試論新時(shí)期煤礦巖巷掘進(jìn)機(jī)械化的發(fā)展方向

楊曉

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)煤礦的需求也越來(lái)越大，我國(guó)煤礦的開(kāi)采的步伐也越來(lái)越快。巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到我國(guó)煤礦開(kāi)采的效率，在巖巷快速掘進(jìn)發(fā)展的歷史中，由手工操作轉(zhuǎn)變成現(xiàn)階段的機(jī)械操作，巖巷快速掘進(jìn)對(duì)煤礦的開(kāi)采具有巨大的幫助。但是現(xiàn)階段巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中效果并不顯著，沒(méi)有達(dá)到提高煤礦開(kāi)采的效率的目標(biāo)。因此，在實(shí)際的煤礦開(kāi)采的過(guò)程中需要采取有效的措施來(lái)優(yōu)化煤礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)，來(lái)提高煤礦開(kāi)采的效率，為煤礦開(kāi)采工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：巖巷掘進(jìn);機(jī)械;煤礦

煤礦巖石巷道掘進(jìn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化極為重要，一方面，可以增加煤炭開(kāi)采產(chǎn)量，另一方面，可以增加工程作業(yè)安全，進(jìn)一步為作業(yè)人員的安全提供保障。在對(duì)礦山掘進(jìn)作業(yè)中施工難度高，作業(yè)所處環(huán)境復(fù)雜，同時(shí)危險(xiǎn)性非常大，如果在施工技術(shù)上不能有所保障，那么對(duì)于作業(yè)人員的生命安全就不能提供好的保證，甚至?xí)o企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此在礦山掘進(jìn)機(jī)械化施工中，先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用尤為重要。

一、掘進(jìn)機(jī)械化的重要性

為保障煤礦開(kāi)采產(chǎn)量增加、穩(wěn)定有序地進(jìn)行，在采掘工程作業(yè)面開(kāi)采前做好延伸和礦井建設(shè)工作，以便于后續(xù)工作的順利進(jìn)行。掘進(jìn)施工的質(zhì)量、進(jìn)度決定著煤礦的生產(chǎn)效益。盡管國(guó)內(nèi)對(duì)煤炭的開(kāi)采已取得了非常大的提升，但因機(jī)械化技術(shù)欠缺，還阻礙著國(guó)內(nèi)煤炭的發(fā)展，嚴(yán)重的還迫使產(chǎn)量下降、煤炭停產(chǎn)。巖石巷道掘進(jìn)作業(yè)在礦井開(kāi)采中起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也占據(jù)著最大工程量，其工序主要由支護(hù)、破巖和裝運(yùn)組成，三者缺一不可，協(xié)調(diào)作用[3]。此作業(yè)過(guò)程，要同時(shí)確保掘進(jìn)質(zhì)量和掘進(jìn)進(jìn)度，對(duì)機(jī)械設(shè)備要求較高，以此來(lái)促進(jìn)煤礦產(chǎn)量增加、穩(wěn)定有序的發(fā)展。

二、掘進(jìn)機(jī)械化施工的方式

1、以側(cè)卸式為主。掘進(jìn)機(jī)械化施工中，側(cè)卸式裝巖機(jī)的最大特點(diǎn)是在施工時(shí)可完成卸載，同時(shí)，機(jī)械化作業(yè)線在以側(cè)卸式為主時(shí)，其與錯(cuò)車條件以及打眼范圍液壓鉆車關(guān)系較密。

2、以耙斗式為主。掘進(jìn)機(jī)械化施工煤礦巖石巷道中，對(duì)耙斗裝巖機(jī)的使用比較常見(jiàn)，和其他作業(yè)線對(duì)比，有較為廣泛的使用范圍。其擁有一套獨(dú)立的系統(tǒng)，有操作簡(jiǎn)單、使用范圍大等優(yōu)點(diǎn)。在機(jī)械化施工時(shí)，滿足施工實(shí)際需要時(shí)，可以合理選擇施工的工藝、勞動(dòng)組織形式。同時(shí)可以自行調(diào)整巷道斷面大小，還可非常方便地對(duì)設(shè)備及調(diào)車進(jìn)行轉(zhuǎn)載、支護(hù)。

3、以巖巷全斷面式為主。掘進(jìn)機(jī)械化施工中，巖巷全斷面掘進(jìn)機(jī)為聯(lián)機(jī)組合，主要聯(lián)機(jī)對(duì)象有噴霧防塵，臨時(shí)轉(zhuǎn)載及裝巖等。巖巷全斷面掘進(jìn)機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)包括，較快作業(yè)速度、工序簡(jiǎn)單、可持續(xù)施工以及機(jī)械化強(qiáng)等。其主要缺點(diǎn)包括，使用成本較高、工藝復(fù)雜，在工程施工作業(yè)中，對(duì)巷道的巖石性質(zhì)等都有較高的要求。

三、煤礦巖巷掘進(jìn)技術(shù)

1、氣腿式鑿巖機(jī)配耙斗裝巖作業(yè)。這是目前我國(guó)煤礦應(yīng)用最多的巖巷掘進(jìn)技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在較高的掘進(jìn)效率、高可靠性、高靈活性以及高性價(jià)比等方面。在實(shí)際的巖巷掘進(jìn)過(guò)程中氣腿式鑿巖機(jī)配耙斗裝巖作業(yè)受礦車調(diào)度的影響較為明顯，但是實(shí)際的掘進(jìn)率仍然比較高，且掘進(jìn)工作面斷面的形狀和尺寸并不會(huì)影響到施工的進(jìn)度，具有較高的靈活性，多臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)作業(yè)在一定程度上提高了掘進(jìn)的效率。除此之外，該技術(shù)的對(duì)于機(jī)械設(shè)備的要求較低，施工工藝較為簡(jiǎn)單，投資較小，因而受到了眾多小型煤礦的青睞。但是該技術(shù)也存在一些顯著的缺點(diǎn)，包括人工鉆眼成本高，作業(yè)人員強(qiáng)度大;施工環(huán)境惡劣，存在較多安全隱患;人工鉆孔的鉆進(jìn)率低等。

2、液壓鉆車配側(cè)卸裝巖機(jī)作業(yè)。全液壓專車是該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中最為重要的掘進(jìn)設(shè)備，其中CMJ17 履帶式的全液壓鉆車最為常見(jiàn)，為了確保巖巷掘進(jìn)的效果可以配備ZCD60R履帶式側(cè)卸裝巖機(jī)。全液壓鉆車相較于人工鉆孔優(yōu)勢(shì)較為突出，鉆車的雙臂可以進(jìn)行同時(shí)施工，效率較高，且液壓車的能耗較低，施工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的噪音，為作業(yè)人員創(chuàng)造了更為良好的作業(yè)環(huán)境，同時(shí)降低了人工作業(yè)的強(qiáng)度，避免了人工鉆孔誤差的出現(xiàn)，確保了鉆孔的質(zhì)量。此外，全液壓鉆車的機(jī)身比較小，機(jī)動(dòng)性和爬坡能力都比較出色，即使是在全斷面下也可以進(jìn)行作業(yè)，適用性廣。快速掘進(jìn)作業(yè)中采用的ZCD60R 履帶式側(cè)卸裝巖機(jī)也可以在全斷面下進(jìn)行作業(yè)，全機(jī)械化的巖巷掘進(jìn)避免了人工清巖，降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。與此同時(shí)，側(cè)卸裝巖機(jī)可以裝載大量的巖石，提高了巖巷掘進(jìn)的效率。針對(duì)輔助材料的短距離運(yùn)送可以借助背板、溜槽以及托板等工具來(lái)實(shí)現(xiàn)，在作業(yè)的過(guò)程中與地面之間產(chǎn)生的摩擦較小，確保了工作面的平整性，提高了作業(yè)的安全性。這種機(jī)械化掘進(jìn)相較于第一種掘進(jìn)技術(shù)，巖巷的掘進(jìn)效率更高，液壓鉆車的鉆鑿速度可以達(dá)到氣腿式鑿巖機(jī)的三倍以上，且配套的卸裝巖機(jī)的裝卸效率要比普通的裝巖機(jī)效率更高。利用該技術(shù)進(jìn)行巖巷掘進(jìn)時(shí)，作業(yè)人員不需要在工作面進(jìn)行人工鉆孔，提高了作業(yè)的安全性，保障了工作人員的生命安全，避免了斷繩傷人等安全事故的出現(xiàn)。機(jī)械化的作業(yè)降低了人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，也減少了作業(yè)時(shí)間。此外，液壓鉆車對(duì)于炮眼方向性的控制更強(qiáng)，從而降低了光面爆破的難度。巖巷掘進(jìn)所形成的斷面形狀較為規(guī)整，不再需要后續(xù)的處理。但是該技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)，包括掘進(jìn)速度過(guò)快臨時(shí)支護(hù)難度較大、對(duì)機(jī)械設(shè)備的操作能力直接關(guān)系掘進(jìn)效果等等。目前，該作業(yè)方式相配套的技術(shù)水平不夠高，可選擇的鉆車、側(cè)卸裝巖機(jī)的品種也比較少，質(zhì)量無(wú)法得到充分的保證，因而在我國(guó)進(jìn)行推廣的難度較大。

3、綜掘法作業(yè)。綜掘法巖巷掘進(jìn)作業(yè)，需要利用懸臂式掘進(jìn)機(jī)和梭車、帶式輸送機(jī)等機(jī)械設(shè)備進(jìn)行綜合的作業(yè)。這種掘進(jìn)技術(shù)的掘進(jìn)效率也比較高，且掘進(jìn)過(guò)程中不會(huì)對(duì)周圍的巖石產(chǎn)生過(guò)大的擾動(dòng)，從而確保了較高的施工質(zhì)量和較好的作業(yè)環(huán)境。該技術(shù)掘進(jìn)的自動(dòng)化水平較高，因而所需的作業(yè)人員數(shù)量較少，降低了人力成本的投入，目前我國(guó)已經(jīng)有很多煤礦企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行巖巷的掘進(jìn)。但是在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，綜掘法也存在一定的局限性。相較于液壓鉆車等設(shè)備，綜掘法所需的機(jī)械設(shè)備體積和重量都比較大，增加了下井的難度，對(duì)于掘進(jìn)斷面較小的巷道無(wú)法使用該技術(shù)。此外，設(shè)備的使用對(duì)于周圍環(huán)境的限制較大，只有在地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定且周圍巖石巖性良好的巷道中才可以使用該技術(shù)，機(jī)械的適用性較差。機(jī)械設(shè)備掘進(jìn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的截齒磨損，因而壽命較短，掘進(jìn)成本也比較高。

4、發(fā)展方向。科學(xué)分析巖石巷道掘進(jìn)情況煤礦挖掘機(jī)械主要分為全斷面以及懸臂式掘進(jìn)機(jī)兩種，根據(jù)其施工原理合理進(jìn)行區(qū)分使用。首先，全斷面掘進(jìn)機(jī)主要針對(duì)全巖隧道，且施工方法與施工條件均較為成熟才能進(jìn)行使用，如隧道、涵洞等工程。雖然該種施工工藝使用效果較為顯著，但由于技術(shù)的限制，并未能全面投入使用。其次，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的適用范圍有煤與半煤巖巷掘進(jìn)。為擴(kuò)大該機(jī)械設(shè)備的使用范圍，已將其功率提升至400kW 以上，且取得顯著效果。

煤礦巖巷掘進(jìn)機(jī)械化是煤炭能源發(fā)展的需要，更是減少煤礦安全事故、改善掘進(jìn)工人健康安全作業(yè)條件與作業(yè)環(huán)境的需要。巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)關(guān)系到煤礦開(kāi)采的效率，隨著機(jī)械化的設(shè)備以及科學(xué)的掘進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用，我國(guó)目前的巖巷掘進(jìn)速度已經(jīng)有了極大的提升。但是，巖巷掘進(jìn)技術(shù)還與歐美國(guó)家存在著很大的差距。因此，我們應(yīng)該結(jié)合實(shí)際的煤礦開(kāi)采來(lái)優(yōu)化巖巷掘進(jìn)技術(shù)，提高巖巷掘進(jìn)速度，進(jìn)而提高煤礦開(kāi)采的高效性以及安全性。

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