成果简介： 大断面智能快速掘进系统以支护为核心，突破新型钻锚一体化锚杆、“一键打 锚杆”、巷道表面智能喷涂等关键技术与材料，研发巷道围岩变形实时监测技术， 研制智能化掘锚一体机截割、运输、除尘、控制等先进技术与装备。 技术性能方面，针对传统锚杆支护施工流程繁琐、自动化程度低等问题，提出 钻锚一体化锚杆成套解决方案，在行业内首次实现了锚杆自动化支护作业，针对井 下金属网安装用人多、效率低等问题，提出喷涂护表支护方案，有效地解决了井下 铺网、联网的难题，针对现有巷道变形监测缺失开发出巷道随掘变形动态监测系统， 首次实现了巷道变形动态监测。 经济效益方面，相比于传统装备制造成本增加不超过 10%；相比于同等力学性 能的传统支护材料生产成本上升不超过 20%。同等条件下，可提高巷道掘进速度 20%，减少掘进单班作业人员 30%，从而降低人工成本 42%，大幅减少了巷道掘进工 作面恶劣环境下的作业人员，显著提高了煤矿巷道掘进的安全度。 该项目研发的煤巷智能化快速成巷成套装备，实现掘进支护平行作业，提高支 护工艺的自动化程度，缩短支护用时，大幅提高成巷速度，缓解了采掘接续紧张，提高了煤炭生产效率，有利于煤矿科学产能的进一步提高，经济效益十分显著。 主要创新点： （1）钻锚一体化新型锚杆支护材料、工艺、装备及技术 针对现有锚杆施工工艺复杂，难以实现自动化作业的问题，研发出钻锚一体化 锚杆，将传统的锚杆施工 6 道工序简化为 1 道工序，实现钻孔、锚固、预紧一体化 自动施工作业。研制的钻锚一体化锚杆承载力达到 260kN，具备良好的力学性能。 基于钻锚一体化新型锚杆，研制出钻锚一体化支护自动施工系统，包括：钻锚 一体化钻臂、钻箱、锚杆仓、锚固剂泵注系统、“一键打锚杆”智能化控制系统等， 施工装备可实现锚杆支护自动化作业，单根锚杆作业时间由原来 5～6 min 缩短为 3 min，效率比传统设备提高近 1 倍。研制的锚杆仓具备 8 个工位，可一次装载 8 根锚杆。 （2）喷涂支护材料与系统研发 针对金属网铺联网用人多的问题，研发出新型矿用高性能喷涂材料，研发的材 料具备良好的力学性能和安全性能，可以用于巷道表面喷涂支护，替代金属网，实 现自动化主动护表支护。开发出可快速灌装的上料机构，研发出物料高配比精度的 泵送及控制系统，研发出大流量节拍适应性的泵送系统，最终形成随掘围岩快速喷 涂的泵送系统。 根据掘进工作面围岩空间结构及设备空间布置情况，研制出与掘锚一体机适配 的掘进工作面围岩快速覆盖喷涂模块。开展掘进工作面空间合理覆盖范围的喷头设 计及布置，开发出具备 6 个关节自由度的液压喷涂机械臂、带清洗功能的喷枪、自 动化喷涂泵，形成了巷道表面高效自动化喷涂系统。 （3）巷道随掘变形动态监测系统 开发出能实时在线监测的巷道随掘变形动态监测系统，实现两帮和顶板相对变 形量的实时监测，用于判断顶板的相对下沉量及两帮移近量，为掘进工作面安全预 警提供了数据支撑，并可根据该数据的实时反馈，为掘进工作面支护参数的动态调 整提供支持。