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文章来源：《智能矿山》2023年第4期“视角·观点”专栏作者简介：惠兴田，教授作者单位：西安科技大学；山西运城职业技术大学引用格式：惠兴田.煤矿掘进科学的思考[J].智能矿山，2023，4（4）：14-19.

煤炭行业自古以来都益阳保定防爆卷帘门是技术传统技术传统的典型特征是：一方面是在原有技术基础上的不断改进、不断创新；另一方面是规程规范标准的坚定执行者、守护者这种对技术传统的守护体现在部分生产经营者对新技术、新工艺应用的不信任。

20世纪锚固技术出现后部分煤矿技术管理者对锚杆技术提出的质疑是“矿井的矿压能大到把组合工字钢压成‘麻花’，用1根锚杆怎么可能承受住这么大的矿压？”21世纪的疑问又演变成了“你在什么地方用过，是否成熟？”。

这些都是技术传统的后遗症和受害者，问题的关键在于对科学的理解和对现行制度的执行，很多时候不知道规程规范不仅应来自以往的经验，更应是基于科学理论的目前，煤矿掘进设备的开发正在经历着从制造向创造转变的关键时期。益阳保定防爆卷帘门

01 采掘技术的差距“综掘”和“综采”在20世纪中后期作为实现煤矿工业化的标杆让很多人充满了憧憬半个世纪后，综采愿望实现且正在朝着智能方向快速发展，而综合机械化掘进似乎还是一种幻想目前，“快掘系统”也只是在坚硬顶板情况下，努力从半机械化向机械化方向艰难迈进，掘进施工离全机械化还有很大的差距，与自动化和智能化尚有一定距离。

我们应该思考一个现实：一个数百米长的采煤工作面放置了数百架支架、溜槽、数千根高压管线，还有采煤机与转载机和运输系统的动态相连等，如此复杂多变的系统都能够有条不紊地按照人的意愿关联工作，为何只有5 m宽度的掘进工作面设备的自动化，能让专家们束手无策？

应该清楚地认识到：智能化的基础益阳保定防爆卷帘门是全自动化，全自动化的基础是全机械化但目前煤矿掘进工作面还处在半机械化水平与综采工作面装备的智能化相比，掘进技术举步维艰的现状不是机械设计与制造水平问题，而是掘进装备工艺科学尚未研究透彻。

02 技术传统的视力限界在以往掘进工作面全面采用爆破落煤、人工装岩和架棚支护的时候，悬臂式掘进机（图1）在20世纪中期诞生并显示出了超前的先进性悬臂式掘进机淘汰落后的爆破掘进，然而，在锚杆支护技术应用到煤矿动压巷道后，很少有人注意到该设备的本质问题。

对于后来加入掘进机制造的后来者，几乎不知道悬臂式掘进机诞生时就没有推行锚杆支护巷道这样的事实，认为纵轴悬臂式掘进机用在煤矿巷道掘进是理所当然的

图1 悬臂式掘进机掘益阳保定防爆卷帘门进设备制造行业可以随时捕捉到巷道掘进工艺的变化，并根据巷道支护技术对掘进装备作出很多技术更新研究者从20世纪中后期出现锚杆支护技术不久，便很快设计出了锚网支护的临时支护（图2），且在后来设计并研制了很多款式的临时支护和机载锚杆钻机（图3）。

虽然奋斗了几十年且现在还有几个厂家在努力实现在悬臂式掘进机上增加锚杆支护装置，市场上也有一些客户接受了这种装备，但这种装备的嫁接方式实用效果却并不理想的

图2 20世纪早期的临时支护

图3 机载支护装置世界上先进煤机企业在2 0世纪后期就研究出了适合锚固技术巷道的掘锚一体机，山特维克（Sandvik）和久益（Joy）的几款全断面横轴掘锚机型同时期引进我国，早期引益阳保定防爆卷帘门

图4 山特维克ABM20机型

图5 久益12CM 机型当掘进机+锚杆机时代发展到全面网络化智能化的前夜，煤机行业将全断面横轴掘锚机型匹配了二次三次支护和超长的后配套称之为智能快掘系统（图6），并很快在陕北侏罗纪煤田良好顶板煤层应用成功。

但是，快掘设备在围岩完整性一般的情况下应用得并不成功

图6 全断面横轴掘进机配套锚杆台车上述分析说明，不论是掘进机+锚杆机，还是一体的掘锚机，都只能适应个别条件较好的围岩而没有广泛的普益阳保定防爆卷帘门适性我们应该思考：尽管在掘进装备的研制上获得了一定的成果，但全国80%的煤矿没有合适的掘进机可选择。

03 顺应市场的快速掘进煤矿采掘失调，掘进速度无法满足回采需求是煤矿采掘失调的普遍问题快掘设备目前有3种主流掘锚设备和1种配套方案，第1种是在传统的悬臂式掘进机上安装临时支护和钻机的（图3、图7）；第2种是利用现有悬臂式掘进机机架改变切削部为基础的掘锚一体机（图4、图5）；第3种是采用全刀盘全断面掘进机匹配各种钻装运（图8）。

图7 悬臂式掘进机为基础的掘锚机

图8 全刀盘全断面掘锚机组在现有掘进机上增加临时支护和钻锚设备的第1种做法，是一种理所当然的技术传统惯性思维，也确实有效果但问题是顾此失彼，益阳保定防爆卷帘门辅助占据了主导地位，其副作用可能大于益处；第2种全断面横轴掘锚机的宽横轴大幅减少了空顶距，可以将钻机移近到掘进工作面最近位置，并且切割臂独立移动的设计可实现掘锚平行作业，这很大程度上符合完整顶板巷道施工；第3种是设计一组全断面切割刀盘，但切割功率的增加与切割能力并不成正比增长。

后来出现的快掘系统的配套（图9）是充分利用顶板的完整性，将支护分为前后几组就可以实现多台钻机同时作业科学分析并实践证明这些快掘装备的技术进步在坚硬顶板情况下十分有效，但依旧无法适应全国大部分的市场需要

图9 快掘系统的配套04 机械制造的思维局限很多装备制造企业没有掘进工艺师，或是认为聘请几个有数十年现场工作经验的工程技术益阳保定防爆卷帘门人员作为技术支持，就可以大规模投入研发实际上，掘进工艺与机械设计是不同的2个专业领域，不是将2个专业人员放在一起这样简单组合就可以解决问题的。

其中保定快速卷帘门的卷筒采用优质高精度钢管加工，确保卷筒高速卷动时动平衡，导轨有冷轧钢板表面喷塑，不锈钢和铝合金三种材料供用户选择，保定门帘选用国产PVC帘布或进口PVC帘布经过先进的高频热胶设备胶合而成。

可能是因为掘进施工一眼就能看懂全过程的缘故，很多机械设计师在煤矿井下跟几个班就认为掌握了掘进施工的内涵，这种误导使得设计按照人的行为设计机器，例如在掘进机上增加临时支护和锚杆钻机的做法就是以人的动机为代表。

另一种科学误区是将“看见”视为“发现”现有的TBM和煤益阳保定防爆卷帘门矿盾构掘进机的出现就是这类问题的具体体现围岩暴露会失稳，采用盾构是正确的方案，而盾构法适应于松软土层的能力推测为适应破碎围岩的错误没有提前预警，对于以全方位挤压防护针对松软土层刚好满足挤压密实的稳定性，这一事实并不是一个初入门岩土行业的人可以理解的。

05 装备制造的益阳保定防爆卷帘门临时支护掘进装备制造本来是与工艺参数、围岩地质、矿压和支护材料相关联的系统工程，一般装备制造只要掌握了临时支护的基本属性才可以有很好的实用效果目前，掘进设备针对临时支护处理的基础科学都是基于围岩顶板稳定状态下进行考量的。

在这种情况下，人们往往会被看似坚固的围岩所欺骗，总是在不确定的危险概率下进行施工；因为，再稳定的围岩都有不可预测性的地质构造所以，目前的快益阳保定防爆卷帘门速掘进装备的本质安全型只是针对人员，而不是针对施工全过程；二是把围岩看成暴露就会失稳的盾构支护。

我们更应该知道，煤炭系统每年有上万千米煤巷掘进工程量，绝大多数矿井都属于难确定的不稳定围岩益阳保定防爆卷帘门

因此，针对一般地层条件的本质安全型煤巷机械化快速掘进成套装备的研制，可以作为煤矿掘进装备制造商和煤炭采掘专业院所下一步联合主攻和研究的方向06 画蛇添足的机械思维在悬臂式掘进机上增加临时支护和锚杆钻机是画蛇添足的典型代表，因为没有从掘进科学层面研究掘进装备结构，在本来就不属于锚杆支护巷道使用的设备上，不断修改得不到预期结果是必然的。

还有一个错误是跟风想制造机器人我们应该清楚地知道，本来机器干活的能力就比人的强，为什么要制造机器人？举个例子，城市街道人行道上抬头可见的摄像头，益阳保定防爆卷帘门联想起人脸识别、语音识别、人工智能与摄像头的耦合一个摄像头就具备了超越人类的强大记忆力、综合判断分析能力、随时原景还原能力。

所以，矿山巷道掘进造好机器就足够了（图10）

图10 掘锚机机械设计的基本要素是掌握现场施工工艺方法然而，目前我国巷道掘进施工几乎都是采用悬臂式掘进机切割破煤＋人工铺网钻眼的机械化辅助施工方法于是，机械设计就会想办法把人工劳动变成机械化工作比如，人工铺网的机械施工方案就是这样的典型体现。

当这种以人的行为设计的铺网系统，投入运营时才发现，人们在搬运网片过程中的复杂行为远不是机械设计师所能想到的这样的铺网装置不但起不到替换人力的作用，反而造成工作面的很多不方便07 智能掘进的思益阳保定防爆卷帘门考近年来煤矿智能化进程加速推进，机械化换人、自动化减人、智能化高效正深入煤矿生产。

08 快速掘进目标的实现途径煤矿采掘失调，掘进速度不能满足回采需求是普遍问题，也是长期以来很难解决的问题，益阳保定防爆卷帘门差不多每个矿井都希望快速掘进在科学上“快速”是一个没有意义的词句，因为今天的快可能是明天的慢，也许你的快掘设备一出厂就已经成为别人的慢速掘进设备。

所以，针对掘进需要的快，科学的方法是研究掘进的应用环境和机械的本能，把工艺参数、围岩地质、矿压和支护材料相关联去设计机械装备方案，让掘进装备与工程融合达到最理想效率纵观市场，掘进装备的需求很大，而且很多装备制造厂都在积极开发制造。

从科学角度出发就会发现，快速掘进，智能构件比比皆是；但我们缺乏的是机械化和全机械化，而不是智能化显然，机器制造厂没有找到合适的方案，对此有以下2点原因：（1）拼实力不如拼水平掘锚系统的组成方案，目前各厂家都是采用掘锚机临时支益阳保定防爆卷帘门

市场上也有针对破碎围岩的煤巷盾构机型，经过反复仔细研究发现，其设计理念没有完全理解“盾”在生产过程的作用，这种背驰掘进科学的形式上的“盾”达不到效果是必然的造成现阶段困局的是一边在大力宣传快掘设备不断突破而且能力无限，另一边在80%的巷道掘进市场上还没有合适的掘进机可供选择。

从事煤矿掘进装备设计的机械专业人员对煤益阳保定防爆卷帘门矿巷道掘进的了解已经到了瓶颈期，缺乏井下采掘一线的长期历练经历，用“看见”“替代”“发现”误导了设计思路；还有用机器替代人的理念一直被误解其实我们更应该知道机器本来就比人厉害，而不用想办法把机器做成机器人，让掘进技术及工艺研究者领航掘进装备设计可能是突破问题的关键。

（2）掘进装备不能脱离支护工艺参数去孤军作战基本上机械装备制造厂都一致地期益阳保定防爆卷帘门望把机器制造成高集成度，以便显示自身制造水平和单元设备的集成能力，但对于巷道掘进装备来说，脱离围岩本质和实际去加工围岩是人工干活的技术传统惯性思维的延续。

煤巷掘进装备研制需要正视的一个问题是：支护结构参数、支护材料、掘进工艺、装备性能这4个要素是相互牵连的现有市面煤巷快掘装备都是4个要素各自为政，例如：支护设计按照力学计算是矿方的事，这种设计往往会出现研制的四臂锚杆钻机需要完成5个顶锚孔的任务，一次推进行程2m的钻机去干2.1m的孔深的锚杆等诸多不匹配。

上述4个要素不匹配及耦合的煤巷快掘装备无法发挥出高效率因此，设计煤巷掘进装备需把支护作为系统基础，应首先研究支护结构参数、掘进工艺及支护材料，益阳保定防爆卷帘门在此基础上，再进行快掘机械装备的研制及优化，这是煤巷掘进装备科学化无法绕过的问题。

09 研发战略需要突破传统煤炭装备制造企业历来把掘进装备机械化问题归结到机电专业上，而采掘装备的研制又需对采矿、矿建、地质、瓦斯、煤尘、通风等矿业基础学科研究的基础和技术进行融合单一的由机械专业一统天下，已经让装备制造到了瓶颈期。

另外，采矿行业具有相对封闭、安全生产责任压力大等特点，更习惯在国内外市场寻找成熟的装备，很少有矿方愿意花时间去寻找设备制造商定制自己需要的设备这一点在各自专业独立对等的原则上表现尤为突出，也就是说本专业只解决自己领域的事情，各自独立工作。

通过回顾历史、研究历史我们发现了掘进装备一次技术路益阳保定防爆卷帘门径改变给掘进带来了巨大变化，往往重大突破都是跨专业、跨领域研究的结果，有些甚至就是现场工作人员的一个施工习惯影响的结果，也有很多成功的典范是起始于专业，成就于非专业。

所以，制造单位首先要有勇气承认自己发展的瓶颈，更应该寻求那些能够推翻他们现有技术的非专业人士由于行业的特殊性，专业技术人员已经习惯遵规守矩，更喜欢在现有技术基础上研究技术一般情况下，这种在原有技术基础上的不断开发研究，永远难以超越首创者，更不可能有重要突破。

益阳保定防爆卷帘门设计与制造专业才能作出装备顶层方案的正确方向。

现在的装备研发都是用听取各方面专家的意见，而不是顶层方案设计环节这种表面上看起来跨学科、跨领域造成今天煤炭行业快掘装备与现场条件不能全面应对不适应，与我们对单一专业学科的过分依赖与狭隘的发展观不无关系，我们不要以尊重权威、尊重专家来替代尊重知识。

重要的突破是交叉学科的基础理论与科学技术相支撑，与机械设计制造的工匠精神融合掘进装备的出路在于各专业的深度融合中国制造向中国创造转换的前提是掘进科学研究的先行，掘进科学的新发现是制造向创造转变的基础；中国速度向中国质量转变的关键是技术先行，现有装备的本质安全情况下开发本质高效技术是基础；中国产品向中国品牌转益阳保定防爆卷帘门变的根本在于科学领先、技术先进和质量可靠三者的共鸣。

希望掘进装备研发成为践行3个转变的榜样

密封保定快速卷帘门|性能特点 高密封性:摒弃了传统的密封胶条及毛刷密封系统,使用小圆柱拉链嵌入凹槽轨道,保定门帘拉链与导轨紧密的结合,消除缝隙的产生在设计上实现了真正意义的密封,杜绝了厂房内外的流入和流出,减少热量的损失。★结构简洁:导轨紧凑,升降过程摆动范围小（无毛刷，内胆）运行平稳。外观：防灰尘结构设计,易清洁，紧凑的门框结构，占用空间小，以及易损部件少，整门经久耐用。安全：标配安全光电,和无线安全底边（选配交叉对射的安全光栅），高速运行下也不会有安全隐患。控制系统：IPM驱动板，逻辑板，以及液晶显示系统,带益阳保定防爆卷帘门