煤巷快速掘进系统的发展趋势与关键技术 王天全

煤巷快速掘进系统的发展趋势与关键技术王天全

发表时间：2019-01-17T15:31:38.197Z 来源：《防护工程》2018年第31期作者：王天全[导读] 特别是采煤综合自动化、信息化发展以来，采煤工作面推进速度不断加快，同时也要求为准备采煤工作面服务的煤巷掘进速度大幅提高。

中国平煤神马集团朝川矿河南平顶山 467500 摘要：现阶段我国社会经济发展进程向前推进的速度较为稳定，提升煤矿巷道快速掘进技术是煤矿生产领域当中一个热点性研究内容，笔者依据实际工作经验及相关文献资料的记载，对现阶段我国煤巷快速掘进系统发展趋势以及关键性技术措施进行分析，希望可以在今后相关的工作人员对这个问题进行分析的时候起到一定程度的借鉴性作用。

关键词：煤巷；快速掘进系统；发展趋势；关键技术

引言

采掘协调一直是煤炭生产过程中关注的重要问题，特别是采煤综合自动化、信息化发展以来，采煤工作面推进速度不断加快，同时也要求为准备采煤工作面服务的煤巷掘进速度大幅提高。

一、煤巷快速掘进工艺措施的实际发展情况分析依据相关调查工作得到的结果显示，在煤矿巷道掘进领域当中，支护时间往往是要比开机时间多出两倍之上。为了可以让这个问题得到有效的解决，国内外各个领域中的研究人员开展了多想技术措施的研究工作，并衍生出来了各种类型的掘进、支护装备及工艺措施。连续采煤机配套独立锚杆钻车的多巷掘进工艺措施，这种工艺措施实际应用的过程中是让连续采煤机承担起来掘进工作，锚杆钻车实际工作的过程中承担起来的任务是支护，二者交替作业的情况之下加工巷道掘进工作妥善的完成，在掘进工作进行的过程中，连续采煤机将设定出来的巷道出施行支护工作完成之后，就会转移到另外一个巷道当中展开各项作业，与此同时锚杆钻车进入到初始巷道当中展开支护作业。这一项工艺措施实际应用的过程中要求二者同时开展各项作业，所以这一项工艺措施也会在实际应用的过程中暴露出来一定的问题。因为交替工作的要求较为特殊，因此这一项工艺措施仅仅在多巷道掘进领域当中可以展现出来比较强的适用性。连续采煤机是需要在巷道之间来回调动，开机效率会受到较为严重的负面影响；因为这一项工艺措施实际应用的过程中会受到采煤机截深以及支护顶板稳定性等因素的影响，因此展现出来的适用范围较为狭窄；巷道数量非常多，系统复杂程度比较高，实际应用的过程中以及后期维护领域当中都需要使用到比较多的成本。掘锚机组掘进工艺措施，将采煤机和锚杆钻机组装在一起，构成掘锚机组，在此基础之上应用一台设备就可以独立的将采掘工作顺利的完成，这一项工艺措施实际应用的过程中将掘进和支护有机的相互融合在一起，可以在单一巷道当中快速的开展掘进工作，再加上落煤和装煤等工作的同时进行，从而也就可以让掘进速度得到大幅度的提升，但是这种工艺措施在实际应用的过程中也有着一定的局限性。机组本身复杂程度较高、组装工作较为困难、程序较为琐碎、价格比较高；机组隔震效果非常差，针对地质比较硬的煤层，在落煤过程中如果出现较为严重的振动问题的话，锚杆钻机的支护效果就会受到较为严重的影响；掘进的是复合顶板和上层煤岩之间应当保持一定的距离，从而这一项工艺措施实际应用的过程中就会对顶板的稳定性提出更高的要求。

二、关键技术问题探讨（一）掘进与支护速度掘进速度慢的主要原因在于掘、支不平衡，工作面掘进机割煤时间通常占17% ～ 34%，而打锚杆支护时间需占50% ～ 67%，掘进快而支护慢。这种倾向随着掘进机截割功率不断增大，推进能力不断增强，矛盾就越显突出。为了缓解这个矛盾，各个快速掘进项目，在顶板条件允许的情况下，都将空顶距拉大，尽量使掘进和支护均拥有互不干扰的作业空间，做到平行作业。这个现象在上述实例中有很多。目前，主要解决办法是创造条件，使掘进工作面顶板满足拉大空顶距的条件，尽量在随后的场地完成剩余支护工作。这样仅解决了一部分条件较好工作面的问题，不能在大范围内推广。掘快支慢的矛盾，也应该使掘进能力与锚杆支护能力平衡配置，适当降低掘进机的掘进能力，为支护设备的运行留出空间和时间。以掘进机不横向移机截割1个断面的时间，略微小于锚杆机具支护1个断面的时间为配置平衡较为合理。这样可以使掘进系统所有设备，特别是掘进机与锚杆机均能发挥最大能力，而不是仅单独提升进尺指标。（二）锚杆支护机具自动化目前，巷道支护是制约快速掘进的主要因素。在掘进机掘进功率不断扩大，截割1个断面所需时间不断缩短的情况下，通过增加锚杆机的钻臂数量，提高锚杆操作及其辅助人员在掘进队所占比例，也很难从根本上解决巷道支护慢等问题。神东第1套快速掘进装备中（加上掘锚机的6部锚杆机），该系统共有14～16部锚杆钻机，全部开动需要4 ～8个锚杆工。假设平均在10～15 min 内将1个进尺断面内全部锚杆打完，也仅可以满足目前的快速掘进速度，再提速的空间有限。如果将机载锚杆臂实现自动化，研制打锚杆机器人，将大幅提高各机载锚杆机，特别是掘进（锚）机机载锚杆机的运行概率，减少人的参与程度甚至减少作业人员。（三）分布式锚杆支护机具机载多臂锚杆机的大部分是仿照进口锚杆机设计的，原来的主要用途是发挥调动灵活、作业机动的特点，配合连续采煤机在多巷掘进中进行锚杆支护作业。目前，八臂锚杆机体量大，能力强。但是，这样的布置方式占用了巷道大部分断面，影响了辅料运输通道布置。如果将机载锚杆臂按照快速掘进整体需求在巷道内分散布置在不同的机械上，将会解决快速掘进系统整体布置方面的辅料运输通道布置问题，也可以增加锚杆钻机同时开机的概率。（四）掘进工作面部分支护掘进支护原指在新掘断面的裸露顶板及时完整采取措施管理顶板的工序。随着快速掘进技术的发展，根据顶板条件适度局部支护，实现安全管理。但是，此做法在一定程度上具有一些法规或程序缺陷。通常，新裸露顶板及时完成锚杆支护对保护顶板的完整和安全是最有效的。但是，在顶板条件好的前提下，在掘进工作面仅打部分锚杆，既能保护顶板的完整和安全，又能加快掘进速度，满足矿井生产需求。露顶板首批安装锚杆数量、距掘进工作面距离等技术参数，以及开展对顶板离层或破坏程度的研究，经过实践形成科学判定依据；制定后续逐步将锚杆打全的具体作业工艺及安全性评估办法。（五）辅助作业机械化