·吳 淼
煤礦智能化是適應現代工業技術革命發展趨勢、保障國家能源安全、實現煤炭工業高質量發展的核心技術支撐。我國約有90%的煤炭資源以井工方式開采,井下開采的首先工序是掘挖出地下運輸和通風巷道,必須做到“采掘并重,掘進先行”。當前,巷道掘進的智能化進展落后于采煤,出現嚴重的采掘進度失衡、井下作業人員依然很多的局面。目前,我國煤礦每年巷道掘進量超過12 000 km,綜掘工作面掘進班組作業人員20萬~30萬人。因此,快速智能掘進技術對于煤礦安全生產的減人增安提效具有重要意義,也是我國煤礦智能化發展的主要方向。
“十三五”以來,在國家相關政策的大力支持下,巷道掘進理論、技術、裝備等方面的相關研究已取得較多成果:研發的智能掘進成套裝備實現了掘進、支護、運輸并行連續作業,并實現了遠程監測監控,有效提高了掘進效率和自動化程度;制造了大功率全斷面自動截割成形遠控掘進機;發明了掘、支、運“三位一體”巷道掘進方法。然而,較之我國智能化綜采工作面的發展成效,智能化掘進技術發展水平明顯滯后,效率低下,致使煤炭開采過程中“采掘矛盾”日益突出,隨著對于智能掘進快速、安全、高效的要求越來越高,掘-支-錨群體設備協同控制方法的理論與技術瓶頸仍然尚待突破。面向快速智能掘進所需的工藝與裝備需求,重點開展掘進、支護、鉆錨機器人化新裝備創新研究,創建掘進并行作業工藝,優化多機協同控制策略;研究高應力與快速掘進擾動下巷道圍巖應力變化與臨時支護裝備之間的耦合機理以及圍巖控制技術,創新復雜條件下智能快掘臨時支護理論與智能調控方法,是今后快速智能掘進技術的重點攻關方向。
針對掘進智能化發展理念不清晰,裝備智能化不完備、相關標準與規范缺失、支撐理論與關鍵技術研究嚴重不足等問題,亟需深化理論研究、創新先進工藝、攻克關鍵技術、研發智能化裝備,推動智能化掘進快速健康發展,滿足煤炭智能化開采的需求。
為此,《煤炭學報》特別組織策劃“煤礦快速智能掘進理論與技術”專題,專題自征稿發布以來,受到了煤炭科技界同仁的高度關注。專題共收到來稿80余篇,最終錄用13篇,緊緊圍繞以下12個方向展開,即:① 掘進超前探測先進理論與技術;② 掘進協同工藝先進理論與技術;③ 智能化掘進導航定位理論與技術;④ 智能化掘進糾偏定向理論與技術;⑤ 掘進截割鉆進裝備先進理論與技術;⑥ 掘進巷道錨護先進理論與技術;⑦ 掘進臨時支護先進理論與技術;⑧ 掘進通風抑塵先進理論與技術;⑨ 連采機,掘錨一體機關鍵理論與技術;⑩ 巖巷快速掘進理論與技術;智能化盾構機掘進理論與技術;掘進機器人理論與技術。
希望借助于專題的出版,深入交流煤礦快速智能掘進新理論、新工藝和新技術,探討新標準、新規范,創新先進掘進工藝、攻克關鍵掘進技術、研發快速智能化掘進新裝備,推動智能掘進快速健康發展。
在專題刊出之際,衷心感謝各位專家學者的大力支持,特別感謝各位評審專家認真細致的審閱并提出的中肯意見,以及《煤炭學報》編輯部為本專題的策劃、評審和出版所付出的辛勤工作。