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华阳一矿快速智能掘进月最高进尺641m，工效提升2~3倍
智矿新疆-018
矿山基本情况
矿山名称：华阳一矿
所属公司：山西华阳集团新能股份有限公司
成立时间：1956年7月
项目区位：山西省阳泉市沁水煤田北部
项目指标：华阳一矿占地面积为83.6平方公里，资源总量为7.3亿吨，可开采储量为4.35亿吨，核定生产能力为850万吨/年。
图1 华阳一矿鸟瞰图
主要建设内容
（一）智能化快速掘进系统构成
华阳一矿 81405 高抽巷运用 EQS-3000 型全断面岩巷盾构机顺利实现截割和装载一体，矸石经刀盘中心的溜渣槽，落到一运皮带机、二运皮带机，后经高抽巷 DJS80/20/2×160 型高强度皮带机运输，再经采区 2 部皮带机转载至充填巷立眼。立眼安装 P-90B 型耙岩机将矸石转载至 DJS80/2×55 型可伸缩皮带机，至HDJA00 型充填抛矸上料机和 TCJ-D80/30/67 型抛矸机，实现井下就地充填。
图2 81405高抽巷智能化快速掘进系统构成
（二）创新完善运输排矸系统
考虑盾构机渣石较碎和含水量大的实际，为避免渣石成泥糊状造成运输难题，选择在采区口施工一条大断面充填巷，巷道实际施工长度 750m，沿 15#煤层顶板掘进，净宽 6.0m，净高 5.0m，净断面 30 ㎡，设计充设计充填体积 20000m³，经测算基本满足 81405 高抽巷掘进矸石量。
（三）智能化快速掘进系统实现的具体目标
建立以集中控制系统为核心，利用井下环网和光纤将井下数据上传至地面工控机和安全管控平台，实现盾构机、动力馈电分路开关、皮带变频开关、局扇变频开关、风专馈电分路开关的工况显示及远程控制启停、故障诊断、数据监测、各系统风、水用量统计。并增加热释传感装置具备危险区域人员接近识别与报警功能。
图3 智能掘进综合管控中心
图4 TBM远程控制
图5 TBM自主导航
（四）设备运行优势
一是 EQS-3000 型全断面岩巷盾构机集智能导向、远程监控、多级保护、应急防护、故障诊断、趋势预警、精准支护、连续排矸数字化、自动化、智能化系统于一体。
二是综合运用撑紧系统、推进系统、截割系统等多种传感器，同时对关键位置实时在线监测，避免发生机械损伤和人员伤害事故。
三是支护工人通过遥控器操控机载液压型锚杆钻机进行支护，可实时调整锚杆钻机在盾构机上的位置，保证钎杆或锚杆与钻孔始终重合，保障支护的连续性。
四是采用多级皮带运输方式排矸，减少皮带延伸量，并配备用液压绞车，用于移动机尾。
五是盾构机配备多种保护装置，实现盾构主控室集中控制启停，可实现连续运输和无人值守。
图6 TBM结构图
图7 TBM全断面盾构机
技术特点及先进性
一是掘进效率高。盾构机通过在 81405 高抽巷的成功应用，单日最高进尺完成 51m，刷新了全国同类巷道最高生产纪录，月最高进尺完成 641m，平均班进10.13m，最高班进 28.2m，改写集团公司岩巷月进历史，单进水平是原来的 3~5倍，工效也是原工艺的 2~3 倍。
二是机械化、成套化、智能化程度高。盾构机实现截割、装运、支护工艺的全部机械化、连续化作业，且有自动作业、调整、监控的信息化和智能化模式。
三是安全性高。通过刀盘截割、护盾临时支护，人员在永久支护下作业，具有较高的安全性。
四是支护成本低。巷道断面为圆形，且成型质量好，围岩破坏少，现场锚杆布置数量少，支护成本大大降低。
图8 巷道断面布置及支护图
智能化建设成效
一是盾构机实现机械化破岩，破岩速度快，工作面粉尘少，只需 1 人操作完成作业，2m 循环用时 1h。
二是盾构机巷道顶板支护简单，顶帮锚杆数量少、支护强度小，单排用仅 20min，平均每米材料成本 300 元，支护成本不到原来的三分之一。
三是盾构机永久支护采用盾体后掘锚平台机载式钻机进行，实现了机械化施工和截割平行作业。
来源@全国煤矿智能化建设典型案例汇编（2023年）
智能矿山杂志
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