智能化岩巷瓦斯抽采全断面组合式顶管掘进系统

摘要

针对深部煤矿开采中瓦斯抽采效率低、传统高抽巷成本高等问题，提出并实践一种基于顶管技术的智能化岩巷瓦斯抽采全断面组合式掘进系统。通过对该系统的总体架构与工作原理、掘进与瓦斯抽采协同机制及现场应用案例的分析，系统研究了智能化顶管系统的核心设计与应用效果。研究表明，该系统通过多级推进、同步注浆减摩等技术，实现了全断面掘进与瓦斯抽采的协同作业，月进尺可达300～500 m，施工人员减少至4人。围岩力学计算表明，在埋深520 m、直径φ2.0 m的巷道中，围岩弹性径向位移仅为3.55 mm（注浆后），远低于超挖阈值（50 mm），验证了施工安全性。高抽巷距回风巷水平位置最优布置区间为18.18～28.35 m。同时，采用预抽+随掘双阶段控制、超前探孔强化抽采及智能监测体系，使瓦斯压力由1.2 MPa降至0.68 MPa，浓度稳定低于0.2%。研究成果为建立适用于瓦斯治理等的组合式顶管掘进系统提供了一定技术方案和理论基础，推动了煤矿掘进技术向智能化与绿色化方向转型。

关键词

顶进系统 / 注浆减摩 / 力学特性 / 协同作业 / 智能化转型

基金资助

天地科技股份有限公司科技创新创业基金专项项目（2023-TD-ZD010-002）