王學(xué)強，李 軍

(1.陜西煤業(yè)股份有限公司，陜西 西安 710077；2.陜煤集團神木張家峁礦業(yè)有限公司，陜西 神木 719316)

采煤和掘進是煤礦井工開采的兩大主要工序。隨著煤炭開采強度與規(guī)模日益增大，年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加[1-3]。神南礦區(qū)張家峁煤礦全礦井的巷道掘進長度達3萬余米，為了滿足礦井通風(fēng)、運輸以及大型設(shè)備的安裝及運轉(zhuǎn)，采掘巷道逐漸向大斷面、深部化發(fā)展，客觀上增大了巷道礦壓顯現(xiàn)程度，制約著巷道掘進速度[4]。由此引發(fā)出采掘比例失調(diào)，綜掘落后與綜采進度的問題，已經(jīng)成為制約煤礦高效安全智能化發(fā)展的技術(shù)瓶頸[5，6]。此外，后配套系統(tǒng)效率較低、設(shè)備未實現(xiàn)成套、主要設(shè)備的智能化程度還不高[7-9]。

我國很多學(xué)者對巷道快速掘進理論和裝備展開了大量研究，白偉[10]分析了巖巷掘進的主要影響因素，優(yōu)化了爆破參數(shù)和支護參數(shù)，研制了一套適用于該地質(zhì)條件下的巖巷快速掘進機械化作業(yè)裝備。董慶[11]研究了特厚煤層中大斷面回采巷道的支護技術(shù)，使用了MB670掘錨一體機代替懸臂式掘進機進行掘進。賈明[12]通過對掘錨一體機種類進行分析，明確懸臂式掘錨一體機在復(fù)雜地質(zhì)條件下的優(yōu)勢，并對懸臂式掘錨一體機的適應(yīng)性改進措施進行闡述。趙改革[13]以先進掘錨一體化快速掘進設(shè)備為核心，通過對巷道快速掘進關(guān)鍵技術(shù)研究，科學(xué)設(shè)計適合復(fù)雜地質(zhì)條件的快速掘進掘錨一體化系統(tǒng)長度。卓軍[14]通過現(xiàn)場調(diào)研、理論分析等方法系統(tǒng)揭示弱黏結(jié)復(fù)合頂板巷道掘進工作面圍巖破壞機理，研發(fā)了掘進工作面快速掘進強力掩護裝備。掘錨一體機是集掘進、支護為一體，高度集成化的巷道快速掘進設(shè)備，有創(chuàng)造良好工作條件、更高安全性、降低職工勞動強度等優(yōu)勢，能滿足礦井合理的生產(chǎn)布局、穩(wěn)定的采掘接續(xù)[15，16]，確保工程速度和質(zhì)量。提高煤巷掘進效率，是實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效根本途徑之一，也是巷道掘進技術(shù)的發(fā)展方向[17-20]。基于張家峁煤礦的掘進工作面的設(shè)備及工藝優(yōu)化經(jīng)驗，建立了一套智能快速掘進系統(tǒng)。采用具有感知能力、記憶能力、學(xué)習(xí)能力和決策能力的掘錨機、錨桿機、破碎轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機等煤巷智能化掘進裝備，以自動化控制系統(tǒng)為樞紐，以遠程可視監(jiān)控為手段，實現(xiàn)掘進工作面巷道掘進系統(tǒng)“全斷面快速掘進、掘支運平行作業(yè)”的智能、安全、協(xié)調(diào)高效的掘進技術(shù)。智能快速掘進技術(shù)創(chuàng)造了掘進、支護、運輸“三位一體”的快速掘進新類型，實現(xiàn)了設(shè)備的集中協(xié)同控制，為張家峁煤礦掘進工作面無人化奠定基礎(chǔ)。

1 掘進工作面概況及快速掘進設(shè)備構(gòu)成

1.1 掘進工作面概況

張家峁煤礦15212工作面快速掘進系統(tǒng)是張家峁礦業(yè)公司“智慧煤礦系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)與示范礦井建設(shè)”項目的重要組成部分。15212工作面開采的5-2煤賦存穩(wěn)定，埋藏深度為89～229m。煤層向西北傾斜，煤層傾角為0.9°左右，煤層的兩極厚度為5.8～6.35m，平均厚度為6.03m?；爻吠ǖ栏浇簩咏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，其它區(qū)域煤層結(jié)構(gòu)簡單?；爻吠ǖ栏浇簩雍粚訆A矸，巖性為泥巖，厚0.1m，夾矸底界面距離煤層底板0.7m。

15212工作面兩巷掘進斷面5.6m×4.3m。15212輔運巷頂、幫均為錨網(wǎng)聯(lián)合支護，頂部錨桿間排距為1600mm×1000mm，每排4根錨桿；幫部為錨網(wǎng)支護，錨桿間排距1500mm×1000mm，每排4根錨桿，每幫2根錨桿。15212運輸巷及排矸聯(lián)絡(luò)巷頂板為錨網(wǎng)聯(lián)合支護，幫部為錨桿支護，頂板錨桿間排距為1600mm×1000mm，每排4根錨桿。非開采幫錨桿間排距1500mm×1000mm，開采幫錨桿間排距1000mm×1000mm，每排4根錨桿，每幫2根錨桿。

1.2 掘進工作面主要設(shè)備

15212工作面快速掘進系統(tǒng)于2020年4月份正式投入使用，截止現(xiàn)在，該套快速掘進系統(tǒng)已順利完成約10000m的進尺任務(wù)，目前正在施工5-2煤南部輔運巷。該套快掘系統(tǒng)采用了“掘錨一體機+錨桿轉(zhuǎn)載機+橋式轉(zhuǎn)載機(兩部)+變頻調(diào)速帶式輸送機(2×200kW電機)”快速掘進方案。掘錨一體機可實現(xiàn)掘錨平行作業(yè)(可同時支護4根頂錨)確保最大空頂距不超過3m，幫錨支護采用錨桿轉(zhuǎn)載機支護，橋式轉(zhuǎn)載機有效行程100m，避免了生產(chǎn)過程中延伸帶式輸送機工序，保證了成套裝備的連續(xù)工作時間，設(shè)計單日掘進進尺能力100m，單月快速掘進進尺的最大能力3100m/月。快掘工作面的主要設(shè)備及技術(shù)參數(shù)如下。

1)MB670-1掘錨一體機。MB670-1是當(dāng)前掘錨一體機的最新機型，錨桿機是掘錨機的重要組成部分，整合了同步截割和支護技術(shù)，掘錨機配裝四臺頂板錨桿機和兩臺側(cè)幫錨桿機。所有頂板錨桿機和側(cè)幫錨桿機都布置在靠近截割滾筒后面，使得掘錨機能夠同時進行掘進和錨護作業(yè)。

2)錨桿轉(zhuǎn)載機組。錨運一體機與橋式轉(zhuǎn)載輸送機一起組成掘錨機的后配套系統(tǒng)，形成快速掘進成套裝備，實現(xiàn)了連掘連運、掘錨平行。MZHB5-1000/30P錨桿轉(zhuǎn)載機組，該機設(shè)有5m3料斗，轉(zhuǎn)運系統(tǒng)可獨立前移一個步距，設(shè)置3臺頂錨桿錨索鉆機，2臺幫錨桿鉆機適應(yīng)不同巷道高度的支護作業(yè)，頂錨桿鉆機與幫錨桿鉆機間距2400mm，可以微調(diào)。

3)橋式轉(zhuǎn)載機。轉(zhuǎn)載系統(tǒng)橋式轉(zhuǎn)載機與錨運破一體機剛性連接，配套煤礦用錨桿轉(zhuǎn)載機組使用，形成快速掘進系統(tǒng)，完成原煤轉(zhuǎn)運。橋式轉(zhuǎn)載機滿足最大輸送能力1000t/h以上，一部橋式轉(zhuǎn)載機由45kW變頻同步電滾筒驅(qū)動，二部橋式轉(zhuǎn)載機由45kW電滾筒驅(qū)動，過渡帶式輸送機機頭部與剛性機尾搭接、尾部與橋式轉(zhuǎn)載機頭部搭接，后部由3架過渡架與2×200kW電機驅(qū)動的工作面巷道帶式輸送機相連接，過渡帶式輸送機機尾部設(shè)置牽引絞車，絞車固定繩端設(shè)置在錨運破尾部。剛性機尾設(shè)置牽引絞車，絞車固定繩端設(shè)置在過渡帶式輸送機機滑靴架處。橋式轉(zhuǎn)載機有效拉伸長度100m，可滿足最大3100m/月的進尺要求。

2 張家峁煤礦快速掘進設(shè)備優(yōu)化歷程

2.1 第一階段：學(xué)習(xí)探索階段

1)配套原則：該階段快掘系統(tǒng)采用了“掘錨一體機+錨桿轉(zhuǎn)載機+橋式轉(zhuǎn)載機+伸縮型帶式輸送機+變頻調(diào)速帶式輸送機(2×200kW電機)”快速掘進方案。

2)設(shè)計理念。橋式轉(zhuǎn)載機、伸縮型帶式輸送機與錨運破配套，可伸縮有效長度60m，橋式轉(zhuǎn)載機有效長度15m，保證轉(zhuǎn)載及運輸?shù)倪B續(xù)性，減少可伸縮帶式輸送機接入機身標(biāo)準段的次數(shù)，滿足最大900m/月的進尺要求。

3)工藝存在的問題。①配套橋式轉(zhuǎn)載機30m，有效行程9～15m，在生產(chǎn)過程中存在每班延伸機尾的工序，增加了生產(chǎn)輔助時間，對掘進單進水平影響巨大，同時增加了生產(chǎn)班班組人員的安全風(fēng)險，不能發(fā)揮快掘設(shè)備工藝的優(yōu)越性；②錨桿轉(zhuǎn)載機與橋式帶式輸送機搭接處離地太近，無法正常生產(chǎn)；③橋式帶式輸送機轉(zhuǎn)載機設(shè)計長度不夠，與后部伸縮機尾相對滑移距離過短，達不到快速掘進設(shè)計的要求，降低了掘進速度；④橋式帶式輸送機和伸縮機尾未設(shè)計電纜拖拽功能，生產(chǎn)期間需派專人拉電纜；⑤橋式帶式輸送機機身弧度太平緩整體離地近，無法滿足有起伏的巷道使用；⑥橋式帶式輸送機和伸縮機尾整體機架太薄、機架強度不夠，無法滿足正常生產(chǎn)需要，伸縮膠帶機尾軌道架滑靴太薄，試拉過程中有部分變形；⑦伸縮膠帶機尾張緊絞車設(shè)計不合理，張拉過程中絞車和滾筒銷軸連接處折疊、起跳，張拉過程不穩(wěn)定；⑧伸縮機尾底部兩端滑動輪不一致，一端間距大，收縮過程中出現(xiàn)咬架現(xiàn)象和阻塞現(xiàn)象，需要人工矯正，無法實現(xiàn)自動拉架；⑨工作面材料架擺放至行人側(cè)(距工作面300m范圍內(nèi))，平均每4天需人工搬遷一次，材料點搬遷頻繁，無形中加大了作業(yè)人員的勞動強度和標(biāo)準化實施的難度。

2.2 第二階段：設(shè)備升級階段

為解決第一階段暴露出來的問題，提升快掘系統(tǒng)的單進水平，充分考慮現(xiàn)場實際情況及設(shè)備參數(shù)性能，對第一階段的快掘系統(tǒng)進行升級改造，制作加工了一套橋式轉(zhuǎn)載機、軌道架及電纜拖拽裝置，并將材料場集成在運輸機機尾處，具體如下：

1)配套原則。該階段快掘系統(tǒng)采用了“掘錨一體機+錨桿轉(zhuǎn)載機+橋式轉(zhuǎn)載機+變頻調(diào)速帶式輸送機(2×200kW電機)”快速掘進方案。

2)設(shè)計理念。橋式轉(zhuǎn)載機滿足最大輸送能力1000t/h以上，由45kW變頻同步電滾筒驅(qū)動，該設(shè)備前端與錨運破一體機鉸接，后部由3架過渡架與2×200kW電機驅(qū)動的工作面巷道帶式輸送機相連接。橋式轉(zhuǎn)載機設(shè)計輸送長度63m，有效延伸長度50m。

橋式轉(zhuǎn)載機行人側(cè)安設(shè)電纜拖拽裝置，將掘錨機及錨運破電纜、水管、信號線等封閉在拖纜夾內(nèi)，同時在掘進機帶式輸送機機尾跑道架上加工拖纜槽進行固定，末端固定在電纜框附近，另一端連接在橋式轉(zhuǎn)載機處，采用橋式轉(zhuǎn)載機拖動拖纜夾在拖纜槽內(nèi)來回折疊移動。

3)存在問題。由于橋式轉(zhuǎn)載機有效行程為50m，在掘進過程中，每掘進50m，即需前移橋式轉(zhuǎn)載機，而生產(chǎn)班平均單班進尺不低于45m，在生產(chǎn)期間需增加移橋式轉(zhuǎn)載機及運輸機中部膠帶架的工序，影響生產(chǎn)班的有效生產(chǎn)時間，無法保障生產(chǎn)班的開機率，限制了快掘系統(tǒng)的有效能力及潛在生產(chǎn)能力。

2.3 第三階段：優(yōu)化應(yīng)用階段

為解決第二階段暴露出來的問題，進一步挖掘快掘系統(tǒng)的潛在能力，提高單進水平，創(chuàng)新性提出兩部橋式轉(zhuǎn)載機聯(lián)合使用的技術(shù)方案，具體如下：

1)配套原則。該階段快掘系統(tǒng)采用了“掘錨一體機+錨桿轉(zhuǎn)載機+橋式轉(zhuǎn)載機(共兩部)+變頻調(diào)速帶式輸送機(2×200kW電機)”快速掘進方案。

2)設(shè)計理念。為了高效保障橋式轉(zhuǎn)載機的開機率，在原有系統(tǒng)中進行了升級，新型的轉(zhuǎn)載系統(tǒng)包括45kW變頻同步電滾筒驅(qū)動橋和45kW電滾筒驅(qū)動橋式兩部轉(zhuǎn)載機。其中，過渡帶式輸送機的頭部與剛性機尾搭接、尾部與橋式轉(zhuǎn)載機頭部搭接，后部由3架過渡架與2×200kW電機驅(qū)動的工作面巷道帶式輸送機相連接；過渡帶式輸送機的尾部設(shè)置牽引絞車，絞車固定繩端設(shè)置在錨運破尾部。剛性機尾設(shè)置牽引絞車，絞車固定繩端設(shè)置在過渡帶式輸送機滑靴架處。

新型的橋式轉(zhuǎn)載機有效拉伸長度100m，最大可滿足3100m/月進尺要求。

3)配套設(shè)備優(yōu)點。掘進生產(chǎn)中，橋式轉(zhuǎn)載機每掘進100m，需在檢修期間增加一次膠帶配件，生產(chǎn)期間無需增加膠帶件，優(yōu)化了生產(chǎn)工序，增加了掘進時間，提升了單進水平。系統(tǒng)主要包括橋式轉(zhuǎn)載機、過渡帶式輸送機、剛性機尾三部分。滿足最大輸送能力1000t/h以上，橋式轉(zhuǎn)載機及過渡帶式輸送機各采用45kW永磁同步電滾筒驅(qū)動，主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 長距離轉(zhuǎn)載系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)

4)DSJ100/100/2×200帶式輸送機。15212運輸?shù)篱_口處安設(shè)型號為DSJ100 /100/2×200帶式輸送機1部，參數(shù)見表2。

表2 DSJ100/100/2×200型帶式輸送機主要技術(shù)參數(shù)

3 掘進工作面智能化監(jiān)控系統(tǒng)的建立

3.1 現(xiàn)場已實現(xiàn)的功能

掘進工作面智能化監(jiān)控系統(tǒng)以提高掘進工作面安全性、降低工人勞動強度、提高掘進施工效率和施工質(zhì)量為出發(fā)點，利用智能傳感技術(shù)、定位定向技術(shù)、監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)、機器視覺技術(shù)、無線傳輸技術(shù)、遠程控制技術(shù)和多信息遠程重現(xiàn)技術(shù)實現(xiàn)可人工干預(yù)的遠程操作掘錨一體機。主要解決掘錨一體機整機工況參數(shù)監(jiān)測、工作面視頻遠程監(jiān)控、掘錨一體機關(guān)鍵部位位置自主檢測、人員安全預(yù)警、機身自主定位導(dǎo)航、遠程可視化控制等技術(shù)問題，從而將掘進工作面環(huán)境、設(shè)備和人員有機和諧地統(tǒng)一起來，最終將人從惡劣危險的工作環(huán)境中解放出來，實現(xiàn)“安全、高效、綠色”高質(zhì)量掘進。根據(jù)計劃安排，智能化檢測系統(tǒng)分階段進行實施。

目前主要實施項目為：掘進作業(yè)可視化系統(tǒng)；掘進設(shè)備、多機協(xié)同監(jiān)控整體；安全生產(chǎn)系統(tǒng)，具體項目可達預(yù)期效果如下：

1)掘進作業(yè)可視化系統(tǒng)。建立了一套高精度1∶1比例的掘進作業(yè)線模型場景，地面安設(shè)可視化檢測系統(tǒng)，真實還原了掘進巷道的內(nèi)部場景。所有的井下監(jiān)控數(shù)據(jù)都接入這套系統(tǒng)，在系統(tǒng)中實現(xiàn)掘進作業(yè)流程、監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時動態(tài)可視化展示功能。

2)掘進設(shè)備、多機協(xié)同監(jiān)控方面。研發(fā)了一套組合導(dǎo)航系統(tǒng)和多機協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)。組合導(dǎo)航系統(tǒng)由激光發(fā)射器、激光接收標(biāo)靶、傾角傳感器、控制器組成，通過發(fā)射激光，采集傳感器的數(shù)據(jù)，可以確定掘錨一體機在巷道內(nèi)的相對位置。多機協(xié)同控制主要在掘錨一體機、錨桿轉(zhuǎn)載機組、橋式轉(zhuǎn)載機、過渡帶式輸送機、帶式輸送機上布置相對位置監(jiān)測傳感器，實時監(jiān)測多機間的相對位置關(guān)系，為多機聯(lián)動提供依據(jù)信號。導(dǎo)航系統(tǒng)與協(xié)同系統(tǒng)數(shù)據(jù)，最終接入智能化監(jiān)控系統(tǒng)，進行可視化監(jiān)控。

3)安全生產(chǎn)方面。集成人員定位、安全監(jiān)測監(jiān)控、動力監(jiān)控、視頻監(jiān)控等多個系統(tǒng)。利用傳感技術(shù)，接入掘進工作面人員定位、安全監(jiān)測、壓風(fēng)、電力、供/排水系統(tǒng)數(shù)據(jù)，接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)測掘進工作面作業(yè)過程。

3.2 已完成的系統(tǒng)

1)掘進工作面遠程監(jiān)控操作臺。掘進工作面安裝遠程監(jiān)控操作臺，內(nèi)設(shè)集控主機、數(shù)據(jù)服務(wù)器、顯示計算機、交換機等設(shè)備，分別對掘錨一體機、錨桿轉(zhuǎn)載機組、橋式轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機、供電系統(tǒng)、語音通訊系統(tǒng)等設(shè)備進行遠程管控。實現(xiàn)掘進工作面部分設(shè)備遠程控制，監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、記錄，數(shù)據(jù)上傳等功能。

2)掘進工作面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。掘進工作面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由礦用隔爆兼本安型交換機、礦用隔爆兼本安型電源箱、礦用本安型信號轉(zhuǎn)換器、礦用本安型無線基站(WIFI)、多芯鎧裝連接器、礦用光纜、5G基站等組成，形成掘進工作面千兆工業(yè)以太網(wǎng)及5G傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速實時傳輸。實現(xiàn)與機載無線通訊基站的可靠連接和數(shù)據(jù)高效傳輸，掘進面所有監(jiān)測、控制及視頻數(shù)據(jù)利用5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)據(jù)中心，快速接入千兆工業(yè)控制環(huán)網(wǎng)和工業(yè)視頻環(huán)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)上傳，遠程監(jiān)控操作臺至地面數(shù)據(jù)中心。

3)掘進工作面視頻監(jiān)視系統(tǒng)。掘錨一體機(3臺，兩臺照向迎頭方向、一臺照向掘錨一體機運輸機卸料點)、錨桿轉(zhuǎn)載機組(1臺，照向錨桿轉(zhuǎn)載機運輸機卸料點)、橋式轉(zhuǎn)載機(1臺，照向橋式轉(zhuǎn)載機卸料點)、掘進工作面遠程監(jiān)控操作臺(1臺)、帶式輸送機機頭(2臺)、膠帶輸送卸載點(1臺)等關(guān)鍵區(qū)域配置9臺攝像儀。掘錨一體機、錨桿轉(zhuǎn)載機組和橋式轉(zhuǎn)載機處攝像儀采用無線傳輸方式，帶式輸送機機頭、遠程監(jiān)控臺攝像儀采用有線傳輸方式，將掘錨一體機在工作面的位置狀態(tài)及現(xiàn)場畫面?zhèn)魉偷胶蠓骄蜻M工作面遠程監(jiān)控操作臺，使得操作人員能夠?qū)υO(shè)備進行監(jiān)控和操作，確保移動設(shè)備運動時無拖曳通訊電纜以及音視頻和數(shù)據(jù)的可靠、穩(wěn)定、實時傳輸。

4)掘錨一體機組合導(dǎo)航系統(tǒng)。組合導(dǎo)航系統(tǒng)由激光發(fā)射器、激光接收標(biāo)靶、傾角傳感器、控制器組成。激光發(fā)射器安裝在固定位置，激光接收標(biāo)靶和控制器安裝在設(shè)備上，激光發(fā)射器工作時發(fā)射激光束，激光標(biāo)靶接收到激光束后，控制系統(tǒng)根據(jù)激光在標(biāo)靶上的位置信息和傾角傳感器輸送信息，計算出設(shè)備的姿態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)設(shè)備的定向?qū)Ш健＝M合導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成圖，如圖1所示。

圖1 組合導(dǎo)航系統(tǒng)

掘錨一體機組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有三維姿態(tài)實時檢測功能，系統(tǒng)精度能夠自修正，檢測誤差不需人工標(biāo)定。掘錨一體機導(dǎo)航偏差±6cm/50m，具有掘錨一體機行走跑偏預(yù)警功能，實現(xiàn)掘錨一體機機身相對于巷道軸線的水平偏移量、高度差和在巷道軸線方向上的前進距離以及機身相對于巷道的橫滾角、俯仰角和偏航角的實時測量，與掘進工作面智能化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。

5)掘進工作面多機協(xié)同控制系統(tǒng)。通過在掘錨一體機、錨桿轉(zhuǎn)載機組、橋式轉(zhuǎn)載機上布置相對位置監(jiān)測傳感器，實時監(jiān)測多機間的相對位置關(guān)系，為多機聯(lián)動提供依據(jù)信號，實現(xiàn)多機間的協(xié)調(diào)聯(lián)動，如圖2所示。多機協(xié)同控制系統(tǒng)在保證掘進工作面“人-機-環(huán)境”安全條件下，能夠為“掘錨一體機-錨桿轉(zhuǎn)載機組-橋式轉(zhuǎn)載機-帶式輸送機”提供多機啟動過程、工作跟機過程、停機過程的協(xié)同控制信號，掘進作業(yè)線各設(shè)備接收到信號后，通過各控制系統(tǒng)完成多機啟動功能、預(yù)留工作跟機過程功能、多機停機功能、多機聯(lián)鎖功能。

圖2 掘進工作面多機協(xié)同控制系統(tǒng)

6)地面分控中心的構(gòu)建。在地面分控中心配置交換機、工作站、顯示器、操作臺，實現(xiàn)地面對掘進工作面設(shè)備的遠程監(jiān)視和控制?，F(xiàn)在地面分控中心對掘進工作面錨桿轉(zhuǎn)載機組的油泵電機、運輸機電機、橋式轉(zhuǎn)載機、帶式輸送機一鍵啟?？刂?。具備與掘進工作面遠程監(jiān)控操作臺語音通話功能，對掘進工作面遠程監(jiān)控操作臺及有關(guān)區(qū)域視頻監(jiān)視功能。

4 勞動組織及應(yīng)用效果

4.1 快掘工作面的勞動組織情況

張家峁煤礦15212快掘工作面定員38人，輔助人員49人。勞動組織為“三八制”，八點班檢修，四點、零點班生產(chǎn)，檢修班定員9人，生產(chǎn)一班定員13人，生產(chǎn)二班定員13人。

4.1.1 掘進班組工作安排

1)檢修班(即八點班)：負責(zé)掘錨一體機等設(shè)備的檢修、維護工作，負責(zé)工作面電路檢查維護及電纜延伸工作，帶式輸送機檢修、維護工作。

2)生產(chǎn)班(即零點、四點班)：主要肩負掘進、支護等生產(chǎn)任務(wù)。

4.1.2 配備輔助工種工作安排

1)八點班：負責(zé)工作面風(fēng)水管路及帶式輸送機延伸工作，負責(zé)井下風(fēng)筒調(diào)平調(diào)直及延伸吊掛工作，負責(zé)全天工作面支護材料及設(shè)備配件運送入井工作，負責(zé)井下工作面標(biāo)準化整理、巷道積水及沿線浮煤清理工作。

2)四點班：負責(zé)橋式轉(zhuǎn)載機巡檢工作，負責(zé)向工作面運輸支護材料工作，負責(zé)工作面迎頭浮煤清理工作。

3)零點班：負責(zé)橋式轉(zhuǎn)載機巡檢工作，負責(zé)向工作面運輸支護材料工作，負責(zé)工作面迎頭浮煤清理工作，負責(zé)在工作面儲備次日延伸帶式輸送機及風(fēng)水管路所需材料及配件。

為確保快掘系統(tǒng)正常有序生產(chǎn)，完成任務(wù)目標(biāo)，優(yōu)化現(xiàn)場勞動組織，提升現(xiàn)場管理水平，公司制定了詳細的工作安排及激勵獎罰政策，加大對區(qū)隊的技術(shù)支持，提升區(qū)隊的自主管理能力，區(qū)隊根據(jù)公司相應(yīng)的管理制度，積極制定適應(yīng)現(xiàn)場實際的管理制度，以人為本，在發(fā)掘設(shè)備最大潛力的同時，積極提升區(qū)隊管理水平。

4.2 現(xiàn)場應(yīng)用效果

1)第一階段——學(xué)習(xí)探索階段：快速掘進設(shè)備剛步入掘進一隊工作面，完全屬于摸索階段，通過設(shè)備安裝、調(diào)試及試運轉(zhuǎn)去學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題，該階段主要屬于學(xué)習(xí)摸索及優(yōu)化改進階段，但是工作面未正式掘進。

2)第二階段——設(shè)備升級階段：通過設(shè)備優(yōu)化后，單班最高進尺40m，單日最高進尺78m，當(dāng)月累計進尺1530m。

3)第三階段——優(yōu)化應(yīng)用階段：智能快速掘進設(shè)備投入后，創(chuàng)造單班最高進尺65m，單日最高進尺120m，月累計進尺2700m，取得了中國快掘行業(yè)單班、單日及單月最高進尺。

5 結(jié) 論

張家峁煤礦針對礦井采掘生產(chǎn)銜接緊張難題，借助智能先進的掘錨一體機等設(shè)備，構(gòu)建了智能快速掘進系統(tǒng)，并根據(jù)實際情況不斷優(yōu)化系統(tǒng)工藝，取得了顯著成效，提升了智能化礦井的建設(shè)水平。

1)煤巷智能快速掘進技術(shù)實現(xiàn)了全斷面快速掘進、巷道掘破支運平行作業(yè)、信息聯(lián)動控制，代表了目前快速掘進系統(tǒng)在機械化、自動化、信息化領(lǐng)域的最高水平，是快速掘進技術(shù)類型的創(chuàng)新與發(fā)展。

2)張家峁煤礦智能快速掘進系統(tǒng)包括：掘進作業(yè)可視化系統(tǒng)、掘進設(shè)備、多機協(xié)同監(jiān)控、安全生產(chǎn)、掘進工作面遠程監(jiān)控操作臺、掘進工作面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、掘進工作面視頻監(jiān)視系統(tǒng)、掘錨一體機組合導(dǎo)航系統(tǒng)、掘進工作面多機協(xié)同控制系統(tǒng)和地面分控中心的構(gòu)建，實現(xiàn)張家峁煤礦的高質(zhì)量快速掘進，緩解接續(xù)壓力，保障千萬噸產(chǎn)能。