采掘协调一直是煤炭生产过程中关注的重要问题。经过近十几年的发展，我国煤巷掘进技术水平有了大幅度提高，主要表现在以下几方面：国有重点煤矿掘进装载机械化程度达到87.38%；掘进机产业年产量由2001年的103台增加到2011年的2609台；掘进机的截割功率和整机性能有了大幅度提高；巷道掘进速度与功效等指标也有了较大提高。特别是近年来，中国煤炭科工集团太原研究院联合神东公司合作开发了高效快速掘进系统，该系统于2014年7月至2015年11月应用于神东大柳塔煤矿5-2煤层52501、52502、52300、52301工作面，实现了全断面快速掘进、掘支运平行作业、远距离监控操作、辅助作业机械化(部分)，是目前机械化、自动化、信息化程度最高的快速掘进系统[1-4]。

但是，高效快速掘进系统仍然存在不足：①系统仅适应于神东等地质条件较好的矿区，系统的适应性不高；②系统配套设备的机械化、自动化、智能化程度总体不高，存在进一步提升的空间；③单机设备的可靠性有待提高；④系统没有实现掘辅平行作业。为此，需要进一步研究煤巷快速掘进的有关问题，探索智能快速掘进技术，以便进一步提高掘进作业的各项技术指标，满足安全高效采煤的需要。

我国拥有22%的世界人口，世界7%的耕地，化肥农药消耗世界第一。农用化学品长期过量投入导致农业环境污染问题的日益加剧，复种指数高和连作产生的土壤持续生产力障碍问题及土壤质量健康、农产品质量安全问题日益严重。同时，导致我国现阶段面临土壤养分转化慢、土壤污染物积累、土传病害频发三大土壤障碍。不治土壤疾病，就没有舌尖上的安全，这样的现状决定了中国比任何时候更需要发展和使用微生物肥料产品。现如今，我国微生物肥料发展现状怎样？前景如何？将给肥料行业带来哪些机遇和挑战？

1 快速掘进技术发展状况

1.1 发展类型

目前，国内外主要有三种类型的煤巷机械化快速掘进技术。

1)第一种类型是综合机械化掘进技术。其典型配套形式是悬臂式掘进机、桥式转载机、可伸缩带式输送机等。掘进工艺繁琐，掘进、支护不能平行作业，主要以单体气动或液压锚杆钻机配套支护，机械化锚护程度底，劳动强度大；后配套运输方式落后，辅助作业强度大。目前我国综合机械化煤巷掘进平均月进尺不足200m，掘进功效不足2.5m3/工日，效率较低。

2)第二种类型是连续采煤机掘进技术。其配套形式是连续采煤机、锚杆钻车、梭车、铲车等。目前国内神东公司、陕煤集团、晋城煤业、鲁能集团、伊泰公司等煤矿使用连续采煤机达100余台，其中，神东矿区连续采煤机煤巷掘进平均月进尺1200m，掘进功效9m3/工日左右，效率相对较高。连续采煤机对煤层赋存、地质构造等条件要求较高，限制了其在巷道掘进方面的应用范围。

目前，太原院已经形成以掘锚机、多臂锚杆机、可弯曲胶带转载机、迈步式自移机尾等设备组成的快速掘进系统，后配套的多臂锚杆机、可弯曲胶带转载机、迈步式自移机尾、湿式除尘装置已经得到试验验证并日趋成熟，掘锚机已完成首台样机试制。

1.2 存在问题

上述三种传统机械化快速掘进技术存在的普遍问题是：

智能快速掘进技术是指采用具有感知能力、记忆能力、学习能力和决策能力的掘锚机、锚杆机、破碎转载机、带式输送机等煤巷掘进装备，以自动化控制系统为枢纽，以远程可视监控为手段，实现掘进工作面巷道掘进系统“全断面快速掘进、掘支运平行作业”的安全协调高效掘进技术。智能快速掘进技术创造了掘进、支护、运输“三位一体”的快速掘进新类型，实现了设备的集中协同控制，为下一步掘进工作面无人化奠定了基础。

煌绿乳糖胆盐肉汤(BGLB)、结晶紫中性红胆盐琼脂(VRBA)：北京陆桥技术股份有限公司；氢氧化钠(粒)、无水碳酸钠、硫酸铜：天津市东丽区天大化学试剂厂；酒石酸钾钠：天津市科密欧化学试剂有限公司；福林酚：北京索莱宝科技有限公司，以上试剂均为分析纯。

2)后配套系统效率较低，特别是掘锚机的后配套系统，不能充分发挥掘锚机的截割能力，制约了掘锚一体化技术的进一步发展。

我国对掘进、锚杆支护设备及自动化技术研究起步较晚。“十一五”、“十二五”期间，国内在重型掘进机、连续采煤机、全断面掘进机的研制和应用得到突破。掘进自动化技术以远程可视控制技术、自动截割轮廓成形控制技术、遥控技术、工况监测和故障诊断技术为代表。国家“863计划”项目“半煤岩及岩巷快速掘进技术与装备”、“煤矿井下采掘装备远程遥控关键技术”也以突破掘进过程中遥控设备的关键技术为核心，重点进行了可视化遥控和远距离控制掘进机的技术攻关，并已经投入使用。国家高技术发展计划支持项目“智能化超重型岩巷掘进机研制”的研究重点专注于智能化，并取得了一系列成果。

4)设备的智能化程度不高，导致工作面作业用人多、伤亡多、效率低，制约了掘进速度的提高。

1.3 智能快速掘进技术

1)工作面未形成完善的高效掘进系统，掘、锚、运不平衡，制约了掘进效率提高。

王施凯明目张胆地打量着那两个黑衣人，想了想，超大声地说：“别怕，有你王哥在呢。我妈今天炖了超级好吃的排骨，想不想尝尝啊？”

2 智能快速掘进技术国内外发展状况

2.1 国外发展状况

快速掘进技术的研究，除需解决掘进与支护的矛盾外，还需解决掘进和辅助工序的矛盾。供水、供电、通风、除尘、辅助运输、带式输送机延伸等辅助工序也是影响巷道掘进效率和速度的制约因素。从时间上讲，辅助作业时间占全天的1/3；从人力上讲，辅助作业占用充足的人员，且效率低；从安全上讲，占用大量人员，必然存在安全隐患，也不符合“机械化换人，自动化减人”科技强安发展理念。因此，有必要考虑将部分辅助作业逐步实现机械化、自动化，从而逐步实现掘进与辅助工序的平行作业。

 

表1 国外自动锚杆钻机部分专利

  

专利名称专利号公布日期专利权人自动锚索钻机US007607866B220091027Yoy自动顶锚杆钻机US006814155B12004119Yoy单按钮操作的自动锚钻模块US007819609B220101026Fletcher具有锚钻装置操控功能的设备及方法US006938702B2200596Sandvick煤矿井下设备自动铺网系统和方法US008137033B12012320Fletcher

2.2 国内发展状况

3)设备未实现成套，系统间关联性不强，缺乏通讯、监控、联动、互锁等功能，不能实行集中控制，各设备均需单独配备操作人员。

近年，通过科技创新项目“高效全断面掘进机研制-快速后配套装备”和“煤巷高效快速掘进技术及成套装备研发”的实施，中国煤炭科工集团太原研究院有限公司与神东煤炭公司合作开发的煤巷高效快速掘进系统在神东大柳塔矿试验成功。快速掘进系统自使用以来，单班最高进尺85m，日最高进尺158m，月最高进尺3088m，创造了大断面(25.2m2)单巷掘进的世界记录，首次实现煤矿井下掘进工作面真正意义的综合掘进机械化[5]。系统配套设备有MB670型掘锚机、CMM10-30型锚杆机、ZPL1200/165型破碎转载机、DZY100/160/135型可弯曲带式输送机、DZM100/120/55型迈步式自移机尾。掘进系统主要参数见表2。

 

表2 快速掘进系统主要参数

  

项目参数值项目参数值适应巷道宽度/m35～45胶带搭接行程/m100适应巷道高度/m35～45系统总长/m207最小空顶距/m3总功率/kW2483适应巷道倾角/(°)±5输送能力/(t·h-1)1200

3)第三种类型是掘锚一体化掘进技术。掘锚一体化掘进技术核心装备是掘锚机，运输系统一般采用桥式转载机、梭车、破碎转载机等。20世纪90年代，国外开始研制第一台掘锚机，目前国际上在用掘锚机已达200余台，代表机型有SANDVIK公司的MB670、JOY公司的12ED25。2003年，国内开始引进第一台掘锚机，至今已有80余台，且主要应用于顶板不稳定、无法采用连续采煤机快速掘进的大型矿井的煤巷单巷掘进。目前神东矿区掘锚机煤巷平均月进尺600～800m，掘进功效5.5m3/工日左右。2008年，国内开始进行掘锚机的国产化工作，上海天地开发出MLE250/500型掘锚机，完成样机试制及初步试验；山西天地于2016年研制出JM340型掘锚机，整机技术参数及配置达到国际先进水平。

综上所述，我国智能化快速掘进技术与国际同行处在同一起跑线，而且，我国是世界上最大的煤炭生产国，如果能够在智能化快速掘进技术的领域有所突破，必将占领该领域的技术制高点，为我国掘进技术与装备在国际煤机市场赢得一席之地。

3 关键技术问题探讨

3.1 智能截割技术

文献[6]对掘进机的智能截割技术进行了探讨，文献[7，8]对采煤机的智能化关键技术进行了研究。掘锚机是快速掘进系统的“龙头”装备，掘锚机的智能化研究主要体现在智能截割技术上，主要体现在几个方面。

1)掘锚机的自动定位和导向技术。掘锚机在进行巷道掘进作业过程中，能够检测自身的位姿并且能够随时调整行走机构，使机身的位置和行进方向与巷道设计参数相匹配。目前，进行自动定位和导向的主要方式有全站仪、陀螺仪、电子罗盘、激光导向仪以及视觉测量。目前，光钎陀螺仪技术成功应用于世界首套高效快速掘进系统的导向中，有效降低了巷道掘偏的情况，提高了掘进的速度和效率[9]，为实现掘锚机的自动定位奠定了基础。

目前，巷道支护是制约快速掘进的主要因素。随着掘进能力的提升，掘快支慢的矛盾越来越突出[10，11]。神东快速掘进系统通过增加锚杆钻架的数量来缓解这种矛盾，锚杆机配有8～10个钻架，掘锚机配有6个钻架，即整个系统配有14～16个钻架，操作工人4～8个，平均一个进尺打锚杆时间10～15min，该支护速度仅仅能够满足目前的掘进速度。因此，必须研制全自动钻架和全自动锚杆钻车，实现整个锚杆作业工序(钻孔、装药卷、上锚杆、紧固锚杆、锚杆供给)的全部自动化，实现辅助工序(铺网)的自动化，提高锚杆支护的速度和效率，并逐步减少人的参与，最终实现锚杆支护无人化，为整个掘进系统的智能化水平打下基础。智能锚护技术需要研究的关键问题有围岩状态实时监测及锚护参数的动态设计、锚护位置自动定位技术、智能锚钻集中控制系统、药卷自动喷射技术、智能健康诊断技术、自动铺网技术等。

3)煤岩自适应截割技术。掘锚机的自动定位技术确定自身在巷道中的三维坐标后，依据采掘工艺的要求自主完成整个煤岩截割过程的技术为自适应截割技术。整个工艺流程包括截割轨迹指定、截割滚筒转速和截割臂摆动速度根据煤岩特性的调整。实现截割滚筒转速的调整主要技术包括变频调速技术、开关磁阻电机调速电机技术、双速电机技术等。截割臂摆动速度的调整可以通过电磁阀控制技术控制截割臂升降油缸来实现。

本研究选取了武汉5所高校(湖北经济学院、武汉纺织大学、武汉工程大学、武汉理工大学和中南民族大学)中10个社团近350人，通过问卷调查、采访社团负责人及在校大学生等形式，发现当下社团组织运营机制自身存在以下突出问题：

4)掘锚机智能感知技术。煤矿井下特殊工作环境、非正常截割工况、维护保养失当等均是掘锚机故障发生的原因，且故障类型呈多样性、随机性、盲测性、关联性的特点。传统的故障诊断方法存在延迟性、不确定性，诊断结果的客观性和可信度较低。而智能诊断技术实现在线检测和预报功能，是掘锚机智能化的一个重要体现。

调研结果显示，不同学科用户对学术资源的载体类型需求有所不同。化学、材料科学与工程、土木工程、经济管理科学与工程等多个学科用户在围绕资源服务载体的问题征询时，不约而同地优先推荐电子资源或网络出版模式，还有部分用户提出通过移动端访问学术资源的意向，调研结果总体贴合移动互联时代学科用户的使用习惯。而法学学科用户希望提供权威机构的各类案例库等电子资源，而针对领域经典著作、学科核心期刊资源，用户则希望提供纸本服务。

3.2 智能锚护技术

2)煤岩特性智能识别技术。煤岩特性智能识别技术是掘锚机智能化的重大技术问题，是实现无人化掘进理念的关键环节。目前的煤岩识别技术主要有：基于煤层厚度原理的射线、雷达探测法；基于煤岩表面检测原理的表面图象法、激光探测法、红外测温法等；基于切削力原理的驱动电流法、振动频谱法等；基于神经网络的多参数融合法、基于模糊理论的人工智能法等。

3.3 输送带多点驱动技术和张紧力自动控制技术

带式输送机是快速掘进系统中的核心装备，目前的带式输送机存在的主要问题有：输送带弯曲运行时张力大、易跑偏；输送带弯曲率与机架最小弯曲半径不匹配；输送带磨损严重、使用寿命低等。为解决上述问题，保证输送机在输送带运行过程中顺利拐弯，需要采用多点驱动技术，减小胶带张力。进一步研究带式输送机驱动点的选择、驱动功率的平衡、驱动策略的制定等。同时需要对输送带张紧力实现自动控制，确定最小张紧力，减小输送带张力对输送机弯曲运行的影响。

3.4 辅助工序自动化技术

在智能快速掘进技术单机设备方面，国外设备制造商早已开展了设备智能化研究，并取得了一定的成果。FLETCHER、JOY、SANDVIK、DOSCO等公司都对锚杆钻机自动化进行了研究，并申请了多项专利，见表1；欧盟委员会NEMAEQ(2006—2009)、ADRIS(2007—2010)项目人员在智能截割理论和应用方面进行了研究；波兰KOMAG采矿技术学会与西里西亚工业大学合作开发了基于神经网络的地质条件识别系统，并成功应用于现场装备；澳大利亚University of Wollongong开展了自动打锚杆和自动铺网技术的研究，并将其应用于久益的12ED30和山特维克的MB670型掘锚机上；国外掘锚机和全断面掘进机拥有自动截割技术、输送设备监测和自动控制技术，实现了全功能遥控、截割断面监视；德国、美国、奥地利等国已经掌握可弯曲带式输送机的线摩擦多点驱动技术、输送带的转弯技术等。但目前自动化的单机设备大部分应用在金属矿、盐矿等非煤矿山领域，国外煤矿掘进工作面的技术装备仍处于半自动化水平，目前尚无智能快速掘进成套技术与装备。

①溃坝数量最多的为云南省61座，其次为吉林、广东、湖南、广西、新疆等省（自治区），均在20座以上。从时间分布看，主要集中于20世纪90年代，10年间共溃坝246座，最多年份为1994年，溃坝54座。进入2000年以后，溃坝数量明显减少，统计为60座。

3.5 物联网集成技术

结合物联网技术，实现工作面的无线传输，组成设备各状态传感器网络，实现相关设备的位姿识别、状态监控、故障预警等功能，从而大幅减少工作面人员数量、降低劳动强度，提高掘进效率，打造协调、连续、高效作业的掘进工作面，实现“机械化换人、自动化减人”目标。

3.6 系统的适应性

结合我国不同矿区特殊的煤层地质条件，特别是在较为复杂的煤层赋存和地质条件下，研究新的作业工艺、新的设备配套形式，实现掘进一次成巷、掘支运平行连续作业，提高系统的适应性。神东快速掘进系统，适应中厚煤层巷道的掘进工艺，要求顶板、底板比较稳定，具备一定的空顶距，需要进一步研究适应神东矿区、阳泉矿区、黄陵矿区地质条件的快速掘进系统，特别是掘锚联合机组。

4 结 论

1)传统煤巷快速掘进技术存在的主要问题是：掘、支、运不平衡；掘锚后配套系统能力差；系统未实现协同控制；智能化程度不高。以上问题制约了巷道掘进速度，形成采掘失调的矛盾。

圆通的网点布局根据市场需求而定，在嘉兴，网点分布较小且较为稀疏，分布在在嘉善、平湖、桐乡、海宁、海盐和秀洲五个地区。网点数量少，一个网点支撑着很大一片服务范围，网点的人员、设备和信息存在较多重叠的区域，资源不能得到充分有效的利用。而农村这种经济和交通网络都不发达的地区，业务量小，派送距离大，对于快递企业来说派送花费的时间长，成本高，利润少，因此农村中基本上没有网点的设置，很多人需要花费很多时间去就近的城镇取件。

2)煤巷智能快速掘进技术实现了全断面快速掘进、巷道掘破支运平行作业、信息联动控制，代表了目前快速掘进系统在机械化、自动化、信息化领域的最高水平，是快速掘进技术类型的创新与发展。

另外，在处理有些文本时，时代背景还可以直接略去，这类文章往往是背景简单，学生熟悉，不需要特别处理的，如《富有的是精神》等。

3)煤巷智能快速掘进技术的关键技术包括智能截割技术、智能锚护技术、输送带多点驱动功率平衡技术和张紧力自动控制技术、辅助工序自动化技术、物联网集成技术、系统的适应性研究等。同时，智能快速掘进技术的发展趋势是由掘支运“三位一体”向掘支运辅“四位一体”方向发展。

参考文献：

[1] 张忠国.煤巷快速掘进系统的发展趋势与关键技术[J].煤炭科学技术，2016，44(1)：55-60.

[2] 张小峰.高效快速掘进后配套系统在大柳塔矿的应用[J].煤炭技术，2016，35(9)：262-263.

[3] 呼守信.高效快速掘进系统的协调控制[J].工矿自动化，2017，43(4)：86-88.

[4] 关万里.神东煤炭集团快速掘进工作面粉尘防治技术研究[J].煤炭工程，2016，48(S1)：69-71.

[5] 马 超，代贵生，曹光明.快速掘进系统在大柳塔煤矿的应用[J].煤炭工程，2015，47(12)：34-37.

[6] 张建广.悬臂式掘进机智能截割控制技术发展现状及关键技术探讨[J].煤炭工程，2015，47(2)：89-91.

[7] 葛世荣.智能化采煤装备的关键技术[J].煤炭科学技术，2014，42(9)：7-11.

[8] 葛世荣，王忠宾，王世博.互联网+采煤机智能化关键技术研究[J].煤炭科学技术，2016，44(7)：1-9.

[9] 罗 文，杨新林，黄 动，等.光纤陀螺仪在大柳塔快掘系统中的应用[J].煤矿安全，2017，48(3)：56-58.

[10] 鞠义君.我国煤矿锚杆支护技术的发展与展望[J].煤矿开采，2014，19(6)：1-6.

[11] 康红普.我国煤矿巷道锚杆支护技术发展60年及展望[J].中国矿业大学学报，2016，45(6)：1071-1081.