煤礦掘進設備發展及改進研究

白永鮮

（同煤集團云岡礦，山西大同037017）

引言

近年來，隨著我國社會的發展，各行各業對煤炭資源的需求量不斷增大。為更好地滿足市場需求，同時獲得更多經濟效益，各礦井都在積極發展機械化采煤。雖然機械化采煤具有很多優點，但也存在一些不足，因此為促進我國煤礦采掘機械化的健康、穩定快速發展，必須了解煤礦掘進設備發展現狀及發展中存在的問題，掌握相應的改進措施，并明確未來發展趨勢。

1 煤礦掘進技術發展現狀

1.1 掘進設備

1930年末，人們開始嘗試使用掘進機來開拓巷道，如1938年前蘇聯研制的IIK-1型截聯式掘進機，但該掘進機結構、性能都不完善，應用水平較低。經相關科研人員的長期努力，直到1940年后期，掘進機在結構、性能都取得很大發展，類型也不斷增多。如1956年匈牙利國家研制的F5型掘進機，1958年前蘇聯研制的IIK-3掘進機都得到了很好的應用。到1960年各產煤國大多應用了掘進機，并開始意識到掘進機的重要性，大多數國家都開始努力研制掘進機，當時比較著名的掘進機有英國的MK2掘進機、RH型掘進機、日本的MRH型掘進機、西德的甲蟲型掘進機等[1]。而我國的煤礦掘進機研制工作起步相對較晚，自1962年才開始逐步研制，但發展速度相對較快。自1979年起，我國開始從國外引進煤與半煤巖巷掘進機，人們開始逐步推廣應用懸臂式掘進機。這種掘進機的應用大幅提高了掘進速度。通過對懸臂式掘進機進行的改良與推廣，使我國的掘進技術取得飛速發展。特別是近年來，生產出很多高產、高效的新型掘進機，如QMJ4260全斷面煤巷高效掘進機等。

1.2 掘進方式

1）懸壁式掘進機與單機錨桿鉆機相配套，進行煤巷綜合機械化掘進。當前主要應用的掘進機械為懸臂式掘進機，此掘進機具有生產能力大，工作性能穩定、可靠等優點；用液壓馬達來對轉載機構進行驅動，設備更易維護；用PLC來控制電氣系統，可實現故障診斷與自動檢測工況。因此，很多礦井都選用了此掘進方式。

2）錨桿鉆車與連續采煤機配套作業線。此掘進方式主要掘進機械為連續采煤機，這種采煤機截割寬度較大，可實現采煤、裝運以及行走等一體化作業，可進行短壁開采與快速掘進雙巷、多巷，此設備已成為當前我國高效掘進主力設備。

3）掘錨機組一體化掘進。該掘進方式屬于一種高效掘進方式，技術較先進，有機結合了掘進、錨桿打眼以及安裝等工序，但當前該掘進方式在我國還處于研究實驗階段，技術還不是很成熟。只有部分特殊區域應用了該技術[2]。

2 掘進設備現存的技術問題

1）穩定性差。煤礦掘進機在實施掘進作業時，若對較大巖石進行直接截割，在不適當減小截割深度的情況下，會由于截割深度過大，引發機組發生橫向振動，甚至滑動，導致嚴重磨損截齒或剪斷截割頭軸，特別易引發截割電機發生堵轉造成短時高溫，燒毀電機。同時也易出現熱敏電阻接點不能及時閉合，造成電控系統發生癱瘓。

2）無法自動注油。油是掘進機必不可少的潤滑劑，隨著掘進機工作時間的加長，油箱中的油液量會不斷減少，需給掘進機及時補充油液，但當前國內很多掘進機都無法自動注油，在人工注油時，若操作不當，易有灰塵混入油液，引發掘進機油液管路堵塞。

3）鏟板較難更換。當前在更換掘進機鏟板時，需卸掉掘進機行走架，這樣不但費時，而且費力。

4）適應性差。大型化、機械化以及自動化、信息化是當前采煤業的主要發展方向，但實際生產中在巷道斷面尺寸大小與礦井運輸罐籠尺寸的限制下，要想讓大型掘進機順利進入井下工作面，需對大型掘進機進行機體分離，而很多掘進機進行分體時，嚴禁拆卸部分超重、超高元件，這就造成了大型掘進機很難在當前的煤礦中廣泛應用。

5）除塵效果不理想。高速運轉的設備易制造很多煙塵粉塵，這些煙塵粉塵不僅會損害礦工身體健康，而且易對工人視線造成影響，以致工人無法準確看清設備運行情況，影響功效。另外空氣中彌漫大量的煙塵、粉塵，其也存在爆炸危險。而當前所用的噴霧式除塵以及抽出式除塵實際除塵效果都不是很理想。

6）運輸鏈易松動。由于受沖擊載荷的影響，很容易造成掘進機運輸鏈發生松動，一旦鏈條發生松動易形成跳鏈故障、卡鏈故障以及斷鏈故障等[3-4]。

3 掘進設備的改進方向

1）努力擴大掘進機適應性。可通過發展部分斷面掘進機，使掘進機有更大的適應范圍。

2）增大掘進機截割部的截割力，努力提升掘進機工作時的穩定性。當前各煤炭企業所用的重型掘進機，其截割電機功率較大、截割力較大、截割頭轉速較快，截割速度也較理想。為使這種掘進機對地比壓更小，同時能有更好的爬坡能力，應把新型掘進機設計為寬履帶結構，并應適當增大掘進機自重，努力降低掘進機重心[5]，另外，為使掘進機機體工作狀態更穩定，可在履帶前后裝設液壓操作卡爪式支腿機構。

3）為更好地控制掘進機作業時產生的粉塵，可應用高壓水射流技術來降塵。

4）努力研發掘進機控制技術，使其實現自截控制。

5）盡力提升掘進機元部件工作可靠性，最大限度地延長掘進機使用壽命。

6）研制與工作面作業相配套的機械掩護支架，爭取使工作面掘進與支護能實現平行作業。

4 煤礦采掘機械的發展趨勢

1）控制自動化、智能化發展。在計算機技術飛速發展的影響下，人們開始把計算機技術應用到掘進機控制系統，借助計算機技術來控制監控巷道斷面尺寸與掘進方向，以使巷道掘進更安全、更高效。

2）多功能一體化。可把機載錨鉆系統、臨時支護系統以及除塵系統等都集成于掘進機主機，讓掘進機在掘進施工的同時能實現多種作業，以更好地保障安全生產與提高成巷速度。

3）努力擴大適用范圍。隨著新型掘進技術的發展，最新研制出的掘進機能截割硬度與可截割斷面將會越來越大，因此，這種掘進機的適用范圍也會逐步擴大，可掘進多種巷道。

4）重視研制支護設備，以更好地保障掘進機施工安全，同時可降低巷道支護工作強度，減少工作量，降低用工成本。

5 結語

隨著煤礦開采的機械化發展，采掘機械設備的應用情況已成為決定各礦井生產效率的重要因素[6]。對此，各煤礦企業必須從本礦井實際情況出發，明確本礦井采掘機械應用中存在的問題，并努力采取相應措施予以解決，更好地保障煤礦開采的高產、高效。

[1]王學成，張維果，劉英林.懸臂式掘進機現狀及發展淺析[J].煤礦機械，2010（2）：7-9.

[2]秦慶舉，張亮，王華.探析巖巷快速掘進技術在祁東煤礦的應用[J].中國礦業，2012（1）：87-89.

[3]蔡璐，徐歡，朱友志.巷道掘進機存在問題與改進對策[J].煤炭工程，2011（4）：114-115.

[4]王慶賀.掘進機使用過程中需要注意的問題[J].煤礦機械，2009（30）：147-148.

[5]李永強，夏文營，張慶振.田莊煤礦西翼行人通道巖巷快速掘進技術研究[J].山東煤炭科技，2012（5）：55-58.

[6]趙強.煤礦巖巷掘進機械化現狀及對提高工效的探討[J].設備管理與維修，2014（10）：23-24.