煤礦高效掘進技術研究

摘 要：隨著我國煤炭工業的快速發展，巷道掘進技術作為煤礦安全開采的重要組成部分，其工作效率與煤礦的質量和生產效率有極大的關系。其中掘進設備的先進性和技術水平直接關系著煤礦生產工作能否安全高效的進行，要想提高煤礦的生產效率就要求將高效掘進技術應用到掘進工作中。本文主要針對我國煤礦開采掘進技術發展的目前狀況和分析影快速響掘進的主要因素并提出相應解決辦法，為我國煤礦開采技術提供技術依據。

關鍵詞：高效掘進技術；煤礦；生產效率；發展方向

我國幅員遼闊，煤炭資源富集，多年以來煤礦儲量始終棲居于全球首位。煤礦產業在我國國民經濟結構中占有舉足輕重的地位。煤炭資源屬于不可再生資源，它廣泛分布在擁有五千多年歷史的中華大地上，至今已形成許多種類。近些年來，煤礦開采技術的不斷進步使得煤礦摻量逐年增加，巷道開采模式也得到了廣泛應用。基于各類煤層在厚度、儲量等方面的不同特點，需要采用圍巖巷道的形式進行礦產采掘。為了保證采礦業務能夠可持續發展，企業必須不斷更新采礦工藝，在確保巷道穩定的前提下實現礦采效率的提升。但以傳統采掘技術來看，在工藝、技術等方面仍有需要改進的問題。為此，企業需要進不斷優化采掘工藝和掘進技術為實現采礦事業的可持續發展夯實根基。

一、我國煤礦高效掘進技術發展現狀

要優化采礦工藝，改造礦井設計，首先應該了解煤層巷道的不同位置。客觀來講，煤礦采掘水平只要取決于所采用的巷道采掘工藝是否合理，掘進技術是否先進。下面首先分析當前我國煤礦掘進技術的發展狀況：

1）當前，我國主要采用綜合機械化掘進技術實現對礦產的采掘。該技術以懸臂式掘進以及單機錨桿鉆機技術為主。我國基于PLC控制系統研發的煤礦掘進專用機械設備運行穩定，動力強，日常保養和維修維護頻率低，并且能夠自動進行故障診斷與故障監測，機械性能十分可靠。

2）我國通過借鑒世界范圍內的先進采礦技術而自主研發的以小功率的掘進機為主的巷道掘進工法，目前以在采礦領域得到了廣泛應用。但是由于小功率機械的適用范圍有限，后續又從國外引進了一批像懸臂式掘進機一類的大功率掘進設備。在大斷面礦層的掘進中，所使用的掘進機械和相關設備充分發揮了其出色的機械穩定性以及較強的適應性。但是嚴格來講，這些大型掘進設備的自動化控制水平以及掘進工藝與我國當前的煤礦采掘要求并不十分契合，需要對其進行升級改造，以提高其采掘效率。

二、對影響煤礦掘進效率的因素進行分析

1）施工工藝的影響。在煤礦采掘作業過程中，采掘效率在很大程度上取決于綜掘機的機械性能和自動化程度。若使用機械化水平較低的綜掘設備，掘進工藝自然無法得到提高。據有關人員統計，在煤礦采掘作業流程中， 圍巖支護工藝所耗費的時間超過了整個工程作業時間的60%，即使采用了錨噴工藝來優化支護結構，但仍無法實現支護效率的提升。

2）受地質情況及機械化裝備的影響。在采礦作業中，斷層或構造帶也是影響掘進效率的主要因素。通常來說，巷道掘進的工藝流程十分復雜，掘進期間一旦某一環節出現問題，就可能拖延整個工程的作業時間，嚴重的情況下還有可能引發安全事故。而且，我國目前的綜掘機和相關設備自動化水平并不高， 以運輸和裝載為例，打孔、噴漿工序目前仍以人力操作為主。因此，要提高煤礦采掘效率，就必須提高掘進設備的機械化水平。

三、提升煤巷快速掘進的方法

1）進一步完善掘進技術和施工工法。除了相對完善的掘進工藝以外，要真正實現巷道掘進效率的提升，還需要積極引進新技術、新工藝。比如，引進錨桿聯合支護技術來改善圍巖支護結構的穩定性；采用相對完善的施工工法，并且注意掘進工序的連續性，通過不同工序之間同步施工（如巷道掘進進行到一定程度后同步進行圍巖支護），加快進度，縮短工期，這樣便能大幅度提高掘進效率。

2）結合施工組織能力實現多工序交叉作業。多工序同步施工，是提高巷道掘進效率的有效工法，但具體實施時必須以保證人員安全和巷道穩定為前提。一般來說，可以在巷道掘進的過程中同步割煤，兩道工序交叉作業，就能節省很多時間。另外，在實施多工序交叉作業之前，還要考慮煤礦企業的施工管理能力和機械臺班數量、機械性能等其它因素，結合實際情況合理選擇施工循環模式。當前，大多數煤礦企業都是在采掘和裝煤兩道工序中實施交叉作業，其它工序均為平行作業模式。

3）提高穩定性，加強潤滑系統。在巷道掘進中，為了控制人工截割深度，需要將抗壓強度感應器安裝在割煤設備上，在切割到較大巖石時感應器會自動預警；可通過增設自動伸縮側支撐使綜掘機在作業過程中保持穩定。另外，在井下作業時，經常會出現注油困難或不適合人工潤滑的問題，可設置自動潤滑步驟來提高系統的潤滑程度，就是在系統中設置自動潤滑程序，結合井下作業環境進行自動潤滑。

4）采用噴霧泵控制井下粉塵。對掘進機進行技術改造后發現其存在鏟板偏移的問題，只需要將鏟板快速換新即可。針對掘進過程中粉塵量過大的問題，可使用噴霧泵來增加空氣濕度，實現對粉塵的有效治理。

5）采用自動化、智能化的掘進系統。大數據時代的到來和網絡科技的發展為煤礦生產系統自動化、智能化改造提供了可能性。遙控技術和計算機斷面控制系統在井下掘進系統中的大規模應用，使井下實現了數據遠程傳輸、生產動態監測以及智能檢測，生產監測一體化操作系統使得掘進機轉載運輸更加便捷，有效解決了井下實時通信的難題，并且自動化、智能化的生產控制系統能夠對切割深度和機械運動軌跡進行自動監控和調整，大大提高了煤礦自動化生產水平，節省了一大筆人工成本。

四、結語

總而言之，巷道掘進作為煤礦采掘作業中的重要工序，對煤礦生產效率和生產成本的影響可見一斑。整個采礦工程的施工效率和安全系數也主要取決于采掘工藝和巷道掘進技術是否先進、是否合理。由于巷道掘進在技術和工藝上的復雜性，施工期間難免出現問題，采礦企業應該針對掘進過程中的可能存在的問題提前布控，積極借鑒先進的采掘工藝和施工工法，及時更新設備和工藝，提高掘進自動化水平，在有效規避各類風險的同時實現生產效益的提升。

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作者簡介：亢艷軍（1984-），男，漢族，山西忻州岢嵐人，助理工程師，研究方向：煤礦掘進施工技術。