國(guó)內(nèi)掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展歷程

【摘要】國(guó)內(nèi)掘進(jìn)技術(shù)經(jīng)歷了四十多年的發(fā)展，不斷趨于成熟，也逐漸縮小了與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家之間的距離。掘進(jìn)技術(shù)的成熟保證了煤礦采煤工作面的正常接替，為煤礦的高效生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文就筆者數(shù)十年在煤礦掘進(jìn)工作的經(jīng)驗(yàn)，探討一下關(guān)于煤礦掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展歷程，有不足之處請(qǐng)指正。

【關(guān)鍵詞】掘進(jìn)技術(shù)；發(fā)展歷程；煤礦

在國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的現(xiàn)階段，煤礦已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ唬貏e是在科學(xué)技術(shù)水平提升的當(dāng)下，對(duì)于煤礦開(kāi)采和生產(chǎn)工作也提出了越來(lái)越高的要求。煤炭資源是不可再生資源，且人們?cè)谌粘Ｉ詈蜕鐣?huì)生產(chǎn)中對(duì)煤炭的需求量與日俱增，要求在掘進(jìn)作業(yè)中引入新技術(shù)和新工藝。從中國(guó)煤礦掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，由于受多種因素的影響，其中還存在很多實(shí)際問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，已成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本增效的必經(jīng)之路，對(duì)于煤礦業(yè)的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，因此要對(duì)其問(wèn)題予以高度重視。

1 中國(guó)煤礦掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展綜述

1.1 光面爆破技術(shù)

光面爆破技術(shù)，是迄今為止，沿用時(shí)間最長(zhǎng)、使用范圍最廣的一種煤礦開(kāi)采掘進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)以較好地確保巖圍的完整性和穩(wěn)定性為基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計(jì)的輪廓，巖層更精確地發(fā)生斷裂，使巖面更加的平整、規(guī)則。光面爆破技術(shù)對(duì)于圍巖的穩(wěn)定性破壞程度小，掘進(jìn)的速度快； 然而，光面爆破技術(shù)一般情況下需要借助更多的特殊設(shè)備才能得以應(yīng)用，并且對(duì)鉆孔精度有更高的要求，所以爆破工序需要很長(zhǎng)時(shí)間才能完成。

1.2 掘錨一體化掘錨機(jī)組

目前，在中國(guó)煤礦掘進(jìn)作業(yè)中，所用到的掘錨一體化掘錨機(jī)組大多數(shù)都是以連續(xù)采煤機(jī)為基礎(chǔ)的發(fā)機(jī)結(jié)合。一臺(tái)設(shè)備可以同時(shí)具有掘進(jìn)以及支護(hù)兩種功能，使掘進(jìn)和支護(hù)設(shè)備大大減少了換位作業(yè)所花費(fèi)的時(shí)間。由此，顛覆了傳統(tǒng)的單一作業(yè)的方式，改善了煤礦開(kāi)采流程，凸顯其可靠、快速、自動(dòng)化、高效率的優(yōu)勢(shì)。

1.3 負(fù)載反饋調(diào)速技術(shù)

于切割牽引速度來(lái)說(shuō)，它是煤礦掘進(jìn)機(jī)的重要工況參數(shù)之一。它不僅與掘進(jìn)機(jī)自身密切相關(guān)，而且與煤巖的硬度、機(jī)器的鉆入深度以及切削厚度都密切相關(guān)。負(fù)載反饋調(diào)速技術(shù)以切割牽引速度為核心，通過(guò)比例多路換向閥、變量泵-負(fù)載反饋無(wú)級(jí)調(diào)速等調(diào)整切割牽引深度，由此來(lái)確保掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)的可靠性。

1.4 分裂機(jī)及液壓錘的積極應(yīng)用

當(dāng)今，科學(xué)技術(shù)正在逐步發(fā)展，中國(guó)通過(guò)對(duì)先進(jìn)掘進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)及研究，自主研發(fā)了一系列的先進(jìn)掘進(jìn)機(jī)器，這其中，最具有代表性的是分裂器和液壓錘。于煤礦掘進(jìn)作業(yè)之中實(shí)現(xiàn)了分裂機(jī)以及液壓錘的聯(lián)合應(yīng)用。需要首先利用分裂機(jī)把礦巖分裂，之后使用液壓錘把已經(jīng)分裂的礦巖粉碎，再裝車運(yùn)送，這表現(xiàn)出高度的靈活性、精確性及可操作性。

2 煤礦掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

我國(guó)在煤礦掘進(jìn)技術(shù)方面的研究始于20世紀(jì)60年代中期，最初表現(xiàn)為規(guī)模小和成果小等特點(diǎn)。同時(shí)存在機(jī)重較輕、破巖能力較差、設(shè)備功率較小、可靠性較差等問(wèn)題。 1979年以后，懸臂式掘進(jìn)機(jī)得以實(shí)現(xiàn)了相對(duì)廣泛的推廣和應(yīng)用。在40多年中，經(jīng)過(guò)不斷研發(fā)，已開(kāi)發(fā)研制出20多種不同型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)，逐步形成系列化產(chǎn)品； 但總的來(lái)說(shuō)，與國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)的掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的可靠性還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

現(xiàn)在來(lái)看，煤礦掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）挖掘機(jī)。遇到巖石時(shí)，挖掘機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，極其容易導(dǎo)致電氣元件損壞、縮短機(jī)器壽命；

（2）挖掘機(jī)需要在每工作一段時(shí)間之后，補(bǔ)充油量。但井下注油，常常會(huì)有灰塵進(jìn)入管道，對(duì)挖掘機(jī)進(jìn)行維修時(shí)常會(huì)大大降低工作效率；

（3）掘進(jìn)機(jī)應(yīng)根據(jù)巷道寬度更換不同的鏟板。在更換鏟板時(shí)，中國(guó)的許多掘進(jìn)機(jī)必須首先要將行走部拆除，這大大浪費(fèi)了人力、物力以及財(cái)力；

（4）于一些大型的掘進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō)，由于受到其自??身的尺寸和承重限制影響，機(jī)器分體最大不可拆卸件超高、超重，僅被用于特大型的煤礦；

（5）掘進(jìn)機(jī)中絕大部分除塵效果都很差，極有可能將工作人員的視力造成模糊；

（6）掘進(jìn)機(jī)輸機(jī)鏈條的緊度不足，會(huì)導(dǎo)致卡鏈和軸承損壞等等一些問(wèn)題出現(xiàn)。

3 現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)方法

3.1 選用具備優(yōu)良性能的掘進(jìn)機(jī)

在煤礦掘進(jìn)工作里，核心設(shè)備就是掘進(jìn)機(jī)，實(shí)際選擇過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合具體情況進(jìn)行。當(dāng)前，中國(guó)在掘進(jìn)機(jī)的引進(jìn)以及國(guó)產(chǎn)化方面取得了較大進(jìn)展。中國(guó)重點(diǎn)機(jī)構(gòu)推出的挖掘機(jī)型號(hào)包含以下幾種：由煤科總院上海分院和南京晨光機(jī)械廠合作制造的ELMB型；由煤科總院太原分院和淮南煤機(jī)廠合作制造的EL-90型；由淮南煤機(jī)廠和奧地利沃斯特——阿爾卑尼公司合作制造的AM-50型；由煤科總院太原分院和佳木斯煤機(jī)廠合作制造的EMIA-30型；由佳木斯煤機(jī)廠和日本三井三池公司合作制造的MRH-510-41型。煤礦掘進(jìn)工作選擇掘進(jìn)機(jī)時(shí)需充分考慮到礦井的實(shí)際需要以及掘進(jìn)機(jī)的綜合性能。

3.2 大力引入連續(xù)采煤機(jī)

于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，他們所維持的高效的采煤量與其所采用的連續(xù)采煤機(jī)所進(jìn)行的多巷掘進(jìn)是密不可分的。連續(xù)采煤機(jī)多巷掘進(jìn)適合在巷道采煤作業(yè)上進(jìn)行使用。運(yùn)用連續(xù)采煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了采掘一體化，挖掘速度相對(duì)較快，巷道內(nèi)作業(yè)的靈活性相對(duì)較大； 連續(xù)采煤機(jī)本身的布置非常緊湊，它獨(dú)特的驅(qū)動(dòng)器以及直流傳力電機(jī)可以明顯提高機(jī)器效率以及過(guò)載能力。比如，中國(guó)晉煤集團(tuán)寺河礦與趙莊礦等礦井在開(kāi)發(fā)時(shí)，引進(jìn)了連續(xù)采煤機(jī)，在多巷掘進(jìn)以及掘支平行施工等方面都體現(xiàn)了非常強(qiáng)大的能力。

3.3 掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的優(yōu)化改進(jìn)

掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的改進(jìn)主要從如下三個(gè)方面進(jìn)行：

（1）通過(guò)對(duì)硬巖掘進(jìn)機(jī)的使用環(huán)境以及工作性質(zhì)的考慮，為將掘進(jìn)機(jī)的穩(wěn)定性得以提高，可以在掘進(jìn)機(jī)的后支撐上增加側(cè)支撐；

（2）為掘進(jìn)機(jī)增加一套自動(dòng)潤(rùn)滑的系統(tǒng)。在掘進(jìn)機(jī)工作了一定的時(shí)間之后，可以對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一布管，并且將掘進(jìn)機(jī)編入進(jìn)自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)之中而無(wú)需再借助人工手動(dòng)潤(rùn)滑。井下作業(yè)時(shí)，可以運(yùn)用雙柱輸油路，當(dāng)自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障的時(shí)候，可以轉(zhuǎn)換為手動(dòng)潤(rùn)滑的模式，進(jìn)而保障掘進(jìn)機(jī)正常運(yùn)行；

（3）在掘進(jìn)機(jī)的鏟板的位置加一個(gè)接點(diǎn)，連接第一輸送器與銷軸，之后再與第一運(yùn)輸機(jī)的后支撐相連接，進(jìn)而構(gòu)成四連桿機(jī)構(gòu)；實(shí)現(xiàn)鏟板與第一輸送機(jī)同時(shí)操作，使其尾端的從動(dòng)輪和與動(dòng)鏈輪之間的距離保持恒定，進(jìn)而有效處理了鏈條松緊不穩(wěn)定、頻繁調(diào)節(jié)裝置的問(wèn)題。

3.4 建立快速炮掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線

建立快速炮掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線，是改進(jìn)現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)技術(shù)的另一種方法。對(duì)煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，要積極創(chuàng)造條件，建立科學(xué)合理的炮掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工工序，進(jìn)而使掘進(jìn)效果表現(xiàn)出快速、高效、安全以及低能耗等一系列特點(diǎn)； 同時(shí)，完善掘進(jìn)機(jī)作業(yè)線配套設(shè)施，如濕式煤電鉆、裝煤機(jī)、支架、刮板輸送機(jī)、錨桿機(jī)以及瓦斯斷電儀等，以建立高效和高產(chǎn)的礦井模式。

3.5 煤礦掘進(jìn)工作安全性的提升

（1）改進(jìn)光爆技術(shù)，促使巷道成形。在對(duì)巷道進(jìn)行爆破作業(yè)的過(guò)程當(dāng)中，大多數(shù)都采用淺孔光面爆破的方法。為進(jìn)一步提高進(jìn)尺，可采用深孔爆破技術(shù)，一方面能有效保證整體的施工質(zhì)量，另一方面還顯著提升了施工效率，使得煤礦掘進(jìn)速度滿足相關(guān)規(guī)定要求；同時(shí)，為了促使巷道成形，還應(yīng)不斷加大孔徑，將多余的擴(kuò)炮孔轉(zhuǎn)移到周邊，并增加周邊的眼數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效利用；

（2）完善掘進(jìn)工作面的優(yōu)化系統(tǒng)。煤礦掘進(jìn)工作安全性的提升還需對(duì)掘進(jìn)工作面的優(yōu)化系統(tǒng)予以完善。在實(shí)際進(jìn)行煤礦掘進(jìn)的過(guò)程中，工作面自動(dòng)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)圖像上傳，同時(shí)對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行有效維護(hù)，對(duì)其故障的原因予以檢測(cè)分析；工作面自動(dòng)化系統(tǒng)具有掘進(jìn)遙控、原創(chuàng)遙控和定位截?cái)嗟裙δ芴攸c(diǎn)，對(duì)工作面皮帶機(jī)和除塵裝置實(shí)現(xiàn)了集中管控，使得掘進(jìn)工作自動(dòng)控制系統(tǒng)深入到各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中去，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和工藝二者的有機(jī)結(jié)合；

（3）實(shí)現(xiàn)煤礦掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)。掘進(jìn)技術(shù)是煤礦開(kāi)采中最為關(guān)鍵的組成部分，為了切實(shí)提高掘進(jìn)速度和效率，較好地完成煤礦采集和生產(chǎn)等任務(wù)，還需實(shí)現(xiàn)煤礦掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)，即在保證截割、運(yùn)輸、支護(hù)、通風(fēng)和抽放等工序上正規(guī)作業(yè)的基礎(chǔ)之上，提升煤礦掘進(jìn)的質(zhì)量和效率。例如，在同一個(gè)循環(huán)中，可實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)施工作業(yè)的同步進(jìn)行，在平面掘進(jìn)時(shí)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)作業(yè)，對(duì)時(shí)間和空間實(shí)現(xiàn)了充分利用，從而保證了整體的掘進(jìn)進(jìn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)是煤礦企業(yè)發(fā)展中亟待解決的實(shí)際問(wèn)題，是確保掘進(jìn)作業(yè)安全性和高效率的必然要求，同時(shí)也是現(xiàn)代化發(fā)展的主流趨勢(shì)，在推動(dòng)煤礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中起到了積極的作用。圍繞現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)進(jìn)行了深入探究，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）從中國(guó)煤礦掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，其經(jīng)歷了從光面爆破技術(shù)、掘錨一體化掘錨機(jī)組、負(fù)載反饋調(diào)速技術(shù)到分裂機(jī)、液壓錘的廣泛應(yīng)用的過(guò)程，且不同技術(shù)均具有自身的優(yōu)勢(shì)和弊端；

（2）中國(guó)掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展緩慢，與發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在著較大差距，其掘進(jìn)的可靠性還有待實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步加強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還普遍存在壽命短、效率低、除塵效果差、安全性不高等問(wèn)題；

（3）現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)，首先要選用性能優(yōu)良的掘進(jìn)機(jī)，對(duì)掘進(jìn)機(jī)技術(shù)予以化；其次要建立起快速炮掘進(jìn)機(jī)械化作業(yè)線；再次要注重對(duì)掘進(jìn)工作安全性水平的提升，以此來(lái)大幅度提升煤礦掘進(jìn)作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]劉百祥，周桃生.淺談現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)及優(yōu)化作業(yè)[J].裝備制造，2014（S2）：218-21

[2]胡昆鵬.煤礦綜合機(jī)械化快速掘進(jìn)技術(shù)要求及改進(jìn)措施分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016（13）：26-27.

[3]王占武.淺析現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)改進(jìn)的幾點(diǎn)思考[J].中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2015（2）：99-100.

[4]熊 斌.煤礦斜井綜掘機(jī)快速施工技術(shù)應(yīng)用研究[D].淮南：安徽理工大學(xué)，2014.

[5]許 超.試論煤礦掘進(jìn)技術(shù)及安全管理[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2015（6）：59.

作者簡(jiǎn)介：王會(huì)盼（1980年7月-）男，河北省保定市人，淮南礦業(yè)集團(tuán)煤業(yè)分公司謝橋礦工程師，研究方向?yàn)槊旱V掘進(jìn)。