浅谈煤矿掘进技术

浅谈煤矿掘进技术

随着煤炭行业的高速发展，随着每年国内煤矿产量的居高不下，这必然给掘进技术及机械提供了一个不断革新和发展的平台，积极加强掘进技术的发展成为必然趋势，掘进技术必将迎来更大更广阔的发展空间。本文简单介绍了我国煤矿巷道掘进技术，并且指出了煤矿高效掘进技术的发展趋势。

标签：掘进技术掘进机

近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》中，在全国煤炭工业科学技术大会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿要达到稳产高产，那么煤矿巷道的快速掘进必须得到保证，这是一个关键的技术措施。掘进的技术和掘进的机械装备的水平直接与煤矿生产能力以及煤矿安全相挂钩。所以说，高效的掘进技术和支护技术不仅仅是矿井实现高产高效的必备条件，同时也给巷道掘进技术指明了方向。下面就一些先进的掘进技术作简单的介绍。

1 光面爆破的应用

在现今的煤矿掘进中，光面爆破，也越来越多地得到了采煤单位的采用。用光爆方法施工，岩层能较精确地沿设计轮廓断裂下来，使岩面平整，规则，同时还能够保证围岩的整体性和稳定性。

光面爆破的起爆顺序为：主炮孔-缓冲孔-光爆孔，其中光爆孔延后缓冲孔100ms左右起爆。光面爆破的破岩机理相当复杂，现在还没有研究出确切的破岩机理。但是在通过实际应用的分析之后，已经达到了一定的共识。一般可以认为爆炸的时候，主要是气体发生膨胀，气体做功，从而达到爆破效果的。光面爆破的时候，四周的炮眼同时起爆，每一个炮眼都会产生冲击波，并且沿着径向向四周传播，而相邻的炮眼产生的冲击波相遇之后，会发生冲击波的叠加，也就是应力的叠加，同时会出现切向拉力，而最大的拉力值发生在相邻炮眼的连线的中心，所以如果岩体的抗拉强度达不到这个切向拉力时，岩体就会被此拉力拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，随着爆炸气的膨胀，合裂缝会进一步地扩展，从而最终形成平整的爆裂面。

光面爆破的设计是由很多方面的因素决定的，包括起爆器材的选择，炸药的选择等，而重中之重是光爆参数的选择。在实际工程应用中，不能只参照计算结果，还要用工程类比和试验的方法来调整光面爆破参数，这样才能使得实际效果跟预想的一样。

2 掘锚机组掘锚一体化掘进

一直以来，发展掘锚联合机组，实现“掘支锚一体化”平行作业，是公认的加快煤巷掘进和锚杆支护速度的必要手段。通过不断地学习和借鉴国外相关先进技术，我国在这方面也有长足的进步。目前，掘锚机组主要两种：一种是以连续采煤机为基础的掘锚机组；另一种是悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机。

掘锚机组的原理就是将掘进与支护有机地组合起来，实现通过同一台设备来实现掘进和支护工作，从而可以大大缩短掘进与支护设备的换位作业的时间。

掘锚一体化机组是我国技术创新项目，是当今世界一流的掘进科研成果。它一改矿井掘进过程中截割、扒装、运输、锚网支护等传统单一的作业手段，采用截割落煤与锚网支护同时作业的新模式，优化了作业流程，具有高可靠性、速度快、自动化、工效高、人工强度低等优点，特别是用于大断面煤巷掘进时优点更为突出。

3 推广使用连续采煤机

世界上的一些采煤大国，比如美国、澳大利亚，他们长期采用的掘进技术就是连续采煤机多巷掘进，这种方法是煤矿巷道高效快速掘进的主要方法之一。如今，我国在这方面也在不断向国外看齐，各种连续采煤机不断地被研发出来，连续采煤机煤巷掘进采取采掘合一的工作方式，掘进速度快，既可用于短臂机械化开采及回收边角煤，又可用于巷道快速掘进。它整机布置紧凑，多电机独立驱动，工作效率高；牵引电机采用直流串励电机，牵引特性好，过载能力强；主要液压件大都采用进口，保护完善，工作可靠。优点相当突出，所以说连续采煤机多巷高效掘进是当前高产高效工作面采掘准备的优选方式。

4 负载反馈调速技术

切割牵引速度足煤矿掘进机的一个重要工况参数，合理的切割牵引速度不仅与掘进机自身参数有关，还与煤岩硬度、钻人深度和切削厚度有关，负载反馈调速技术就是利用比例多路换向阀、变量泵一负载反馈无级调速，合理调整切割牵引速度，有效地减少功率损耗，降低液压系统发热，延长液压元部件使用寿命，使掘进机能可靠地工作。

5 分裂机、液压锤的逐步应用

世界经济的全球化不断深入和发展，带动了包括技术等等多方面的交流和借鉴。在向国外一些采煤大国的先进掘进机械技术的不断学习和研究之后，目前，中国国内也开始研究和生产一些先进的掘进机械，这其中比较具有代表意义的就是分裂机、液压锤的发展。

液压锤联合采矿掘进，是先用岩石分裂机将矿脉的岩体分裂，然后用液压锤将分裂的大块矿岩打成小块，再装车运至指定地点。这一方法也叫做非爆破采矿法。液压式岩石劈裂机替代了爆破和传统的破碎方法。它在破碎岩石和混凝土时不会产生压力波，也没有振动、噪音和粉尘，在采石场的荒料开采领域也拥有很

大的技术优势。这种分裂机、液压破碎锤联合采矿掘进的方法，属采矿和岩巷掘进，其工艺流程是钻孔机开孔→各孔中安放分裂机→各分裂机分裂岩石、开槽→液压破碎锤将矿岩破碎成小块→装载机外运。

它的工作原理：岩石的抗压强度很高，相比之下它的抗拉强度却相当低。岩石劈裂机就用这个原理制成的，它有效地利用了液压放大和楔块的原理。工作方法：首先钻一个特定直径和深度的孔，将岩石劈裂机的破碎头部分插入孔中，中间楔块在液压力的作用下向前移动并将两个反向楔块撑开。最大张力达480吨，将岩石结构从内部进行破坏，几秒种内就会产生裂缝。

与领域传统作业方式相比，它的特点是：①安全性：液压分裂机的工作环境很稳定，它是在静态液压环境下工作，而且可控性较强。因此，它不会跟一般的爆破一样，会产生一些安全隐患，因而这种方法在操作时不需要采取太多的复杂的安全措施。②环保性：液压分裂机的环保性很高，它工作时，不会产生震动、噪音、粉尘飞屑等现象，不会影响到周围的环境。也就是说，它工作的时候不会干扰到周围环境，即使是人较多或者安放一些设备的地方。还可以有效地保护环境，对人身和建筑物无安全事故的隐患。③经济性：首先，液压分裂机完成一次分裂过程仅仅需要数分钟就可以了，效率很高；其次，它运行以及维护的成本很低；最后，它不需要像爆破那样，需要采取隔离以及其他的安全措施。④使用性：液压分裂机使用很简单，很人性化，而且非常易学，它的操作只需要一个人，另外它的维护便捷，搬运方便，同时还具有较长的使用寿命。⑤精确性：跟传统的爆破以及其它的冲击性的拆除方法大不一样的是岩石的分裂方向可以由液压分裂机预先确定而且精确度很高，此外，分裂形状，分裂尺寸等等都可以預先确定。

⑥灵活性：液压分裂机具有体积小、重量轻、分裂力大的特点(最大分裂力可达500吨)，在狭小的空间里可以进行分裂工作，适用性很强。

6 展望

随着煤炭行业的高速发展，随着每年国内煤矿产量的居高不下，尤其在部分国有重点煤矿企业中，机械化程度已经达到95％以上，这必然给掘进技术及机械提供了一个不断革新和发展的平台，积极加强掘进技术的发展成为必然趋势，掘进技术必将迎来更大更广阔的发展空间。就目前来看，有以下几点发展趋势：①可视化矿石识别技术；②断面成型控制技术；③行走机构的智能化控制；④截割功率自动调节控制。

参考文献：

[1]李跃宇，吴志海.我国煤矿掘进装备技术的发展的思路[J].煤炭科学技术，2006(2).

[2]任葆锐，刘建平.煤巷快速掘进设备的使用与发展[J].煤矿机电，2003(5).

[3]王金华.我国煤巷机械化掘进机现状及锚杆支护技术[J].煤炭科学技术，2004(1).