煤礦高效掘進技術現狀與發展趨勢研究

趙勇（貴州黔西化窩煤業有限公司，貴州 黔西551500）

煤礦高效掘進技術現狀與發展趨勢研究

趙勇（貴州黔西化窩煤業有限公司，貴州 黔西551500）

隨著我國煤礦生產的不斷發展，為提高掘進效率，加強對煤礦高效掘進技術的研究已經顯得十分的重要。本文主要結合筆者多年工作經驗，闡述了煤礦高效快速掘進技術現狀和未來的發展趨勢。

煤礦；高效；快速；掘進；現狀；發展；一體化；智能化

引言

我國是煤炭資源儲量比較豐富的國家，隨著我國乃至世界對煤炭需求量的不斷增加，煤炭開采工作面臨著越來越大的工作壓力，提高煤炭開采掘進效率已經顯得迫在眉睫，成為當前新形勢下迫切需要解決的熱點問題之一。

1 煤礦高效掘進技術

隨著我國煤炭產業的結構性調整，百萬千萬噸礦井越來越多，規模不斷的擴大，采煤的速度越來越快，但掘進速度卻沒有明顯提高。采、掘失衡已經成為制約我國煤礦高產高效的主要因素。據不完全統計，掘進效率低的主要矛盾在于掘、錨不平衡，割煤時間占17～34%，錨護時間占50～67%，掘進速度相對較快，而錨護作業占用了過多的時間。因此，發展掘、錨平行作業裝備及工藝，提高錨護作業效率，是解決問題的關鍵所在。我國煤炭賦存條件千差萬別，很難研制出一套適應各種條件的快速掘進技術與裝備。因此，在“掘、支平行作業”理念的指導下，因地制宜的設計適應某種地質條件的快掘系統是必由之路。在我國，以中國煤炭科工集團太原研究院為主的科研院所和裝備制造企業在快速掘進系統方面投入了大量的人力、物力、財力，部分快掘裝備已經在神東、潞安等煤炭集團投入使用，取得了可喜的成績，目前來看，國內主要存在以下幾種適應不同條件的高效掘進技術。

1.1 掘進機超前支護快掘技術

該技術適用于頂板破碎，需臨時性支護的煤及半煤巖巷道，較小斷面巷道掘進，目標月進尺≥600m。掘進機連續向前掘進，超前支架對空頂進行臨時性支護，運錨機在轉載的同時進行錨桿的打設。一個作業循環完成以后，掘進機向前推進，超前支架交叉式邁步向前行走，空頂始終處于支護狀態，同時運錨機拉動二運也向前行走，進入下一個循環。技術參數見表1。

表1 掘進機超前支護快掘技術參數

掘進機超前支護快掘技術示意圖見圖1。

圖1 掘進機超前支護快掘技術示意圖

1.2 雙錨掘進機快掘技術

雙錨掘進機快掘技術適用于頂板破碎，需及時支護的煤及半煤巖巷道，較小斷面巷道掘進，目標月進尺≥500m。掘進機向前掘進一到兩排后，截割臂著地，兩臺錨桿機分別遙控伸到工作面迎頭，根據需要打部分頂或幫的錨桿或錨索，運錨機在轉載的同時進行其余錨桿或錨索的補打。雙錨掘進機快掘系統技術參數見表2。

表2 雙錨掘進機快掘系統技術參數

1.3 高集成度快掘技術

高集成度快掘技術適用于中厚煤層巷道的快速掘進：頂底板較穩定，允許空頂15m以上；煤層傾角≤3°；斷面寬度5.4～6.0m，高度3.5～4.5m；在神東大柳塔礦最高月進尺3088m。掘錨機負責全斷面一次成型的掘進；破碎轉載機在破碎、轉載的同時，還可牽引后方的膠帶轉載機前進；10臂錨桿鉆車跨騎在可彎曲膠帶轉載機上，負責打6根頂錨，4根側錨，頂、幫支護可同時進行；可彎曲膠帶轉載機可上下、左右彎曲，搭接在自移機尾上，搭接行程最大可達150m。該套系統采用遠程遙控操作，司機位于十臂錨桿鉆車上，遙控工作面迎頭的所有設備。高集成度快掘技術參數見表3。

表3 高集成度快掘技術參數

1.4 “三位一體”高適應性快掘技術

“三位一體”高適應性快掘技術適用于頂板側幫較穩定中等斷面的煤巷掘進，允許空頂0.5m以上；煤層傾角≤3°；斷面寬度4.6～5.4m，高度3～4.2m；最高月進尺≥1000m。該套快掘技術，掘錨機負責全斷面一次成型的掘進，同時帶有臨時支護，負責打迎頭的四根頂錨；幫錨機在破碎、轉載的同時，還可牽引后方的膠帶轉載機前進，且還負責打兩幫的錨桿；三臂錨索鉆車跨騎于可彎曲膠帶轉載機上，在后方補打錨索；其余部分與高集成度快掘系統類似。“三位一體”高適應性快掘技術參數見表4。

2 煤礦高效掘進技術現狀

2.1 連續采煤機技術現狀

我國在對連續采煤機技術的運用和研究方面起步是比較晚的，在核心技術上還需要不斷的改進和創新。20世紀90年代，我國煤炭開采先進企業才開始對新一代的掘進機械從國外引進，對之后我國掘進機械設備的國產化的發展具有重要的意義。經過了二十多年的不斷研究和努力，目前我國已經具備了生產多種型號的掘進機械的能力。但是因為我國工業起步相對來說比較晚，所以在對掘進機生產的基礎方面還比較薄弱，我國高效掘進技術仍然面臨著產量低以及兼容可靠性不足的現狀，與國外相比，仍然存在著一定的差距。

表4 “三位一體”高適應性快掘技術參數

2.2 掘錨機組技術現狀

我國煤礦資源分布廣闊，并且煤礦底層結構復雜多樣，針對上述特點我國煤礦掘進技術發展的重要問題就是研制出實用性強以及可靠性高的掘進器械。目前我國煤礦開采行業還處在不斷摸索成長的境地，對于系統化的掘進管理以及現場調控還存在著不足。所以，必須不斷的加強研究，對制約我國掘進技術發展的問題進行調整，保證高效掘進。目前高效掘進設備最好的技術水平就是掘錨機組，但是該技術在我國還屬于試驗和研究階段。還需要不斷的提高掘錨機組的整體設計。

3 煤礦高效掘進技術發展趨勢

3.1 研究新技術，擴大使用范圍

不斷探索新的截割技術、不斷擴大適用范圍。研究、試驗新的截割技術，尤其是硬巖截割技術；研究新型的截割方式與硬巖截齒，擴展適用范圍。

3.2 大力發展自動控制技術

隨著實用型新技術的發展，快掘系統自動化趨勢越來越明顯。主要表現為：推進智能導航、全功能遙控、智能監測、預報型故障診斷、記憶截割、數據遠程傳輸等。

3.3 多功能集成趨勢明顯

快掘系統成套裝備集成錨鉆系統、臨時支護系統、高效除塵系統、前探物探系統等，通過多功能的集成達到平行作業，提高單進的目標。

3.4 工作可靠性不斷提高

可靠性是其進行高效作業的根本保證。因此，快掘系統各設備系統匹配、結構型式、使用材質等都要建立在實踐驗證的基礎上。

3.5 煤礦機電一體化

現在，我國傳統的機械設備已經不能滿足煤炭的開采工作，機電一體化的煤炭設備在煤炭開采中扮演著越來越重要的角色，煤礦機械一體化的到來可以有效的提高煤炭開采的效率，讓煤炭的開采運輸逐漸走向一體化，保障煤炭資源開發的一體化可以有效的提高效率，保障生產的安全性。提高煤炭產量是我國經濟發展的需求，所以耍盡快實現煤礦機械的現代化，因此我們要不斷加強煤礦機械的創新，讓其不斷的走向現代化、智能化是現在市場的需求。所以，煤炭設備的發展問題將會影響到整個煤炭行業的發展。

3.6 智能化

煤礦機械的發展正在逐漸的從傳統的制造技術向先進技術進行發展，爭取不斷的走向智能化的操作系統，讓它自身具有的優勢可以在整個行業中不斷的發展。因此使用到更廣的領域中，把智能化的生產技術使用在煤礦機械的生產中也會有很好的發展前景，把煤礦機械的操作系統變得更精確更智能，不但可以有效提高煤炭開采的產量，還要保證一定的安全和可靠性。

3.7 功能綜合化及設備現代化

機械操作逐漸向著自動智能的趨勢轉變，煤炭行業如果想在市場和資源競爭中取得良好的發展前景，就要逐漸的適應這種發展趨勢，煤炭行業的發展要在現在的基礎之上學習和引進先進的生產技術，實現智能化的操作模式，這種生產模式的變更可以有效的提高生產效率，還可以減少企業人員數量，提高勞動生產率。此外，推廣使用我國自主研發的設備可以節約成本，同時也可以擺脫國外技術的制約。

4 結語

高效掘進技術是保證煤礦開采高產和高質量的重要基礎，國外煤礦掘進技術的一體化和智能化發展水平已經相對來說比較成熟，我國的掘進技術仍然還處于不斷的發展和研究階段。必須加強對高效掘進關鍵技術的研究，不斷的提高我國高效掘進技術的水平，促進煤礦開采行業的不斷的發展。

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TD263.3

A

2095-2066（2016）22-0032-02

2016-7-10

趙 勇（1975-），男，彝族，貴州黔西人，助理工程師，大專，主要從事煤礦管理工作。