煤礦掘進新技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

張輝

【摘 要】煤炭資源的開采在中國經(jīng)濟發(fā)展中起到了重要推動作用，國內(nèi)煤炭需求量逐步提升的情況下，針對煤礦開采技術(shù)的研究也在不斷深入，一些現(xiàn)代化、自動化采煤綜合機械已經(jīng)逐步應用于煤礦生產(chǎn)中，但是對于一些儲藏于地質(zhì)環(huán)境較為復雜煤層來說，由于采掘技術(shù)條件的限制，仍然不能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、高效采掘的目的。對于煤炭產(chǎn)業(yè)來說，采掘技術(shù)的高低直接關(guān)系著煤礦生產(chǎn)效率的提高。因而對于煤礦開采過程中掘進技術(shù)的研發(fā)，對于推動新型煤礦采掘技術(shù)的應用創(chuàng)新及提高煤礦的工作效率和安全防護具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】煤礦掘進；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

引言

由于我國的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤炭是電力行業(yè)的主要燃料，因此在未來很長的一段時間內(nèi)煤炭仍會在我國的經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)重要的地位。此外，隨著煤化工技術(shù)的不斷發(fā)展，煤炭已經(jīng)不僅僅作為燃料來使用，而是成為很多工業(yè)產(chǎn)品的重要原料。但我國煤炭開采效率一直很低，大大增加了掘進成本。在這種背景下，煤炭采掘業(yè)需要不斷改進掘進技術(shù)，積極發(fā)展高效掘進技術(shù)，提高采掘效率，最終促進煤炭產(chǎn)量的提高。

一、煤礦掘進技術(shù)現(xiàn)狀

1、煤巷高效掘進技術(shù)

上世紀末，我國改革了礦井的巷道布置方式，使得煤巷比例則是不斷提高，如今，煤礦掘進巷道的7成都是煤巷。煤巷高效掘進主要有三種方式：一是懸臂式掘進機+單體錨桿鉆機；二是連續(xù)采煤機+錨桿鉆機；三是掘錨一體化機組。

（1）煤巷綜合機械化掘進

煤巷綜合機械化掘進，即為懸臂式掘進機和單機錨桿鉆機的配套作業(yè)線。其中，懸臂式掘進機對掘進的工效起到關(guān)鍵作用。二十世紀60-70年代開始，我國從國外引進先進的掘進機并嘗試仿制?，F(xiàn)今，對于截割功率在50-350kW、機重在18-135t的系列掘進機，我國已經(jīng)具備了自主研發(fā)能力。我國的煤巷掘進機以液壓馬達來驅(qū)動轉(zhuǎn)載機構(gòu)，生產(chǎn)能力較大，工作的穩(wěn)定性較好；在電氣系統(tǒng)方面，采用PLC控制的方法，可靠性較高。

（2）連續(xù)采煤機與錨桿鉆車配套作業(yè)線

該方式集采煤、裝運、行走為一體。其中，最主要的掘進機械是連續(xù)采煤機，這種采煤機具有大截割寬度和綜合化掘采功能，適用于多巷或者雙巷快速掘進和短壁的開采。

（3）掘錨一體化掘進

掘錨機組的發(fā)展主要分為兩種方式，一種是在懸臂式掘進機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的懸臂式掘進機機載錨桿機的掘錨機；另一種則是在連續(xù)采煤機的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以連續(xù)采煤機為基礎(chǔ)的掘錨機組。掘錨機組的優(yōu)點主要是適用于高產(chǎn)高效礦井煤巷高效掘進。我國現(xiàn)有的掘錨機組數(shù)量有限，主要還處于研制發(fā)展階段。掘錨機組是目前國際上最尖端的煤礦掘進技術(shù)之一，它能夠適應錨桿支護技術(shù)的發(fā)展，擁有掘進技術(shù)和支護技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢，大大提高了作業(yè)效率。

2、半煤巖巷高效掘進技術(shù)現(xiàn)狀

半煤巖巷道，也是我國煤礦掘進的一大重點。一般來說半煤巖巷道的掘進過程中，巖石的面積占掘進斷面中的兩到八成。半煤巖懸臂式掘進機機械化作業(yè)線在我國的半煤巖巷的掘進中采用較多，主要使用的機型為中型和重型掘進機，要求機重在35t以上?，F(xiàn)在，半煤巖掘進機的主流機型為：EBJ-120TP、EBZ160TY、EBZ220TY、S200A、EBZ160及EBZ200等幾種。

3、巖巷高效掘進技術(shù)現(xiàn)狀

目前，鉆爆法在我國的巖巷施工過程中占有主體地位，主要使用的是重型懸臂式掘進機，我國曾先后引進了德國WAV300、奧地利AHM105、英國MK3型等重型懸臂式掘進機。其中，AHM105重型掘進機截割功率300kW，適應f=12巖石。更適應復雜的地質(zhì)條件，MK3重型掘進機則是對巷道超挖控制較為實用。巖巷的施工工藝大致可以分為四種，以下主要探討氣腿式鑿巖機+耙斗式或鏟斗式裝巖機作業(yè)線以及全液壓鉆車+側(cè)卸裝巖機作業(yè)線。

（1）氣腿式鑿巖機+耙斗式或鏟斗式裝巖機作業(yè)線

氣腿式鑿巖機配耙斗式或鏟斗式裝巖機作業(yè)線在我國的應用最為普遍，氣腿式鑿巖機使用方便，有部分時間可與裝巖平行作業(yè)。該作業(yè)線具有以下特點：①擁有價格競爭力強，初

期投入??；②生產(chǎn)率高，實際可達到30～40m3/h；③工藝性良好，可多臺鉆同時工作，且不受斷面大小影響，打眼、裝巖兩道工序可平行作業(yè)。

（2）全液壓鉆車+側(cè)卸裝巖機作業(yè)線

在全液壓鉆車配側(cè)卸裝巖機作業(yè)線中，尤其以MJ17履帶式全液壓鉆車和ZCD60R履帶式側(cè)卸裝巖機的配合效果最為優(yōu)異。主要具有這樣3個特點：①勞動強度低，安全可靠。首先不必人為進入掘進工作面，其次側(cè)卸裝巖機代替耙斗裝巖機裝矸，避免了眾多不安全因素；②掘進效率高，鑿巖和裝巖速度快；③巷道成形好，實現(xiàn)了一次鉆眼、一次定炮、一次起爆、一次支護。

二、煤礦掘進新技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、煤礦掘進自動化技術(shù)的發(fā)展

基于對掘錨技術(shù)的研究，當前在煤礦掘進技術(shù)更加趨向技術(shù)的融合及掘進設(shè)備功能的集成，在煤礦掘進設(shè)備中大量應用計算機技術(shù)、電氣控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)、通信技術(shù)必然會成為未來煤礦掘進技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。當前，通過計算機斷面控制盒遙控系統(tǒng)，煤礦掘進過程中基本上實現(xiàn)了方向監(jiān)控、全功能遙控、智能監(jiān)測預報、故障診斷記憶等自動化功能，同時在掘進機運行過程中能夠?qū)崿F(xiàn)掘進機的自主定位、自動截割、自動糾偏。

2、功能化的方向發(fā)展

隨著掘錨一體化技術(shù)研究的深入，多功能集成化的掘進技術(shù)不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)掘進與錨桿支護的平行作業(yè)，同時也會實現(xiàn)設(shè)備的自動維護、生產(chǎn)環(huán)境的凈化、故障自動檢測等，如在掘進機上機載錨鉆系統(tǒng)、機載臨時支護系統(tǒng)、機載除塵系統(tǒng)、機載智能測控系統(tǒng)等，這些功能的基礎(chǔ)，將會大大提高單機成巷速度，同時也能夠促使一些掘進技術(shù)中的機械配套作業(yè)方式更為靈活、多變，如在掘進機后配套橋式帶式轉(zhuǎn)載機上，可加載伸縮式帶式轉(zhuǎn)載機，這樣就可以解決掘進機后配礦車轉(zhuǎn)載運輸?shù)膯栴}，促使其能夠應對一些較為復雜的煤礦開采環(huán)境。

3、加強掘進設(shè)備的適應性

掘進機在煤礦掘進中起著重要作用，其適應能力直接影響著煤礦掘進的效率及掘進成本，因此，在加強對現(xiàn)有設(shè)備的改革與強化，如開發(fā)新型截割方式及硬度較高的硬巖截齒，進而能夠讓掘進機適應復雜硬巖地質(zhì)。同時，掘進機的適應能力也包括在不同巖石掘進中的巷道、斷面底板比、壓研磨強度等方面的適應能力和適應范圍將不斷提高。

結(jié)束語

綜上所述，煤炭產(chǎn)業(yè)的持續(xù)化發(fā)展需要依賴于高科技的開采設(shè)備，因而還應該進一步加大對新型煤礦開采設(shè)備的研究與推廣，從而提高煤礦開采效率。當前，借助于科學技術(shù)快速發(fā)展的利好形勢，煤礦掘進技術(shù)的研究方向應該重點以解決煤炭開采問題為主，加強對開采作業(yè)的實際情況進行分析，進一步對設(shè)備進行改良，提高掘進設(shè)備的質(zhì)量及適應能力。

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