陕煤曹家滩：智能快速掘进在智能化煤矿体系建设中的实践

曹家滩公司先后被中国煤炭工业协会、煤炭工业陕西建设工程质量监督中心评为煤炭工业两化融合优秀项目、煤炭行业优质工程。矿井通过国家一级安全生产标准化煤矿、陕西省智能化示范煤矿验收，2020年11月被国家部委列为国家首批智能化示范煤矿创建单位，2021年5月被评为国家首个“数字创新体验中心示范单位”。2021年6月，曹家滩煤矿快速掘进关键技术与装备研究项目经中国煤炭工业协会鉴定达到国际领先水平。

一、智能化煤矿体系建设概况

曹家滩公司从自身实际出发，结合国家智能化煤矿建设最新标准，始终坚持创新发展理念，持续加大智慧矿山建设，推动生产模式“智能化、实时化、少人化、无人化”深刻变革，通过信息技术及数据融合分析，实现子系统间的融合联动，构建全面感知、实时互联、自主学习、动态预测、科学决策、协同控制的智能信息系统，为实现煤矿资源智慧开采、智能运输、安全自主保障以及智能化经营管理等全流程透明管理提供核心技术支撑。

（1）三维地质透明矿山建设。曹家滩公司结合网络技术、地理信息系统技术、虚拟现实技术等的广泛应用，通过地质钻探测量、数字影像、地形图等各类数据动态采集更新，建立了完整的工业广场、地形地貌三维场景，构建了包含复杂构造的高精度三维地质模型，以精细探查感知技术、地质三维建模技术为支撑，实现了岩土层的可视化和地质构造的精准预测，完成了矿井地质透明化开采管理的变革提升。

（2）智能化综放工作面建设。依托万兆以太网络、大数据分析和处理，基于国际一流电液控制平台，首创性地编制了采煤机智能割煤程序表，实现了采煤机程序自动割煤、支架自动跟机移架、刮板输送机自动调直、泵站自适应变频控制、地面远程集控操作、视频自动跟机切换等功能。实现工作面单班9人常态化作业，有效地解决了传统综采一线职工作业环境恶劣、体力劳动繁重、自动化程度较低等问题。

（3）智能化快掘工作面建设。智能快速掘锚成套装备实现了掘、支、运同步，形成了“曹家滩智能快掘工法”，具备了一键启停、智能铺网、智能钻锚、皮带自延、自动摊铺等智能化操作系统，形成具有曹家滩特色的智能快掘技术体系，实现了掘进的快速化、智能化、少人化。

（4）主煤流运输系统建设。通过完善主运输系统中各部带式输送机及工作面三机的数据关联、融合及分析，同时结合智能AI识别功能，在原有系统8大保护的基础上，实现自采煤工作面到智能装车的全煤流系统顺逆一键启停、带式输送机煤量智能视频监测、异物识别、人员越界报警及采运量协同管控等功能，实现了带式输送机间灵活运转调度。同时原煤流系统启动时间最高由30min以上减少到10min以下，全年可节省电量4.6×10kW·h以上，达到整个煤流系统自动调速、智能联动，最大限度实现了煤流系统安全高效运行。

（5）智能供电系统建设。通过先进的传感技术、设备管理、控制方法以及决策支持系统技术的应用，整合矿井中央变电所、盘区变电所、110kV变电所、地面10kV变电所，实现了全矿井供电的集中控制。通过各个供电系统设备运行基础数据、视频摄像、操作及记录等数据的实时监测，结合大数据、云计算等高新技术手段，实现了在线诊断、趋势分析、提前预警等功能，从而达到了全矿电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好等目标。

（6）智能排水系统建设。智能排水监控系统基于设备状态、水仓水位、排水瞬时流量等信息实时监测，通过设备自动启停和主备自主轮换，实现排水无人值守、自动运行和自我诊断。系统对设备运行状态及运行过程进行自动检测与自动控制，可有效节约能源消耗、降低劳动强度、减少人力成本。

（7）智能通风系统建设。智能通风系统实现了在矿井含尘、潮湿、气流脉动的恶劣环境下，通风机性能在线监测和现场设备远程控制。同时，建立三维通风解算模型，结合生产现场实际情况，分析所有巷道风量变化情况，指导调度指挥中心人员远程调整主要通风机、局部通风机、风门等设备设施。

（8）智能辅助运输系统建设。辅助运输系统通过5G融合通信技术（5G+WiFi）全覆盖，迅速定位人员和车辆。同时运用物联网、GIS、云计算等新技术提供后台系统支撑，基于“一张图”的人员、车辆等位置服务，开发了井下版“滴滴打车”手机APP，实现在井上下任意地点网上约车，有效降低空驶率，最大化节省司乘双方时间，有效整合资源，提升效益。同时以安全生产的设备管理和物资调运为主线，以井下智能辅助运输系统为基础，实现设备备品备件等各项物资的全过程科学调度，有效提高设备运输和维保效率。

（9）岗位无人化系统建设。开展机器人替代巡检的技术应用研究，在矿井主排水泵房、变电所、大巷带式输送机等岗位配备了巡检机器人，通过与原有监控系统的融合联动、智能分析决策，实现了无人值守、有人巡查、机器人巡检，有效降低了工作风险，提高了安全系数，达到了智能预知、超前预防的效果。

（10）智能监控系统建设。建立了统一的智能监控中心，横向全面集成安全生产相关系统，实现了融合分析与实时研判，纵向贯通采煤、掘进、运输、供电、通风、排水等智能化系统；并构建了全国首个无纸化安全“双预控”系统，绘制了井下GIS四色风险分布图，实现了班前安全确认、零点行动、风险辨识、隐患登记、“三违”管理、带班走动式安全巡查等安全工作的在线电子化管理，大幅提升了安全闭环管理效率。

（1）人员入井智能安检平台建设。井口综合安检系统利用虹膜技术的唯一性、排他性、稳定性及非接触采集等技术特点，实现了入井人员酒精检测、安全知识测试、人员定位卡识别、证件到期提醒、违禁物品检测等功能。

（2）智能化选煤厂管理平台建设。“选煤AI超脑平台”，将先进的传感监测、大数据、人工智能、物联网、云计算等新兴技术深度融合到复杂选煤工艺生产过程，实现了全域感知、全局协同、全线智能。

（3）煤炭智能运销管控平台建设。智能运销系统采用RFID射频、红外监控、视频采集、自动化控制等技术，实现车辆进厂自动识别、自动排队、自动称重、无人化自动装车、运输全过程智能化管控，汽车装运时间由原来的5min减少到2min，单班销售效率提高60%，日销售量由原来的5万t提高到6.5万t。

（4）智慧园区管控平台建设。智慧园区管理平台利用现代IT技术物联网、云计算、大数据、数据可视化、人工智能、移动应用等新型数字化技术，整合园区的消防、安防、停车、访客、会议管理、考勤、购物、餐厅等业务系统，实现园区管理数字化、运营可视化、场景智能化、管理精细化。

（5）智慧餐厅管理平台建设。智慧餐厅管理平台，利用大数据、智慧管理等前沿技术，实现了人脸识别、精确称重、无感支付、远程订餐、留样取证、环境监测、AI智能、精确分析八项核心功能，使员工排队就餐时间节省20%，点餐效率提升30%，经营成本平均降低40%，使公司职工在就餐中感受到温馨、方便、快捷。

智能快速掘进作为智能化煤矿体系建设中不可或缺的关键子系统，深刻影响着矿井的生产战略布局，对矿井的智能化进程具有深远的意义。为此，需要对智能快速掘进系统进行深人研究、创新先进工艺、攻克关键技术，实现少人、无人、智能快速掘进作业，推动矿井整体智能化高质量发展。

近几十年来，采煤综合机械化程度由1978年的32.34%提高到2018年的96.1%，但掘进机械化程度仅由14.5%提高至54.1%。掘进工作面月均单进仅为135~200m，其中岩巷掘进速度一般低于100m/月，而煤巷掘进速度一般为200~600m/月。巷道掘进能力及机械化、智能化水平相对综采技术发展缓慢，巷道掘进速度显然不能满足综采推采速度要求，进而导致采掘比例失衡。

曹家滩煤矿作为生产能力1500万t/a的特大型现代化智慧煤矿，现有掘进水平显然不能满足综采工作面快速推进的要求，因此，如何实现大断面煤巷的优质高效掘进，成为曹家滩煤矿亟待解决的主要问题。为解决上述问题，在陕煤集团、陕西煤业、榆北煤业的大力支持下，曹家滩煤矿成立专门科研团队，并与科研单位及院校合作，开展煤巷大断面快速掘进研究。通过研究具有适用性的煤巷快速掘进顶板稳定性机理及主要影响因素，形成基于顶板稳定性的成套支护理论和技术，选择安全实用的支护方法；同时分析影响快速掘进的因素，对掘支各工艺、全要素、全时段关键流程判别，优化制约煤巷掘进速度的瓶颈，确定“以掘定支、掘支平行”为准则的施工工艺及劳动组织；通过快速掘锚成套装备的应用效果实测及优化目标确定，提出整体性装备优化方案，建立健全高效掘进的保障体系、确定经济合理的支护参数以及实用、安全、快速、高效的掘进施工工艺，形成具有曹家滩特色的智能快掘体系，创造了大断面巷道掘进单月单头进尺2020m的掘进新纪录，连续无故障掘进3万m以上，实现了巷道掘进快速、智能、少人的常态化作业，为煤炭行业的煤巷快速掘进提供了“曹家滩方案”。智能快速掘进装备系统图如图1所示。

（1）创新研发出高效自动化支护装置。

锚杆自动化支护装置。通常情况下，支护占巷道成巷时间60%以上，是影响巷道掘进速度的主要因素，且高度依赖人工。为满足快速掘进工作面支护速度要求，创新研制出锚杆自动化支护装置，采用机械抓手灵活切换锚杆和钻杆，钻机自动施工，单根锚杆作业时间由原来5~6min缩短至3.5min以内，一排锚杆施工时间仅需8~10min。

锚索支护实现半自动化。针对目前锚索主要依靠人工手动施工的难题，研制出锚索输送装置，将钻机自动钻孔与锚索自动输送、自动安装结合，实现锚索支护半自动化，大幅提高了支护施工速度，减少了支护施工用人数量。

钻机微调作业平台。受井下地质条件影响，局部巷道可能存在锚杆锚索施工时间变化的问题，为保证该条件下的掘支平行作业，研发了钻机微调作业平台。将目前掘锚机组普遍采用的钻机平台与掘锚台车的硬性连接变为滑移连接，钻机平台前后滑移行程超过0.5m（相邻锚杆锚索间距为0.5m），避免了机身移动对支护施工的影响，实现了锚杆锚索施工时间变化情况下的掘支平行作业。

（2）研发出全断面自适应精准截割系统。

针对掘锚机截割煤层的硬度及厚度变化，通过掏槽油缸位移传感器和大臂倾角传感器实时监测截割位置，建立横竖坐标系，以控制器内置程序完成工序自规划，实现截割头的升刀、进刀、下割、拉底等步骤调整；同时，实时检测截割过程的输出电压、电流参数，控制器自主判断当前煤岩情况并及时匹配最佳的进刀速度和进刀量，实现自动移臂自适应截割，达到截割效率最大化。

（3）研发出“三合一”强力门式临时支架。

针对曹家滩硬煤条件下的截割强烈震动，研发了“三合一”强力门式支架，支撑力由传统临时支护的200kN提高到800kN，强化了空顶区顶板临时支撑，保障了掘进工作面顶板安全；实现了榆神矿区大断面煤巷掘进硬煤截割过程中机身稳定，为掘锚平行创造了有利条件；研发了基于强力门式支架的挡尘装置，有效隔绝了掘进工作面煤尘逸散通道，大幅改善了掘支平行作业环境。达到了强力临时支护、保持机身稳定、隔绝煤尘逸散“三合一”的效果。

（4）研发出基于多数据融合的精准导向定位系统。

研发出由“全站仪+惯导+里程计+测距雷达”组成的多传感器融合的定位导向系统，在掘进过程中获取设备在巷道内的位置和姿态，实时显示掘锚一体机的航向角、俯仰角、滚动角、速度等数据信息，并在行走过程中不断根据传感器的监测数据调整行走方向和行走距离，实现了掘锚一体机位置的连续测量与自主纠偏，精度达到厘米级。

（5）研发出全国首套不停机延伸超长距离连续运输系统。

创新研制出基于自移机尾、自动变频张紧装置、带式输送机架自动延伸装置、储带仓的超长距离连续运输系统，首次实现了一部带式输送机满足6000m巷道掘进运输要求，大幅度减少了用电成本，提高了连续运输的协调性；研制了300m超大容量储带仓，可满足150m连续掘进作业；研制的自移式机尾、自动张紧装置、带式输送机架自动安装装置相结合，加带不占生产时间，停机次数减少2/3，真正实现了6000m带式输送机不停机自动延伸。

（6）研发出“泡沫+水雾对冲+负压”新型高效综合除尘系统。

传统内外喷雾方式掘进工作面粉尘浓度高达100mg/m，是国家标准的25倍，掘支平行作业要求掘进的同时进行锚杆锚索支护，因此对掘进除尘要求极高。为此，研发出“泡沫+水雾对冲+负压”新型高效综合除尘系统，通过泡沫覆盖产尘点、水雾封闭产尘区、负压吸收产尘面，实现从源头到巷道全断面灭尘降尘，井下实测粉尘浓度降低95%以上，达到了国家标准要求，显著改善了施工作业环境，保证了掘支平行作业人员的职业健康。

通过对施工组织及各工序、全要素、全时段测时，采用ECRS方法优化了掘支运全流程作业循环，提出了空间多维度同步支护工艺，将传统的“以掘定支”变为“掘支平行”，建立了“技术、装备、工艺、组织”协同管理体系，形成了快速掘进工法，实现了人机协同、机环协同。

（1）优化工艺组合，实现掘支平行。采用系统工程ECRS优化方法对锚杆支护工艺全流程、全要素、全时段实测用时进行了分析，突破了移机对孔、钻杆搭接、钻杆拆卸、锚索张紧等制约掘进速度的瓶颈流程，将支护作业时间（7~8min）控制在掘锚机破岩时间边界（8~10min）内，实现了大断面煤巷快速掘进的掘支平衡。ECRS分析法主要流程如图2所示。

开展了榆神矿区大断面煤巷快速掘进关键技术与装备的研究与实践，创新研发出由掘锚一体机、门式临时支架、自动化支护装置、不停机延伸超长距离连续运输系统、新型高效综合除尘系统等组成的掘支运一体化平行作业快速掘进成套装备，突破了快速掘进巷道围岩控制关键技术，开发了煤巷快速掘进掘支运平行工艺，形成了榆神矿区大断面煤巷快速掘进关键技术与成套装备。

研究成果在曹家滩煤矿成功应用，掘支运单排循环时间小于10min、最高日进尺101m、平均月进尺1500m、最高月进尺2020m、连续无故障掘进17000m，成巷周期由10个月缩减至4个月，采煤工作面形成周期缩短60%，实现了大断面煤巷快速、安全、高效掘进，解决了榆神矿区高产高效矿井采掘失衡难题。与国内外的巷道掘进技术及装备对比，在装备能力、可靠性、自动化程度、作业工艺、掘进速度、施工人员数量等方面均取得了明显的突破，达到了国际领先水平。该技术与国外同类技术对比见表1。

（1）一项团体标准。《煤矿智能化快速掘进工艺标准》由范围、规范性引用文件、术语与定义、总体要求、工艺流程与要求、快速掘进装备、劳动组织、施工质量检测、通风、防尘、安全防护技术要求、智能化快速掘进工作面分级等部分组成。标准明确了智能快速掘进系统、装备、工艺、工作面分级等概念和范围，指导智能快掘工作面建设工作者规范用语和科学设计。该项标准经中关村空间信息产业技术联盟认定为团体标准，弥补了“十三五”期间智能掘进工作面建设速度快、标准缺失的短板，解决了智能快掘技术推广应用过程中存在的术语、标准、等级划分不统一等问题，对智能快掘的推广应用具有重要的指导意义。

（2）一本快掘专著。《智能快掘工法》创新性地提出了以掘支一体化技术为核心，减量提质围岩强化控制技术、多机协同控制技术、“技术、装备、工艺、组织”耦合系统化管理体系等作为保障，形成技术密集、成套系统化特征，依托新工艺装备实现“探、掘、支、破、运”一体化作业的大断面煤巷智能快速掘进技术，确保大断面煤巷快速、高效、优质、安全施工，为我国全面建成智能化煤矿发展新模式奠定了技术和理论基础，对提升我国煤炭科技的国际竞争力具有重大意义。

曹家滩公司通过对人员、装备、环境、管理等方面进行探索，构建了智能快掘管理体系，即组建一个高素质智能快掘团队、建立“1235”人才培养模式、研发四个高性能快掘及配套辅

助装备、制定一套“人机协同，掘支配合”的快掘工艺、形成三个闭环质量验收标准、构建一套与快掘匹配的“六型六化”特色管理体系。

1）组建智能快掘研究团队

2019年1月，为持续推进智能快掘系统的发展，组建了专业化智能快掘科研团队，现有教授1人，博士生3人，研究生5人，本科生37人，中高级以上技工25人，涵盖了采掘、机电、地测、通风、运输、计算机等方面的科研技术人才，以及机电、掘锚机检修、掘锚机司机、锚杆机司机多工种专业技术人才，形成了立足能源、多学科交叉的人才梯队。团队自成立以来培养出了全国技术能手、陕煤劳模、陕煤最美员工、榆北最美员工、曹家滩特殊贡献者等多位优秀人才；获得授权发明专利10项，实用新型专利12项，软件著作权1项，制定并实施团体标准1项，出版专著1部。

2）建立“1235”人才培养模式

人才培养坚持“产教结合、工学结合、知行合一”的人才培养理念，形成了“1235”人才培养模式。“1235”人才培养模式，即以打造一支“敢打硬仗，能打胜仗”的高素质掘进铁军队伍为目标，以智能化、少人化为原则，以对标学、现场学、师带徒、专题培训、小课堂为载体，重点突出政治素养、理论功底、操作技能三个提升，以一流快掘队伍推动智能快掘高质量发展，全力保障矿井采掘接续安全高效。

3）研发高性能快掘及配套辅助装备

（1）快掘成套装备。结合曹家滩煤矿地质条件，研发了“掘锚一体机+煤矿用锚杆钻车+超长远距离带式输送机”快掘成套装备。在保证快掘的前提下增加智能元素，实现了精准定位、自主导航、超前钻探、智能截割、自动支护、连续转载、故障自诊、远程集控，将掘进工作面作业人数由原来的14人减少至5人，在“少人则安”理念的基础上实现了掘进工作面的智能化生产。

（2）辅助保障装备。

一是防爆柴油机滑模混凝土摊铺机。配套了防爆柴油机滑模混凝土摊铺机+防爆混凝土输送罐车施工巷道混凝土地板。滑模摊铺机安装的传感器测定巷道基线信号传输到控制器，控制器控制整机动力部件按照基线滑模施工。采用持续补料、振动棒提浆密实、抹平板成型的智能化施工工艺，日均施工混凝土地板200m以上。路面硬度高、平整度高、直线性好，保障了快掘生产及后期综采装备运输畅通。

二是煤矿用巷道修复机。配套了煤矿巷道修复机，解决了遗煤影响拉移机尾和巷道清理问题，减少了辅助作业人员，降低了劳动强度。

三是变频式智能风机。配套了变频式智能风机，实现了智能化风流控制、噪音可降低至30分贝以下，可满足4500m长距离通风。

四是“人机协同、掘支配合”快掘工艺。技术操作人员通过集控台控制掘锚机和锚杆台车的截割、支护、行走同步作业。通过机器人离线示教技术，协同机械按固定排距自动施工锚杆。

五是“三闭环”验收标准。以巷道成型、支护质量、围岩应力为着力点，采用国内外先进质量检测手段，构建了一套从巷道开挖到竣工的“量、检、测一三闭环”质量验收标准，提高了工程质量管理水平，营造了安全的作业环境。

4）构建“六型六化”特色管理体系

（1）精准化融合型素质提升体系。

一是多种形式学技能。通过开展外出对标、深入厂家、现场实操、以师带徒、班前课堂、线上实时等多种形式的学习，提升全员装备使用操作，检查检修、维护保养、优化改造等技能。

二是专题研讨强技术。充分利用智能快掘技术攻关研讨会、项目推进会、成果交流会、总结分析会等载体，形成了常态化产学研用一体化技术交流机制，为智能快掘提质升级提供了创新平台。

三是明确责任抓管理。按照管理干部分片包区、机电设备包机到人的思路，组建智能快掘团队，建立健全管理制度，明确工作职责，细化目标任务，构建了标准科学、流程清晰、运行有序的管理体系。

（2）精细化市场型考核评价体系。

一是材料消耗和运输车辆“两册”管理。成立专门下料班组，对掘进过程中的材料、运输车辆实施台账管理，加强工作职责和安全生产考核管理。

二是成本核算和绩效考核双轮驱动。严格实施内部市场化制度，通过延米单价对每道工序进行定价，确保每道工序更加精细，实现降本增效；实施“月晒单、全晒绩”考核办法，根据上月出勤情况，大幅度提升保勤额度，工资分配向掘进迎头施工人员、少数关键性岗位倾斜，充分调动员工工作积极性。

（3）科学化规范型劳动组织体系。

一是优化劳动组合。根据现场实际生产情况和机电设备运行情况，将技术骨干人员分配至各关键岗位、重要地点，通过以师带徒方式，充分发挥技术骨干作用，确保每月掘进进尺计划顺利完成。

二是规范合理用工。实施科学化、规范化管理，遵循正规作业循环，合理衔接各工序与人员，确保各工种各司其职、各尽其责。

三是科学规划时间。充分利用好交接班时间，合理穿插尾工，减少尾工的占用时间，将各种材料、工具运卸至指定地点，人员合理分配，不出现窝工、息工现象。

（4）定制化菜单型设备全生命周期维护体系。

一是设备包机到人，管理责任到位。按照“定机、定标、定期、定人”的管理原则，以源头管理为重点，对机电设备严格分类包机到人，严格填写“机电设备检修菜单式记录表”，变被动式故障处理为主动式预防性检修，确保设备正常运转。

二是实施岗位工与维修工结对子制度。通过“结对子”，形成了人人协同、人机协同的新模式，实现了“1+1>2”的效果，既强化了员工的协同力，又增强了设备保障力。

三是加强业务培训，提高业务水平。通过积极组织开展业务知识学习、专业技能提升专题培训班，不断提高业务素质和技能水平，让全员参与到机电的维护中，提高设备完好率，有效减少机电事故。

（5）全面化创新型科研攻关体系。

一是创新激励考核办法。制定全员创新分级奖励办法，以创新性、效益性、推广性作为创新项目的评分标准，依据评分标准进行分级奖励，充分调动员工创新积极性。

二是注重创新成果转化。通过建立以企业为主体，产学研用相结合的创新成果转化机制，为创新成果转化搭建了一个有序、规范、畅通的通道，不断促进创新成果有效转化。

（6）责任化榜样型现场管理体系。

一是强化现场精细管理。始终坚持一线管理干部“三不”原则，即完不成任务不上井，工程质量达不到要求不收工，为下班创造不好安全条件不离岗。

二是搭建党员作用发挥平台。通过搭建党员示范区、党员先锋岗、党员责任区作用发挥平台，形成了党员与工人同上同下、现场有困难必上、有问题必改的良好氛围。

（1）“少人则安”的本质安全型掘进工作面。智能快速掘锚成套装备通过配备机械手、智能材料库、一体化中空树脂锚杆、自动探放水设备、远程操作台等设备实现掘进智能化工艺。工作面作业人数减少至5人，打造了“少人则安”的本质安全型掘进工作面。

（2）现场安全管理全覆盖。机身配备了临时支护护盾油缸，永久支护紧跟临时支护，从根本上杜绝了空顶作业；左右机身侧均安装了大空间高作业平台，平台与煤壁加装了防砸挡板，杜绝了片帮煤从高空坠落对人员的伤害；侧翼安装自动报警系统，设备运行期间人员靠近该装置，会自动报警，保证了人员安全；截割大臂前配备了自动超前钻探，解决了水患的威胁。

（1）直接经济效益。增加煤炭产销量：巷道掘进速度由传统施工工艺的月均进尺500m提升至1500m以上，每月增加掘进生产煤量近40000t。降低支护成本：优化巷道支护方案后，每米巷道可节约支护成本近450元。节约人员成本：优化施工组织后，生产作业人数减至5人，极大地降低了掘进人工成本。

（2）间接经济效益。快速掘进技术的应用将传统成巷周期由10个月缩短到4个月，采煤工作面巷道形成周期缩短了60%，大幅度降低了掘巷周期和巷道维护费用，具有广阔的推广应用前景和经济效益。

（1）掘进速度稳快兼备。在曹家滩煤矿122108工作面巷道及小保当煤矿112203工作面巷道掘进施工中，技术适应性强，效果显著。其中122108工作面回风巷应力集中，造成巷道垮帮严重，该装备仍能顺利完成掘进任务，且取得较好成绩；巷道掘进速度快，单循环用时10min，单日进尺突破95m。

（2）围岩即控系统优良。及时、快速、可靠的临时支护和锚网支护可以有效减小顶板及两帮的早期变形，保证围岩稳定。通过建立“空间交叉、快速推进”协同支护平行作业体系，大大减少了支护施工时间，为快速掘进提供了有力的技术保障。支护材料轻量可靠，采用一体化树脂锚杆+塑钢网进行支护，保证巷道支护强度。

（3）作业环境低噪少尘。作业人员在封闭式中央集控室进行远程操作，有效地阻隔工作面机组作业产生的噪音，同时实现了人员与粉尘零接触作业。工作面采用智能变频风机，可有效调节工作面风量，保证新鲜风流持续稳定补给。

（4）智能系统集成高效。基于与机组匹配开发的智能快掘控制系统，可实现远程操控，完成机组定位导向、自动行走、一键启动、自动截割、自动支护、连续输送为一体的智能化作业，形成相互配合、自动化生产及高效率的快速掘进作业方法。

（5）工程质量“表里”兼优。可实现一次截割成巷，巷道成形好，即“顶平、帮平、底平、巷直、带式输送机直”三平两直。支护效果好，高预紧力高强度锚网索支护系统及时主动支护，保证巷道围岩安全稳定。

（6）运输系统“长驱直入”。可控变频驱动的带式输送机输送带敷设长度6000m，提供了优越的控制性能，系统稳定可靠，保证生产连续性。带式输送机可实现多点控制，当发生紧急情况时可立即制动；带式输送机移动底盘通过电控控制，实现自动行走。

（7）井巷工程减量增效。可施工硐室、措施巷，提高掘进效率。减少机头硐室等工程施工，大大降低了工人的劳动强度。成巷周期短，搬家倒面周期短。后配套工程量少，无须布置移变硐室及转载点等。

（8）掘进系统本少效优。巷道支护与维修成本低，支护材料运输量与费用少；成巷周期短，单进水平高，较传统工艺工效提高近3倍。

曹家滩煤矿大断面煤巷快速掘进技术，实现了掘进工作面的少人化和智能化，符合国家煤矿智能化建设要求，为煤矿智能化掘进技术发展起到了很大的促进作用。所取得的成果不仅适用于曹家滩煤矿巷道掘进，同时为该地区其他矿井类似巷道提供技术借鉴。

榆神矿区是我国重点开发建设的矿区，大型矿井集中，地质条件类似，大部分矿井都存在掘进速度慢、采掘接续紧张的问题。项目围绕榆神矿区大断面煤巷快速掘进装备与关键技术，开展了全面系统的研究，实现了榆神矿区煤巷掘支平行作业单循环小于10min、日进101m、月进2020m的重大突破，大幅提升了榆神矿区矿井巷道掘进速度，破解了采掘失衡、接替紧张的难题，引领了煤炭行业快速掘进技术与装备的发展方向。

2020年11月26日，在榆林市组织召开了全国煤矿快速掘进现场交流会，煤炭行业相关专家在曹家滩煤矿下井参观，快掘成果得到专家的广泛认可，并在全国范围开展了本成果的推广。目前已在陕西榆林、山西临汾、吕梁、内蒙古鄂尔多斯等多个矿区30对矿井得到了广泛应用，为大断面煤巷快速掘进技术闯出了一条新路，为智能化掘进奠定了坚实的基础，促进了煤炭资源的安全、高效、绿色、智能开采。

（1）技术推广难点。地质条件复杂、灾害严重的矿井，技术和工艺还有待于探索：在开采规模小、巷道距离短的矿井，降低应用成本的措施还有待于研究；前期装备投人较大，对技术人员综合素质要求较高。

（2）下一步努力方向。针对各种地质条件，进行装备的升级改造，开发研究适应不同断面大小的掘锚一体装备，附加围岩动态感知，及时掌握围岩松动圈、内部变形情况、煤层厚度变化，针对性地改变支护方式、参数、截割速度，实现对不同复杂地质条件下的耐性；研发基于喷涂的新型临时支护材料与技术，利用适用于煤巷快速喷涂、及时成层的主动护表支护材料，代替现有网片支护，降低支护成本；研发巷道随掘围岩变形实时监测技术，设计搭建稳定可靠的掘进工作面随掘监测系统及巷道变形长期监测系统，利用监测系统采集数据，建立巷道变形监测数据库，分析巷道围岩位移变化规律，调整支护参数和掘进截割参数，节约支护成本。