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掘进巷道粉尘控制技术的研究与应用
结合我国矿井的生产技术条件，在现场调查、理论分析和实验室相似模型实验研究的基础上，研制出适用于机械化掘进工作面除尘的高效、实用、新型的自激式水浴水膜除尘设备。除尘器结构主要有上下导流叶片、脱水器、水箱、轴流式风机、排浆阀和注水孔等组成。其除尘过程是含尘气体由进风口进入除尘器转弯向下的导流叶片冲击水面，较大的尘粒由于惯性作用落入水箱中，而较小的尘粒随气流以较高速度通过上导流叶片间的弯曲通道时，与激起的大量水滴充分碰撞而被捕获沉降。含尘含水的气流又在离心力的作用下，在除尘器内壁和上下导流叶片上形成一定厚度的水膜，将尘粒捕集下降。再由脱水器除掉气流中的水滴水雾后，经轴流风机排出到巷道中；其除尘机理主要是气流中的尘粒与液面 和雾化液滴之间产生惯性碰撞、截留、扩散等作用。 总之，这种除尘器具有水浴、水滴、离心力产生的水膜等三种除尘功能，因而可得到较高的除尘效率。另外，被水滴捕集落入水箱里的粉尘，沉积到水箱底部或随气流冲击不断搅动，当水箱中浓度达到一定值后，通过排浆阀定期排出，并冲洗水箱，由供水管补充新水。
北京科技大学
2021-04-13
掘进巷道粉尘控制技术的研究与应用
结合我国矿井的生产技术条件，在现场调查、理论分析和实验室相似模型实验研究的基础上，研制出适用于机械化掘进工作面除尘的高效、实用、新型的自激式水浴水膜除尘设备。除尘器结构主要有上下导流叶片、脱水器、水箱、轴流式风机、排浆阀和注水孔等组成。其除尘过程是含尘气体由进风口进入除尘器转弯向下的导流叶片冲击水面，较大的尘粒由于惯性作用落入水箱中，而较小的尘粒随气流以较高速度通过上导流叶片间的弯曲通道时，与激起的大量水滴充分碰撞而被捕获沉降。含尘含水的气流又在离心力的作用下，在除尘器内壁和上下导流叶片上形成一定厚度的水膜，将尘粒捕集下降。再由脱水器除掉气流中的水滴水雾后，经轴流风机排出到巷道中；其除尘机理主要是气流中的尘粒与液面 和雾化液滴之间产生惯性碰撞、截留、扩散等作用。 总之，这种除尘器具有水浴、水滴、离心力产生的水膜等三种除尘功能，因而可得到较高的除尘效率。另外，被水滴捕集落入水箱里的粉尘，沉积到水箱底部或随气流冲击不断搅动，当水箱中浓度达到一定值后，通过排浆阀定期排出，并冲洗水箱，由供水管补充新水。 经专家鉴定：研究成果整体达到国际先进水平，并获得国家安全生产监督管理局第一届安全生科技成果三等奖，被列为国家安全生产监督管理总局2005年度重点科技推广项目。
北京科技大学
2021-04-13
煤矿巷道机械化掘进粉尘污染控除关键技术
技术简介
煤矿机械化掘进巷道进尺快、喷浆量大、产尘量高，是矿工尘肺病主要来源区域。综掘机截割和喷浆作业是掘进巷道核心产尘源，对工人职业健康构成了极为严重的威胁。由于截割煤岩尘润湿性差异大、扩散规律复杂、封闭难度大，粉尘在通风风流作用下快速弥散至巷道作业区域，致使传统除尘技术无法解决高浓度粉尘污染问题；而干（潮）喷生产工艺则是导致喷浆作业区粉尘污染严重的直接原因。该科技成果主要包括以下两方面：
（1）发明了可快速覆盖巷道全断面的多向旋流风幕控尘技术，短距离内快速形成风流方向均指向工作面、阻隔粉尘扩散的风幕，提高了抽尘净化效果；构建了由轻质三向旋流风幕装置、高效湿式除尘风机、增润剂定量添加装置等构成的高效小型化风雾双幕协同增效控除尘成套装备体系；
（2）研究了减阻调堵技术，发明了矿用混凝土喷射机（组）及强制搅拌机、喷射辅助机械臂等装备；实现了管道堵塞和喷射粉尘的有效预防和主动调控，破解了井下施工水泥尘无法源头上根本控制的难题。
创新点及性能指标
（1）发明了由轻质三向旋流风幕装置、高效湿式除尘风机、增润剂定量添加装置等构成的高效小型化风雾双幕协同增效控除尘成套装备。
（2）发明了矿用混凝土喷射机（组）及强制搅拌机、喷射辅助机械臂、速凝剂自动添加装置等湿式喷射设备。实现了井下狭小巷道空间低尘化快速高质量混凝土喷射。
山东科技大学
2021-05-11
巷道掘进含水异常体电磁综合超前探测技术
本方法利用直流电法和瞬变电磁法两种方法综合，对巷道前方地质异常体实施探测，预报和判断其位置及特征。通过两种方法的电性剖面综合对比与分析，可进一步提高对目标异常体的预报准确率。针对不同探测条件可选择单一或两种方法组合，其操作方便快捷，适应性强。对于长距离掘进巷道可实施连续跟踪探测，即每一次探测控制前方距离 100m，根据探测情况可掘进 80m，当达到 80m 位置时再进行下一次探测与预报，如此循环，向前延伸完成整条巷道的掘进保障任务。
安徽理工大学
2021-04-13
动压、破碎围岩巷道稳定控制技术
该成果从改善动压、破碎围岩巷道所处应力环境及合理确定巷道支护技术两个方面开展研究，依据采动应力演化规律、动压巷道围岩稳定控制理论以及破碎围岩注浆加固机理，开发了沿空掘巷围岩控制技术、迎采巷道围岩控制技术、破碎围岩巷道注浆加固技术。沿空掘巷是在上区段工作面采空区岩层活动基本终止、应力调整趋于稳定后掘进，采用合理的窄煤柱护巷技术使巷道位于应力降低区，结合窄煤柱稳定控制技术与合理的巷内支护技术保证巷道的稳定；为缓解接替紧张问题，在上工作面回采结束前，需提前掘出下工作面的回采巷道，在上工作面超前、侧向和本工作面超前应力的叠加作用下，造成迎采巷道围岩十分破碎、极难维护。通过采用自主研制的注浆材料加固围岩、改善围岩性质、提高围岩的整体性和自承载能力，并与锚杆支护相结合，能提高锚杆锚固力、增大支护阻力，充分发挥两种支护的优势，能够显著改善迎采巷道维护状况。因此，通过改善围岩应力环境，并结合围岩注浆加固与锚杆联合支护技术，是改善动压、破碎围岩巷道维护状况的一条有效技术途径。
中国矿业大学
2021-02-01
悬吊式巷道掘进临时支护装置及其使用方法
本发明公开了一种悬吊式巷道掘进临时支护装置及其使用方法，它由工字钢悬挂梁、支撑平台、升降台、移动架和多个液压缸所组成；通过上述各部件实现巷道快速连续掘进，减少顶板下沉和离层，减少迎头冒顶和偏帮事故并降低劳动强度。
安徽理工大学
2021-04-13
智能矿用掘进机井下导航控制技术
针对矿井恶劣环境中绝对定位信息缺失，利用多源融合感知技术，构建可行驶区域两侧边缘，利用中心参考轨迹种子点生成拟合跟踪轨迹。建立势场态势图，实现智能矿用掘进机井下动态避障，并设计了自适应变参数的轨迹跟踪导航控制方法，突破了智能矿用掘进机矿井下自主导航规划的技术瓶颈。
提供了一种矿井下智能驾驶的局部路径规划方法及系统，自适应调整轨迹，实现路口前矿车的横向校正，保证矿车安全的通过路口，提高下无人矿车在分岔路口的安全性；提供了一种智能掘进机横向优化控制方法及系统，在粉尘碎石恶劣环境下，并缺乏绝对定位信息时，实现智能矿用掘进机井下精确横向轨迹跟踪控制技术；提供了一种智能驾驶的自底向上平滑轨迹生成方法及系统，保证在直线路线参考点处于道路中间，在弯道路段参考点处于弯道内侧，提高掘进机行驶过程中的安全性。
中南大学
2023-03-17
智能矿用掘进机井下导航控制技术
针对矿井恶劣环境中绝对定位信息缺失，利用多源融合感知技术，构建可行驶区域两侧边缘，利用中心参考轨迹种子点生成拟合跟踪轨迹。建立势场态势图，实现智能矿用掘进机井下动态避障，并设计了自适应变参数的轨迹跟踪导航控制方法，突破了智能矿用掘进机矿井下自主导航规划的技术瓶颈。
提供了一种矿井下智能驾驶的局部路径规划方法及系统，自适应调整轨迹，实现路口前矿车的横向校正，保证矿车安全的通过路口，提高下无人矿车在分岔路口的安全性；提供了一种智能掘进机横向优化控制方法及系统，在粉尘碎石恶劣环境下，并缺乏绝对定位信息时，实现智能矿用掘进机井下精确横向轨迹跟踪控制技术；提供了一种智能驾驶的自底向上平滑轨迹生成方法及系统，保证在直线路线参考点处于道路中间，在弯道路段参考点处于弯道内侧，提高掘进机行驶过程中的安全性。
智能矿用掘进机井下导航控制技术
中南大学
2023-08-22
复杂条件下破碎围岩巷道深浅支撑层控制技术
本成果获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术进步奖）。采用实验力学方法研究和掌握了在高应力、强流变、强采动影响等复杂条件下巷道破碎围岩岩体峰后软化、峰后剪胀扩容及流变等特性和规律；建立了围岩体力学特征和围岩支护结构体的相互关系。基于复杂条件下巷道破碎围岩的峰后强度软化和剪胀扩容效应，考虑巷道开挖后岩体强度、变形和应力分布特征，建立了复杂条件下软弱破碎巷道围岩的深浅支撑层结构理论；综合考虑围岩强度、应力和变形破坏的区域分布特征，将围岩划分为深浅支撑层结构，分析了深浅支撑层与围岩稳定的关系及深浅支撑层的演化特征和巷道变形破坏特征；掌握了巷道围岩宏观力学结构，确立巷道支护须控制的范围和支护方式确定。自主研发了锚固体流变拉拔试验系统，获得了锚固体流变失稳机理、破坏特征及类型，提出了破碎围岩巷道深浅支撑层流变破坏分析方法、结构特征及支护设计，为锚固支护结构失效诊断、有效控制深浅双支撑线层结构内巷道流变变形及防止失稳提供了依据。形成了基于深浅双支撑层理论的巷道支护设计方法和技术，提出了复杂条件下的巷道变形特征和围岩结构的预测方法、控制措施及巷道需求支护力的计算方法。对于破碎围岩巷道支护时，必须首先确立巷道的围岩赋存状态及围岩结构，分析计算深浅双支撑层结构的存在范围、力学特征和规律，进而确立浅支撑层的位置和所需支护力，一般可以形成以“锚网喷＋高预应力 U 型钢桁架锚索＋注浆”为核心的复合支护形式。锚杆对浅支撑层补强后，浅支撑层岩体与锚杆形成组合拱式的承载结构，锚索将浅支撑层与深支撑层联合起来共同形成围岩整体承载结构，而锚注再次对围岩进行加固，提高围岩整体强度，改善围岩应力分布状况，使围岩变形协调化、荷载均匀化，对深浅支撑层发挥整体承载能力具有重要作用。
安徽理工大学
2021-04-11
我国煤矿掘进面粉尘治理技术取得重大创新：煤岩颗粒物年均减排10.5万吨
刚刚揭晓的2021年度江苏省科学技术奖励中，中国矿业大学周福宝教授团队《巷/隧道干式过滤除尘技术研究与工程应用》项目获得省科学技术一等奖。该研究项目标志着我国煤矿掘进工作面粉尘治理技术取得重大创新，用科技突破煤矿粉尘污染，实现煤岩颗粒物年均减排10.5万吨，填补了国内技术空白，推动我国粉尘防治的科技进步。
中国矿业大学
2022-06-01