支护和稳定靴、联网、永久支护，该系统解决了传统掘进中运输和锚护不匹

配制约矿井成巷效率的问题。

图1快掘系统结构示意图

1.1掘锚一体机

掘锚一体机是煤矿行业中一种用来进行井下巷道掘进和支护的机械设备，如图2

所示。它能够完成边掘进边支护的一体化工作，属于集成装备。构成掘锚一体机

的结构主要包括龙门机架、钻臂系统、延伸机构、TRS临时支撑系统及液压传动

系统。

掘锚一体机能够有效解决因为锚杆支护所导致的掘进速度下降问题，该设备是掘

进机和锚杆机的有机结合，能够完成两种设备的一体操作，实现共同作业目标，

提高了工作效率。掘锚机的应用基础是掘锚一体化技术，这项技术能够使掘进和

锚护一起作业。掘锚一体机操作方便简单，作业能力强，设备在提高煤矿作业效

率的同时，还可以防止煤矿工作人员在作业时因过度劳累或其他原因导致的问题。

以掘锚一体化技术为基础的掘锚一体机，能够缩小空顶距离，保证空顶距离在规

定范围之内。此外，掘锚一体机能够在井下作业范围内安装防尘通风系统。

图2掘锚一体机

1.2锚护转载破碎一体机

履带式锚护转载破碎机如图3所示，是快掘系统中