煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

发表时间：2017-11-24T16:33:21.847Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：左自泰赵怀利逯涛

[导读] 上个世纪八十年代，我国进行了大范围的矿井设计改革，取消了岩石集中地区的巷道布置方式。

肥城矿业集团单县能源有限责任公司山东 274300

摘要：煤炭作为我国主要的能源材料，具有巨大的开发利用价值，但随着社会体制的改进、时代经济的发展，我国对于能源的需求日益增大，煤炭产业的开采挖掘由传统的露天或者浅层开采转变为深地层的勘探。因此，诸如煤炭类的主要能源开采已经与快速增长的经济节奏有所脱节，煤炭产业的有利开采与高效能的开发利用成为当前形势下迫切需要解决的问题点。

关键词：煤矿开采；安全生产；掘进技术

1 现代煤矿高效掘进技术发展现状?

上个世纪八十年代，我国进行了大范围的矿井设计改革，取消了岩石集中地区的巷道布置方式，在煤层中布置采准巷道和开拓巷道，煤巷比例不断增加，占总掘进巷道的 70%。因此煤巷掘进技术水平的高低将直接影响煤炭开采的质量和效益。目前我国煤巷掘进技术的发展主要有以下特点。?

1.1 掘进方式?

（1）煤巷综合机械化掘进。该方式也可称之为悬臂式掘进机和单机锚杆钻机的配套作业线，在我国煤矿开采中广泛应用，以悬臂式掘进机为主要的掘进机械。目前，我国研制的煤巷掘进机的生产能力较大，工作的稳定性较好。以液压马达来驱动转载机构，减少了设备的维护量。同时，在电气系统方面，采用了 PLC 控制的方法，具有故障诊断功能和工况检测功能，可靠性较高。?

（2）锚杆钻车与连续采煤机配套作业线。该方式需要进行多巷掘进，在换位交叉施工中，进行掘进作业，以连续采煤机作为最主要的掘进机械。该机械是一种具有大截割宽度的，并集合采煤、装运、行走一体的综合化的掘采设备。在国外，主要运用于多巷或者双巷快速掘进，还适用于短壁的开采，逐渐成为了现代高效矿井的主要设备。?

（3）掘锚机组一体化掘进。该方式目前还处于工程试验阶段，只在某些特殊的地区使用。掘锚机组是当今世界代表高效掘进设备的最高技术水平，掘锚机组是一种掘锚一体化的设备，也是一种新的掘进机型，我国目前还处于实验和研究阶段。?

1.2 掘进设备?

自上个世纪 60 年代以来，我国借鉴国外的技术经验，开始研制煤矿掘进技术，开始了国产化掘进技术和掘进机械的研发，取得了一定的成果，但主要以小功率的掘进机为主，规模比较小。到 70 年代末，我国大量引进国外掘进设备，悬臂式掘进机得到推广，推动了我国掘进技术的发展。经过几十年的发展，已成功研制了 20 多种型号的煤矿掘进机，掘进功率及掘进机的加工制造能力都有了很大提升，系列化产品也逐步形成。但与国外相比，我国的掘进设备在适应性、可靠性、破岩能力方面还存在着很大差距。在掘进设备方面，连续采煤机、大功率重型掘进机、四臂锚杆钻车几乎被国外的厂商占领，国产的重型掘进设备在加工工艺、关键技术指标、设计制造、自动化技术方面还存在着一些问题，因此，应加大煤矿掘进技术的改进，以提高煤矿开采作业工效，促进煤矿开采业的发展。?

2 建立掘进作业技术保障体系?

与发达国家相比，我国在煤矿掘进技术方面显得资金不足、力量分散。在当前“科学技术是第一生产力”的形势下，只有依靠科技进步，利用快速、准确的信息，凭借先进的技术、设备、仪器、测试手段，才能真正有效地保障我国煤矿掘进作业的顺利发展。这就要求在煤矿掘进作业过程中，首先要建立掘进技术信息支持中心。一是在科学与技术上，负责解决在煤矿掘进监察过程中技术方面出现的疑难问题；二是及时、全面地收集、整理和处理煤矿掘进作业过程所需要的各种数据资料，以便能在科学掘进过程中提供准备、可靠的参考依据。其次要加强煤矿技术设备的资金投入。一是要加强安全与技术投入，改革掘进中采煤工艺与作业条件，提高作业场所的安全性能；二是通过改善掘进生产条件，既可减轻工人劳动强度与疲劳程度，提高作业人员的身心健康，也可减少掘进的时间，提高掘进作业的效率。目前，我国的大型高效掘进设备也逐步投入使用，这在技术方面，也同样起到了改善工作条件、减轻工人劳动强度等作用。?

3 现代煤矿高效掘进技术的发展趋势?

从煤矿掘进技术的发展情况来看，硬岩掘进机有了很大的改进，因此现代煤矿高效掘进技术将呈现以下发展趋势：?

3.1 掘进机智能化、自动化。随着计算机技术的快速发展，计算机断面控制系统和遥控系统广泛应用于煤矿掘进，主要表现为：推进方向监控、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割、数据远程传输等，特别是在巷道截断面尺寸及掘进方向监控方面，取得了很好的效果。通过远程机组实现远程控制，提高生产效率及其安全生产能力。?

3.2 多功能一体化。即掘进机主机集成机载锚钻系统、机载临时支护系统、机载除尘系统等，通过多功能集成达到提高单机成巷速度和安全生产的目标。因此要解决掘进机前载锚钻系统和掘进机后配套桥式带式转载机加可伸缩带式转载机问题，这样就能解决掘进机后配矿车的转载运输问题，并有利于掘进机向不具备连续运输设备的生产矿井应用。同时实现掘进机附件化，保留掘进机原有主要功能外，还将降尘、辅助支护等装置以附件形式出现，在掘进机上搭载，用户可根据需要选择装配。?

3.3 适用范围扩大。由于掘进机截割硬度与截割断面不断加大，因此在不同岩石掘进中的巷道断面、底板比压、研磨强度等方面的适应能力和适应范围将不断提高。?

3.4 以自动化管理方法，保证掘进机在运行过程中按照电机的负荷情况及时调整截割深度，优化牵引速度、运行轨迹、截割速度和深度等。?

3.5 加强支护设备的研制，保证掘进机在掘进工作中的平稳性，也减少巷道支护的工作量，减少掘进队的人数，这样也能大大减少人工成本。?

4 结语?

掘进机作为煤炭巷道掘进的基础，对于工程项目的实施有着巨大效益作用，国外掘进机施工的一体化与智能化水平都已相当成熟，而我国的掘进机水平也在不断的发展创新中，提高煤炭巷道掘进工程的效益主要在于提高系统、硬件设备的成套化施工体系，与整体化的控