巷道无锚护快速掘进技术及装备研发

需求的背景和应用场景

我国煤矿巷道掘进与支护作业长期面临效率低、安全风险高、劳动强度大等痛点问题。传统支护方式依赖锚杆、锚索、金属网及U型钢等材料，需分步完成掘进与支护作业，导致工序衔接耗时长、人工干预多，且在复杂地质条件下易引发冒顶、片帮等事故。随着煤矿智能化建设推进，现有技术难以满足“少人化、高效化、安全化”发展需求。本技术需求聚焦于研发巷道无锚护快速掘进技术及装备，旨在通过革命性支护方式实现“掘支同步”，减少井下作业人员数量，提升掘进效率，降低安全风险，适用于深部矿井、高瓦斯矿井及地质构造复杂区域的巷道快速掘进场景，为煤矿智能化开采提供关键技术支撑。

要解决的关键技术问题

1. 技术原理：需突破传统锚护支护依赖机械固定的原理，研发基于动态压力自适应调控、非接触式支护或新型材料快速固化的技术体系，实现掘进与支护的时空耦合。
2. 技术架构：构建“掘进-支护-监测”一体化装备架构，集成高功率掘进模块、智能支护执行机构、实时地质感知系统及动态调控平台，支持掘进参数与支护强度的实时匹配。
3. 关键技术点：

• 研发低扰动、高效率的掘进破岩技术，减少对围岩的二次损伤；
• 开发无锚护支护材料的快速固化与高强承载技术，支护强度需达到传统锚杆支护的80%以上；
• 设计自适应支护机构，可根据围岩变形动态调整支护压力；
• 集成多源传感器与AI算法，实现地质条件、设备状态及支护效果的实时监测与预警。

效果要求

1. 效益目标：掘进效率提升30%以上，单班作业人员减少50%，支护成本降低20%，事故率下降至0.5次/万米以下。
2. 竞争优势：形成自主知识产权的无锚护支护技术体系，打破国外对高端掘进装备的技术垄断，满足国内80%以上矿井的巷道掘进需求。
3. 创新性：提出“掘支同步”新模式，替代传统分步作业流程；研发非接触式或材料自固化支护技术，减少井下钻孔、安装等高危工序；通过装备智能化升级，实现掘进-支护-监测全流程自主运行，推动煤矿向“无人化、少人化”方向演进。