煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)研究

摘 要：隨著我國煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，巷道掘進(jìn)技術(shù)作為煤礦安全開采的重要組成部分，其工作效率與煤礦的質(zhì)量和生產(chǎn)效率有極大的關(guān)系。其中掘進(jìn)設(shè)備的先進(jìn)性和技術(shù)水平直接關(guān)系著煤礦生產(chǎn)工作能否安全高效的進(jìn)行，要想提高煤礦的生產(chǎn)效率就要求將高效掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到掘進(jìn)工作中。本文主要針對我國煤礦開采掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的目前狀況和分析影快速響掘進(jìn)的主要因素并提出相應(yīng)解決辦法，為我國煤礦開采技術(shù)提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高效掘進(jìn)技術(shù)；煤礦；生產(chǎn)效率；發(fā)展方向

我國幅員遼闊，煤炭資源富集，多年以來煤礦儲量始終棲居于全球首位。煤礦產(chǎn)業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中占有舉足輕重的地位。煤炭資源屬于不可再生資源，它廣泛分布在擁有五千多年歷史的中華大地上，至今已形成許多種類。近些年來，煤礦開采技術(shù)的不斷進(jìn)步使得煤礦摻量逐年增加，巷道開采模式也得到了廣泛應(yīng)用?；诟黝惷簩釉诤穸取α康确矫娴牟煌攸c，需要采用圍巖巷道的形式進(jìn)行礦產(chǎn)采掘。為了保證采礦業(yè)務(wù)能夠可持續(xù)發(fā)展，企業(yè)必須不斷更新采礦工藝，在確保巷道穩(wěn)定的前提下實現(xiàn)礦采效率的提升。但以傳統(tǒng)采掘技術(shù)來看，在工藝、技術(shù)等方面仍有需要改進(jìn)的問題。為此，企業(yè)需要進(jìn)不斷優(yōu)化采掘工藝和掘進(jìn)技術(shù)為實現(xiàn)采礦事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展夯實根基。

一、我國煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

要優(yōu)化采礦工藝，改造礦井設(shè)計，首先應(yīng)該了解煤層巷道的不同位置?？陀^來講，煤礦采掘水平只要取決于所采用的巷道采掘工藝是否合理，掘進(jìn)技術(shù)是否先進(jìn)。下面首先分析當(dāng)前我國煤礦掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r：

1）當(dāng)前，我國主要采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)對礦產(chǎn)的采掘。該技術(shù)以懸臂式掘進(jìn)以及單機(jī)錨桿鉆機(jī)技術(shù)為主。我國基于PLC控制系統(tǒng)研發(fā)的煤礦掘進(jìn)專用機(jī)械設(shè)備運行穩(wěn)定，動力強(qiáng)，日常保養(yǎng)和維修維護(hù)頻率低，并且能夠自動進(jìn)行故障診斷與故障監(jiān)測，機(jī)械性能十分可靠。

2）我國通過借鑒世界范圍內(nèi)的先進(jìn)采礦技術(shù)而自主研發(fā)的以小功率的掘進(jìn)機(jī)為主的巷道掘進(jìn)工法，目前以在采礦領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是由于小功率機(jī)械的適用范圍有限，后續(xù)又從國外引進(jìn)了一批像懸臂式掘進(jìn)機(jī)一類的大功率掘進(jìn)設(shè)備。在大斷面礦層的掘進(jìn)中，所使用的掘進(jìn)機(jī)械和相關(guān)設(shè)備充分發(fā)揮了其出色的機(jī)械穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的適應(yīng)性。但是嚴(yán)格來講，這些大型掘進(jìn)設(shè)備的自動化控制水平以及掘進(jìn)工藝與我國當(dāng)前的煤礦采掘要求并不十分契合，需要對其進(jìn)行升級改造，以提高其采掘效率。

二、對影響煤礦掘進(jìn)效率的因素進(jìn)行分析

1）施工工藝的影響。在煤礦采掘作業(yè)過程中，采掘效率在很大程度上取決于綜掘機(jī)的機(jī)械性能和自動化程度。若使用機(jī)械化水平較低的綜掘設(shè)備，掘進(jìn)工藝自然無法得到提高。據(jù)有關(guān)人員統(tǒng)計，在煤礦采掘作業(yè)流程中， 圍巖支護(hù)工藝所耗費的時間超過了整個工程作業(yè)時間的60%，即使采用了錨噴工藝來優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)，但仍無法實現(xiàn)支護(hù)效率的提升。

2）受地質(zhì)情況及機(jī)械化裝備的影響。在采礦作業(yè)中，斷層或構(gòu)造帶也是影響掘進(jìn)效率的主要因素。通常來說，巷道掘進(jìn)的工藝流程十分復(fù)雜，掘進(jìn)期間一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就可能拖延整個工程的作業(yè)時間，嚴(yán)重的情況下還有可能引發(fā)安全事故。而且，我國目前的綜掘機(jī)和相關(guān)設(shè)備自動化水平并不高， 以運輸和裝載為例，打孔、噴漿工序目前仍以人力操作為主。因此，要提高煤礦采掘效率，就必須提高掘進(jìn)設(shè)備的機(jī)械化水平。

三、提升煤巷快速掘進(jìn)的方法

1）進(jìn)一步完善掘進(jìn)技術(shù)和施工工法。除了相對完善的掘進(jìn)工藝以外，要真正實現(xiàn)巷道掘進(jìn)效率的提升，還需要積極引進(jìn)新技術(shù)、新工藝。比如，引進(jìn)錨桿聯(lián)合支護(hù)技術(shù)來改善圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；采用相對完善的施工工法，并且注意掘進(jìn)工序的連續(xù)性，通過不同工序之間同步施工（如巷道掘進(jìn)進(jìn)行到一定程度后同步進(jìn)行圍巖支護(hù)），加快進(jìn)度，縮短工期，這樣便能大幅度提高掘進(jìn)效率。

2）結(jié)合施工組織能力實現(xiàn)多工序交叉作業(yè)。多工序同步施工，是提高巷道掘進(jìn)效率的有效工法，但具體實施時必須以保證人員安全和巷道穩(wěn)定為前提。一般來說，可以在巷道掘進(jìn)的過程中同步割煤，兩道工序交叉作業(yè)，就能節(jié)省很多時間。另外，在實施多工序交叉作業(yè)之前，還要考慮煤礦企業(yè)的施工管理能力和機(jī)械臺班數(shù)量、機(jī)械性能等其它因素，結(jié)合實際情況合理選擇施工循環(huán)模式。當(dāng)前，大多數(shù)煤礦企業(yè)都是在采掘和裝煤兩道工序中實施交叉作業(yè)，其它工序均為平行作業(yè)模式。

3）提高穩(wěn)定性，加強(qiáng)潤滑系統(tǒng)。在巷道掘進(jìn)中，為了控制人工截割深度，需要將抗壓強(qiáng)度感應(yīng)器安裝在割煤設(shè)備上，在切割到較大巖石時感應(yīng)器會自動預(yù)警；可通過增設(shè)自動伸縮側(cè)支撐使綜掘機(jī)在作業(yè)過程中保持穩(wěn)定。另外，在井下作業(yè)時，經(jīng)常會出現(xiàn)注油困難或不適合人工潤滑的問題，可設(shè)置自動潤滑步驟來提高系統(tǒng)的潤滑程度，就是在系統(tǒng)中設(shè)置自動潤滑程序，結(jié)合井下作業(yè)環(huán)境進(jìn)行自動潤滑。

4）采用噴霧泵控制井下粉塵。對掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造后發(fā)現(xiàn)其存在鏟板偏移的問題，只需要將鏟板快速換新即可。針對掘進(jìn)過程中粉塵量過大的問題，可使用噴霧泵來增加空氣濕度，實現(xiàn)對粉塵的有效治理。

5）采用自動化、智能化的掘進(jìn)系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)時代的到來和網(wǎng)絡(luò)科技的發(fā)展為煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)自動化、智能化改造提供了可能性。遙控技術(shù)和計算機(jī)斷面控制系統(tǒng)在井下掘進(jìn)系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用，使井下實現(xiàn)了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、生產(chǎn)動態(tài)監(jiān)測以及智能檢測，生產(chǎn)監(jiān)測一體化操作系統(tǒng)使得掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)載運輸更加便捷，有效解決了井下實時通信的難題，并且自動化、智能化的生產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠?qū)η懈钌疃群蜋C(jī)械運動軌跡進(jìn)行自動監(jiān)控和調(diào)整，大大提高了煤礦自動化生產(chǎn)水平，節(jié)省了一大筆人工成本。

四、結(jié)語

總而言之，巷道掘進(jìn)作為煤礦采掘作業(yè)中的重要工序，對煤礦生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本的影響可見一斑。整個采礦工程的施工效率和安全系數(shù)也主要取決于采掘工藝和巷道掘進(jìn)技術(shù)是否先進(jìn)、是否合理。由于巷道掘進(jìn)在技術(shù)和工藝上的復(fù)雜性，施工期間難免出現(xiàn)問題，采礦企業(yè)應(yīng)該針對掘進(jìn)過程中的可能存在的問題提前布控，積極借鑒先進(jìn)的采掘工藝和施工工法，及時更新設(shè)備和工藝，提高掘進(jìn)自動化水平，在有效規(guī)避各類風(fēng)險的同時實現(xiàn)生產(chǎn)效益的提升。

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作者簡介：亢艷軍（1984-），男，漢族，山西忻州岢嵐人，助理工程師，研究方向：煤礦掘進(jìn)施工技術(shù)。