技术/装备简介

现阶段陕蒙很多智能矿井采用了全断面快速高 效掘进系统 （图1），其以掘锚机为龙头，后接运锚 机、柔性带式转载机和迈步自移机尾，实现了煤炭 采掘巷道断面一次成型。该套系统实现多种作业平行、重叠进行，提高了巷道掘进效率，大幅增加了 掘巷所用的锚杆、铁丝网、树脂药卷、托盘、钻杆 等材料的使用量。

目前，井下快掘成套装备的布置只能依靠人力 搬运，存在占用人员多、劳动强度大、运输效率低 等问题；此外，采掘巷道断面宽度为 5.4～6.0 m，快掘系统设备宽度约为3.4 m，加上输送带搭接转载 区域占用宽度，上述物料在窄型巷道内快掘设备一 侧进行搬运时，可用宽度空间最窄处仅为1.2～1.4 m （图 2）。现有的智能运载设备均无法在如此狭窄的 空间内作业，同时掘锚机等发生故障更换元部件时， 没有合适的辅输设备来解决减速机、泵组等机电设 备的运输，给设备检修、恢复使用带来困难。

通过大量的实地走访、矿井调研，以及与陕煤 集团进行了多次的技术交流后，综合快掘、车载锚 杆支护等需求，设计开发了一种车体窄、智能控制、 人机协作的开阔型运载平台，可在快速掘进的狭窄 巷道内，实现人机协作运行，以及锚杆—进行锚索运输支护、小型配件升降检修，填补了井下超窄型 空间物料运输的空白。

图1　井下快掘成套装备布置

图2　快掘单侧多功能辅运平台工作区

参数、性能及基础原理

基本参数

快速掘进用窄小型智能移动辅运平台基本参数 见表1。

表1　快速掘进用窄小型智能移动辅运平台基本参数

性能

智能窄型多功能辅运平台爬坡度≤16°，额定承 载2 t，可原地差速转向，平路速度（高速3.6 km/h， 低速1.8km/h），最大牵引力30 kN，运载平台举升高度≤3 000 mm。

基础原理

（1） 总体设计。为平台式运输装备，整个装备 除随车吊机外，其余所有部件均设计于平台下方， 保证窄小型装备的有效装载面积，并保证装载高度 为1.1 m。总体方案设计如图3所示。

（2） 行走系统。履带式行走机构，具有接地比 压小、滑移转向、机动灵活、双向驾驶，可在狭小 空间往复运行等优势；采用开式液压驱动方式，成本较低。

（3） 动力系统。采用小排量高压共轨防爆柴油 机为动力，动力强劲，排放污染小。

（4） 控制系统。针对频繁起步、加减速、制动 工况，采用液压＋机械传动，实现发动机可调功率 输出自动控制，达到整车无极变速。 为提高窄小型 移动平台使用过程中的操控便捷性和安全性，集成 视距无线遥控功能，实现司机操控和视距遥控2种 同时兼容的操控模式。

（5） 工作装置。采用平台式水平承载方式，可 满足长度为 1.8～2.8 m 的锚杆以及其他小型机电设 备的运输，并配备辅助装卸吊机 （最大吊装能力为 1 000 kg），可减轻人员劳动强度，该方案整车外形 尺寸小，装载平台面积大、高度小。

图3　总体方案设计

关键技术

快速掘进用窄小型智能移动辅运平台采用小排 量高压共轨防爆柴油机，尾气排放低；具备双向驾 驶功能，视野开阔，无需调头；装载高度低，整机 重心低，装卸方便、运行稳定；运载平台具备辅助 装卸功能，安全性高，大幅减轻作业人员劳动强度， 可加装智能遥控辅助驾驶功能、抬头显示HUD、人 员接近报警、驾驶员防疲劳报警提示等多元感知模 块。关键技术包括5方面：

（1）采掘系统配套辅助运输工艺技术 分析采掘系统辅运现状、需求和工况条件，研 究物料运输工艺，提升运输效率。

（2）大接地长宽比履带转向系统的匹配技术 通过合理匹配履带液压系统参数及减速比，利 用液压负载敏感控制，实现转向系统节能高效。

（3）小型4轮电液驱动滑移转向底盘技术 利用紧凑型移动设备传动、转向和行走技术， 开发满足受限空间内行驶和操作要求的底盘。

（4）受限空间小微型车辆操控适应性技术研究控制转向速率、优化遥控操作电液驱动控 制系统，提高近水平运行工况下转向操控性。高响 应精度、低时延遥控系统如图4所示。

（5）受限空间多源感知防碰撞技术研究 采用多源感知技术融合方式，解决受限空间内 遥控驾驶防碰撞难题，提高安全性和通过性。

图4　高响应精度、低时延遥控系统

图5　快速掘进用窄小型移动平台车应用场景

技术装备的创新点

（1）快速掘进辅助运输工艺及专用装备研究 首次针对快速掘进工作面内设备运行和进尺产 生的锚护物料及机电设备接续输送需求，研究出一 种狭窄空间内短距离穿梭运输工艺，并基于该工艺 研制了一种专用无轨移动平台车。

（2）大接地长宽比履带转向系统的匹配研究 通过对大长宽比履带转向阻力矩的理论分析， 合理匹配履带行走液压马达的参数及减速器速比， 利用液压负载敏感控制，实现大接地长宽比履带转 向系统的节能高效运作。

（3） 紧凑型小排量高压共轨防爆柴油机动力装 置设计与应用 对小排量高压共轨防爆柴油机动力装置进行紧 凑设计和合理布局，解决了长度小于3.5 m、宽度小 于1.2 m、平台高度小于1m的整机狭小设计空间与 高性能、高可靠性元部件之间的矛盾。

应用推广情况

研制的快速掘进用窄小型移动平台车，为快掘 系统物料运输提供得力车型，现阶段已在陕煤智能 矿井部署应用。使用巷道窄小型移动平台车，进行 锚杆和机电设备的自装卸作业，以及往返穿梭输送 作业，仅需1人操作，而原来依靠人力搬运或小四 轮辅助搬运作业至少需要 3 人，人数减少 67%，采 用辅助装卸功能还可将搬运时间减少60%，从而保 障快掘工作面的安全、高效生产。

快速型移动平台车应用场景如图5所示。 快速掘进用窄小型移动平台车在陕煤集团成功 应用后将是我国煤矿井下无轨辅助运输技术装备的 又一科技成果，将辅运车辆与采掘机械对接，实现 无轨辅助运输向采掘系统的延伸发展，拓宽辅运车 辆适用范围，完善采掘装备，优化采掘工艺，形成 安全高效、精准节约的井下物料运输方式。项目的 产业化也将带动相关产业的发展，为社会提供就业 机会。快速掘进用窄小型移动平台车服务于快掘系 统成套装备，可助力快掘系统在国内外的快速发展。