目前，国能源神东矿区、陕煤集团部分矿区、中煤集团部分煤矿采用了全断面快速高效掘进系统，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，实现煤炭采掘巷道断面一次成型。全断面快速高效掘进系统多种作业平行、重叠进行，提高了巷道掘进效率，如图1所示。
为了充分发挥掘、支、运三位一体新理念带来的技术优势，提高巷道的掘进安全性、快速性。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如图2所示。
一般矿井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，上述材料在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1箭头标记区域）。现有工程机械运输设备均无法在如此狭窄的空间内行驶，目前只能依靠人力搬运，存在占用人员多、劳动强度大、运输效率低等问题。掘锚机等快掘设备发生故障更换元部件时，也没有合适的设备来运输减速器、泵组等机电设备，给快掘区设备检修、恢复使用带来困难。
目前国际上快掘后配套装备还处于空白状态。随着国内大柳塔矿、黄陵矿业等矿快掘系统、装备成套化以及快掘工艺的发展，产生对锚护物料短距离往复移动运输需求，解决该问题并提出开发一种便捷式无轨移动平台，与快掘装备配套使用，在国内外均为首次。便捷式移动平台车研制成功后，可打包入快掘装备，完善快掘装备系列，优化快掘辅运工艺，使快掘系统发挥更高效率，并促进快掘工作面向机械化、智能化深入发展。
图1 快掘系统井下使用实际情况、图2 井下锚杆、锚索等物料实物
快掘工作面物料运送工艺路线设计
现阶段井下辅运大巷和巷道内的运输与快掘、掘进等井下其他系统对接较少，为实现防爆设备跨系统延伸，必须把握快掘装备和系统的辅运工艺需求。通过人员借调、专业知识培训、现场调研、设备服务等手段，对快掘系统工艺节点进行研究，找到现快掘工艺运送中存在的组织、管理、运行问题。把握锚护物料、机电设备、锚杆补打专用设备需求，以及井下管线架设、维修作业设备潜在应用等，拓宽对智能移动平台设备的适用范围、使用时间、机电设备的运输，并配备辅助装卸吊机，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；小排量高压共轨防爆柴油机，尾气排放低；独立运行，除配套快掘使用外，也可推广于山东、陕西等煤矿窄型巷道。
对功能用途、操纵方式等进行全面了解后，在无轨设备机动灵活的技术优势基础上进行开发，与快掘成套装备配合使用，实现无轨辅助系统与快掘系统的对接，提供快掘辅助运输解决方案，建立安全高效、精准节约的井下物料运输模式，朝着快掘智能化方向发展。图3、图4显示的新工艺路线中，利用智能移动平台设备代替人工+简易起吊机构，解决锚杆、锚索现存的技术难点，达到智慧矿山快掘区减员安全的目的。
图3 快掘新工艺路线设计、图4 快掘新工艺中移动平台搬运区域布置
通过新、旧工艺路线分析，对完成1 500 m/月的快掘进度前后效率分析预测，辅助验证新工艺方法的合理性和高效率。不同快掘散料搬运工艺效率对比分析见表1，由表1可知，利用智能移动平台设备可以节省4倍搬运时间，减员60%，符合煤矿安全生产的基本需求，达到减员增效的目的。填补了快掘工艺中散料辅助运输没有智能化机械设备的空白。
表1 不同快掘散料搬运工艺效率对比分析
物料输送智能移动平台设计
总体设计
根据快掘现场断面尺寸、限制条件，确定窄型平台整体设计方案，包括动力供应方式、传动系统类型、驾驶方式、驱动形式、货物承载方式等，最终确定外形尺寸≤3.5 m×1.2 m×1.8 m(长×宽×高)，平台采用小排量防爆柴油机动力、履带式行走、水平式承载并具备辅助装卸功能、单驾驶室双驾驶方式，具有紧凑灵便、燃油经济性高、排放低、稳定性好、装载快捷、拓展功能强等特点，能够满足快速掘进工作面锚护材料输送和小型设备检修需求。
1）总体设计：定义为平台式运输装备，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，并证装载高度为1.1 m，整车宽度为1.2 m。
2）行走系统：履带式行走机构，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；采用开式液压驱动方式，成本较低。
3）动力系统：以小排量高压共轨防爆柴油机为动力，防爆后功率为50 kW。
4）工作装置：采用平台式水平承载方式，可满足长度为1.5～2.7 m的锚杆以及其他小型机电设备的吊装、承载。总体设计装配模型设计如图5所示。
电液驱动控制系统
图5 快掘移动平台整车液压传动布置
图6 视距遥控电气设备实际应用情况
1）液压系统配置及性能
液压行走系统采用单泵、双马达开式系统传动方案，并采用2点控制，经匹配计算，整车最大牵引力为28 kN，最大爬坡度17º。
2）液压系统特点
采用开式系统，成本低，操作控制方便；但是所需要的油箱体积大，以发挥油箱散热、沉淀杂质的作用。针对频繁起步、加减速、制动工况，采用液压+机械传动，泵DA+HD控制，马达HA控制，实现发动机变功率输出自动控制，整车无极变速。
视距遥控系统
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。操作人员在遥控模式下，在可视范围内，能够灵活的选择最佳位置对窄小型移动平台各种动作进行操控，同时人员远离危险区域，安全性大幅提升。视距无线遥控系统基于点对点无线通信、自动化控制等技术，由遥控操作单元、车载接收单元及控制器单元组成。其中遥控操作单元发射控制信号及动作指令，车载接收单元接收无线指令后将控制信息传递给控制器单元，由控制器通过内部程序输出控制信号控制相应执行部件的动作。一般接收单元及控制器单元会集成于1个箱体内实现。
视距遥控电气设备控制单元遥控范围80 m；可直接驱动各类电磁阀，实现对外控制；通过输出继电器可控制照明灯、喇叭等；具有安全工作模式，在监测到设备异常或通信异常时，视距遥控系统会自动进入安全模式。现场实际应用情况如图6所示。
结 论
1）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，研究一种狭窄空间内短距离穿梭运输工艺，并基于该工艺研制一种专用无轨移动平台设备。主要以智能控制、体积小、功能多来解决快掘100 m作业区散料运输靠人工的技术难题。项目成功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，将防爆设备与采掘机械对接，实现无轨辅助运输设备向采掘系统的延伸发展，拓宽无轨辅运设备的适用范围，完善采掘系统装备，优化采掘工艺，为煤炭开采提供有效解决方案，形成安全高效、精准节约的井下物料运输方式。项目产业化也将带动相关产业的发展，为社会提供就业机会。该项目服务于我公司的快掘系统成套装备，必将助力于快掘系统在国内外的快速发展。
2）经调研，目前除神东、阳泉和黄陵等正在应用快掘系统的煤矿以外，王家岭煤矿、兖矿贵州能化及其他用户的掘进工作面目前均有辅助运输设备需求，并提出车宽≤1.2 m的要求。快速掘进用窄小型移动平台设备，可独立灵活运行，不仅可满足快掘配套需求，也可在山东、陕西等煤矿窄型巷道推广使用，该设备智能化、排放低、机动灵便、运载功能多，在狭窄巷道和受限空间内具有较强的适应性，可深入井下开采前沿阵地，充分发挥智能设备的优势，应用市场前景十分广阔。
