煤礦輔助作業技術裝備現狀和展望

2018-06-02 15:32:34焦軼

價值工程 2018年15期

焦軼

Present Status and Prospects of Coal Mine Auxiliary Operation Technical Equipment

摘要：為解決我國煤礦輔助作業用工多、效率低的問題，通過分析國內外輔助作業現狀，重點探討了煤礦輔助運輸和巷道維修2個制約輔助作業效率提高的主要問題，介紹了無軌輔助運輸技術和巷道修復技術等輔助作業新技術裝備研制和推廣應用情況，最后對輔助作業技術裝備的發展方向提出了展望和建議。

Abstract： In order to solve the problem of too many employees and inefficiency in auxiliary operation in coal mine， by analyzing the present status of domestic and foreign auxiliary operation， this paper mainly discusses the coal mine auxiliary haulage and tunnel renovation which are the two primal problems to restrict the efficiency improvement of auxiliary operation， and expounds the development， popularization and application of new technical equipment for auxiliary operation such as trackless auxiliary haulage technology and tunnel renovation technology， and ultimately proposes the expectations and suggestions for the development direction of auxiliary operation technology equipment.

關鍵詞：輔助作業；輔助運輸；巷道修復

Key words： auxiliary operation；auxiliary haulage；tunnel renovation

中圖分類號：TD52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0244-02

0 引言

煤炭開采技術經過十年科技攻關和技術創新，煤炭開采機械化水平日益提高，我國在關鍵“采、掘”領域成套裝備技術已達到國際先進水平。相對高速發展的采掘技術裝備，煤礦輔助作業機械化水平還有很大差距，用工多、效率低，嚴重制約了我國煤礦安全生產水平、礦井全員工效的提高。

據不完全統計，采煤作業人數約占礦井總人數的1/4，采煤隊的成本僅占原煤生產總成本的1/5，其他輔助環節的成本支出占總成本的1/3左右，直接成本不高，間接成本不低是煤礦當下存在的主要問題之一，急需采掘裝備與輔助作業裝備同步發展，推動我國煤礦開采的機械化水平的整體提高。針對這一問題，本文重點分析了國內煤礦在輔助運輸、巷道修復及支護等輔助作業環節的現狀及存在的問題，介紹了輔助作業裝備的最新研究進展，總結了輔助作業裝備的發展方向及趨勢。

1 國內煤礦井下輔助作業現狀

煤炭企業的生產作業流程分為開拓作業、掘進作業、開采作業、提升運輸作業四個核心作業，以及通風、排水、輔助運輸、機電設備安裝與維修、災害治理、巷修、瓦斯抽放與檢測等七個輔助作業環節[1]。

1.1 輔助運輸

煤礦井下輔助運輸主要指礦井作業所需材料、機電設備和作業人員的運輸，通常具有如下特點：①運輸線路隨著工作地點的延伸、縮短或遷移而經常變化；②工作地點分散，使得運輸線路環節多、分支多；③井下巷道空間受限制，有沼氣和煤粉，需要防爆設備，這些特點決定了輔助設備類型具有多樣性[2]。

在國內，大多數老礦的輔助運輸系統仍以調度絞車、架空電機車、蓄電池電機車、無級繩絞車、架空乘人裝置等有軌運輸為主，采用多段接力的傳統運輸方式，軌道運輸不僅投入大量的設備成本，而且效率低下、事故率高。自20世紀90年代末期，從國外引進無軌輔助運輸技術和裝備，目前已得到很好的推廣和應用，無軌輔助運輸因具有多用途、機動靈活、技術先進、安全高效的特點，從真正意義上改變了輔助運輸的瓶頸問題，大幅減少了輔助運輸人員，提高了礦井的運輸效率。

1.2 巷道修復

巷道修護作業主要是對巷道進行維護和修理，保證行人、物資、原煤運輸通道和風路的暢通。隨著我國煤炭資源的開采逐漸由淺部轉入深部，平均開采深度已達到600m以上。在深部礦井中，順槽長期處于復雜圍巖條件下，承受地應力多向作用，受采動影響強烈，造成巷道變形速度快，變形量大、片幫、底鼓甚至冒頂，架棚段巷道支架破壞嚴重，嚴重影響煤礦安全生產。為解決上述問題，煤礦每年投入大量人力物力進行巷道修復擴幫工作，主要依靠人工進行，采用手動風鎬破巖、鐵鍬鏟裝、氣動錨桿機/鑿巖機錨鉆施工、搭腳手架人工架棚等方式進行巷道修復施工。每支巷修隊人員基本都在150人以上，巷道修復效率低下。

2 輔助作業新技術裝備

2.1 輔助運輸設備

長期以來，礦井輔助運輸存在運輸線路復雜多變、工作地點分散、運輸環節多、待運物料品種多形狀雜、井下巷道空間小、平行交叉作業多，從根本上決定了輔助運輸在煤礦生產減人提效上成為典型的薄弱環節。我國大多數煤礦輔助運輸采用軌道運輸，形式單一，環節不配套，采用多段節理，投入大量設備成本，而且效率低下，事故率高[3]。

無軌輔助運輸車輛有著運輸效率高、機動靈活、運輸成本低、用人少等優點，在部分底板較好、坡度較小、斷面適宜的礦井得到了大量推廣，在減人提效方面效果顯著，近些年得到快速推廣，包括各種以防爆柴油機和蓄電池為動力源的運人、運料和特種用途車輛，如支架搬運車、鏟車、多功能車等。

2.1.1 運人車

近年來，我國自行研制的煤礦井下運輸人員車輛，在車輛的舒適性、駕駛操縱性、行駛安全、可靠性、車輛定位監測系統、通訊系統等方面都達到了先進技術水平，采用專用底盤，渦輪增壓技術，可有效提高發動機功率，降低尾氣排放，可實現10-30人員運輸的系列產品。

2.1.2 運料車

運料車主要運送作業材料、矸石以及設備零部件的車輛。經過近十年的發展，在車輛動力性、操縱靈活性、安全可靠性、燃油經濟性等方面取得了突破性技術進展，并在實際應用中取得了很好的效果。如WC3Y型防爆柴油無軌膠輪車適用于煤礦井下順槽物料及設備的運輸，操作簡單、操作靈活、適應復雜條件運行，被廣泛應用。

2.1.3 特種運輸車

特種運輸車主要針對綜采工作面設備搬家工藝而設計，包括支架搬運車、多功能車等車型。20世紀80年代初，我國開始嘗試引進和自主研制，并在部分礦井進行了應用，條件適宜的礦井使用效果較好。近幾年來，支架搬運車已逐步系列化，以發動機為動力源的WC40Y、WC55Y、WC80Y支架搬運車，性能達到了國際先進水平。隨著我國環保意識的增強，以防爆蓄電池為動力源的支架搬運車正在成為新的研發方向，如WX35J支架搬運車，國內首臺以蓄電池為動力源的重型搬運車已應用于神東公司搬家作業。

2.2 巷修機

巷道修復依不同礦井條件而差異，工藝條件復雜、作業工序多，需要進行不同的修復作業，挑頂、刷幫、起底、錨護、裝運、提升、安裝等。實現一機多功，具備全面巷道維修能力，可以實現機械化減人，提高勞動工效，降低生產成本[4]。

國外的巷修設備主要有德國生產的EQ200型多功能巷道修復機，該機集成多種末端執行機構，包括挖斗、鏟斗、破碎錘、工作臺、錨桿鉆機等，通過液壓快換連接機構實現多末端機構快速切換。此外，還可根據實際需求，配備銑挖滾筒、鉆機、作業平臺、錨索切斷器、拖梁器等工具，實現刷幫、作業車、錨索錨桿切斷、替棚等巷修作業功能。

國內專業巷修設備主要有HXYL-120/90系列多功能巷道修復機[5]。該設備集擴巷、挖裝、輸送及錨護功能于一體，與帶式轉載機和帶式輸送機配套，實現巷道修復機械化作業。該機采用履帶底盤，具有破碎擴巷、挖掘裝載、轉載運輸及錨護等功能，實現巷道修復的機械化作業，取代人工風鎬破碎-人工錨護-手工裝運清理的巷道修復工藝，提高巷道修復的效率及安全性。

3 煤礦輔助作業技術裝備發展方向及展望

3.1 輔助運輸

輔助運輸設備的發展目標：降低輔助運輸的勞動強度，提高輔助運輸的效率，具體發展方向有如下幾個方面：

①井下材料、設備和人員的運輸設備的研制，特別是采區輔助運輸設備的研制；

②供料地點到井下用戶運輸線路中，中轉點最少的運輸系統和設備的研制；

③對輔助材料不經轉載，直接運到用戶的合理組織和最佳路線方案的研究。

3.2 巷道修復

巷道修復作業工序多，工藝復雜，巷道變形類別不同，需要進行不同的修復作業，巷道修復機械需要實現不同的功能。巷道修復過程的這一特點，決定了煤礦巷道修復機總體發展趨勢：集成度高、功能齊備、互換性強，可高效完成井下巷道修復的破、挖、裝、運、剪、提等全流程作業。具體發展方向有：

①集成度高、互換性好，實現一機多用；

②加強巷道變形監測，實現監測-維護一體化管控，延長巷道使用周期。

隨著煤炭行業對煤礦輔助作業裝備重視程度不斷提高，煤礦輔助作業裝備的機械化程度將得到快速發展，與核心采、掘裝備的研發與應用齊頭并進，進一步提高煤礦全員勞動工效、進一步減少煤礦井下作業人員、進一步降低煤炭生產成本，共同促進我國煤礦安全生產水平進一步提高。

參考文獻：