煤礦巷道掘進技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀及趨勢分析

德財

摘 要：隨著開采條件的日益復(fù)雜與惡劣，人們對巷道掘進與支護技術(shù)提出了更高的要求，我國煤礦的挖掘工作較難推進，其根本原因是煤礦所處的位置較深，在實際挖掘工作中只能應(yīng)用井工展開工作。對煤礦進行挖掘的過程中，還要對相關(guān)的巷道進行開采，巷道的開采工作必須運用掘進技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國煤礦開采技術(shù)也得到了迅猛提升，但煤礦掘進技術(shù)的正確使用及相關(guān)安全管理仍是一大問題。為保障煤礦開采工作展開的合理性，在煤礦開采過程中要選用合適的掘進技術(shù)。基于此，以下對煤礦掘進技術(shù)進行了探討，預(yù)測了掘進技術(shù)與裝備未來發(fā)展方向與趨勢。

關(guān)鍵詞：巷道掘進;快速掘進;掘進裝備;智能化

引言

近幾年，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，對煤炭需求量也在不斷地增長。因此，對煤礦開采技術(shù)有了新的要求，只有保證我國煤礦的開采能力，才能提高煤炭企業(yè)的經(jīng)濟效益，保證開采的安全。我國煤炭開采主要以地下開采為主，其中巷道掘進成了煤礦開采的關(guān)鍵技術(shù)，因此煤礦企業(yè)需要高度重視巷道掘進技術(shù)以及裝備的運用。針對大型煤礦的開采，綜采機械技術(shù)高于綜掘機械化水平，最終導(dǎo)致煤礦巷道掘進技術(shù)呈現(xiàn)不均勻的發(fā)展，因此提升煤礦巷道掘進技術(shù)和裝備的高效性是一項刻不容緩的工作。推動煤礦巷道掘進技術(shù)的快速發(fā)展和裝備的升級是我國煤礦企業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

1煤礦巷道機械化掘進工藝

1.1機械化掘進

機械化掘進工藝的核心是機械落煤，掘進斷面相對規(guī)整，應(yīng)力集中狀況相對不突出，增加了巷道的穩(wěn)定性，有效降低了頂板事故發(fā)生的可能和瓦斯的溢出量，該工藝下可視情況增加輕型支架的應(yīng)用。連續(xù)采煤機和錨桿鉆車配套作業(yè)適用于斷面大的巷道，尤其在煤巷掘進中易達到高進尺，不僅有利于實現(xiàn)開采煤、運輸、裝煤作業(yè)的同步開展，而且該工藝可被用于回采邊角煤或作業(yè)于大寬度煤層等。但是前掘后錨的多巷分段交替作業(yè)，就有可能增加聯(lián)巷，從而需要增強通風系統(tǒng)的安全可靠性。掘錨一體化掘進工藝是以懸臂式挖掘機作為基礎(chǔ)的機載錨桿掘錨機來開展作業(yè)，從而達到截割、裝載、運輸和錨護的連續(xù)協(xié)同進行，掘進速度得到保障，掘進工程質(zhì)量也易于達標，且所需的操作人員相對較少。由于該工藝下的工作面可得到及時支護，生產(chǎn)循環(huán)進度小，其在地質(zhì)條件較差的作業(yè)環(huán)境下優(yōu)勢明顯。但是該工藝較適合單巷掘進，在一定程度上增加了支護材料的搬運難度。

1.2連續(xù)采煤機掘進技術(shù)

一些煤礦的開采作業(yè)中，有時會遇到大斷面煤巷的情況，這種煤巷的作業(yè)環(huán)境相對特殊，在挖掘作業(yè)中，連續(xù)采煤機更為適用，在具體的應(yīng)用過程中，相關(guān)人員需結(jié)合現(xiàn)場的具體情況，來對相應(yīng)的流程加以優(yōu)化，使得掘進作業(yè)更為安全與高效。連續(xù)采煤機與其他的設(shè)備有所不同，其本身的截割寬度較大，在作業(yè)時可以實現(xiàn)集煤、裝運與運走的集成，工序更為簡單，有效避免了大斷面對掘進工作的不利影響。大斷面煤巷環(huán)境下如果采用的是連續(xù)采煤機來進行掘進，一般需分上下兩層來進行，這種分層掘進的方式對工藝流程實現(xiàn)了優(yōu)化。

2掘進技術(shù)與裝備的發(fā)展趨勢

2.1掘進機器人的研制

2019年，國家煤礦安全監(jiān)察局發(fā)布《煤礦機器人重點研發(fā)目錄》，對掘進、臨時支護、鉆錨機器人提出具體要求。在掘進機器人方面，研發(fā)能夠自主決策、智能控制的掘進機器人，具備定位導(dǎo)航、糾偏、多參數(shù)感知、狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)判、遠程干預(yù)等功能，實現(xiàn)掘進機定位定向、位姿調(diào)整、自適應(yīng)截割及掘進環(huán)境可視化;在臨時支護機器人方面，研發(fā)掘進巷道圍巖狀態(tài)智能感知、自主移動定位臨時支護機器人，具備支撐力自適應(yīng)控制、支護姿態(tài)自適應(yīng)調(diào)控、多架協(xié)同及遠程干預(yù)等功能，確保掘進巷道臨時支護及時可靠;在鉆錨機器人方面，研發(fā)由錨桿機、錨桿倉及智能控制系統(tǒng)組成的鉆錨機器人，實現(xiàn)錨桿間排距自動定位、整機自動或遙控行走、鉆孔、填裝錨固劑、錨桿裝卸、鎖緊錨桿等功能，滿足井下巷道的快速支護要求。目前國內(nèi)外主要制造廠商和科研機構(gòu)都在掘進機器人技術(shù)領(lǐng)域開展探索和攻關(guān)，其中錨桿錨索支護機器人、掘進機器人以及輔助運輸機器人等已成為行業(yè)研究熱點。

2.2深入掘錨一體化技術(shù)

現(xiàn)如今，世界上很多煤礦企業(yè)在煤炭開采過程中都應(yīng)用了掘錨一體化技術(shù)，它可以改善傳統(tǒng)的采煤技術(shù)，具有快速、高效的掘進支護能力。因此，我國也應(yīng)該設(shè)計掘錨機組。根據(jù)其他國家現(xiàn)有的技術(shù)，不斷提高設(shè)備的性能。同時明白掘錨一體化技術(shù)能夠有效提升錨桿支護的效果，改善傳統(tǒng)巷道作業(yè)的環(huán)境，提升掘進的速度。因此，我們應(yīng)該重視掘錨一體化技術(shù)的發(fā)展，在研究過程中需要結(jié)合我國實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特點、煤礦開采的要求來研究新工藝。

結(jié)語

掘進技術(shù)與裝備是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)與裝備支撐，筆者通過系統(tǒng)分析掘進技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)理論與研究現(xiàn)狀，調(diào)查研究適應(yīng)不同地質(zhì)條件的掘進裝備與配套的掘進工藝，歸納制約我國煤炭掘進技術(shù)與裝備發(fā)展的因素，在總結(jié)了現(xiàn)階段掘進技術(shù)與裝備的基礎(chǔ)上，全面分析研究了現(xiàn)階段國家政策導(dǎo)向、行業(yè)發(fā)展方向、市場內(nèi)在需求、新技術(shù)應(yīng)用，給出了掘進技術(shù)與裝備未來發(fā)展方向與趨勢。通過對煤礦掘進技術(shù)與裝備的現(xiàn)狀及趨勢分析研究，總結(jié)出該領(lǐng)域的代表性研究成果與問題，以此為行業(yè)發(fā)展進步提供參考。

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