煤礦掘進設(shè)備發(fā)展及改進研究

白永鮮

（同煤集團云岡礦，山西大同037017）

引言

近年來，隨著我國社會的發(fā)展，各行各業(yè)對煤炭資源的需求量不斷增大。為更好地滿足市場需求，同時獲得更多經(jīng)濟效益，各礦井都在積極發(fā)展機械化采煤。雖然機械化采煤具有很多優(yōu)點，但也存在一些不足，因此為促進我國煤礦采掘機械化的健康、穩(wěn)定快速發(fā)展，必須了解煤礦掘進設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展中存在的問題，掌握相應(yīng)的改進措施，并明確未來發(fā)展趨勢。

1 煤礦掘進技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 掘進設(shè)備

1930年末，人們開始嘗試使用掘進機來開拓巷道，如1938年前蘇聯(lián)研制的IIK-1型截聯(lián)式掘進機，但該掘進機結(jié)構(gòu)、性能都不完善，應(yīng)用水平較低。經(jīng)相關(guān)科研人員的長期努力，直到1940年后期，掘進機在結(jié)構(gòu)、性能都取得很大發(fā)展，類型也不斷增多。如1956年匈牙利國家研制的F5型掘進機，1958年前蘇聯(lián)研制的IIK-3掘進機都得到了很好的應(yīng)用。到1960年各產(chǎn)煤國大多應(yīng)用了掘進機，并開始意識到掘進機的重要性，大多數(shù)國家都開始努力研制掘進機，當(dāng)時比較著名的掘進機有英國的MK2掘進機、RH型掘進機、日本的MRH型掘進機、西德的甲蟲型掘進機等[1]。而我國的煤礦掘進機研制工作起步相對較晚，自1962年才開始逐步研制，但發(fā)展速度相對較快。自1979年起，我國開始從國外引進煤與半煤巖巷掘進機，人們開始逐步推廣應(yīng)用懸臂式掘進機。這種掘進機的應(yīng)用大幅提高了掘進速度。通過對懸臂式掘進機進行的改良與推廣，使我國的掘進技術(shù)取得飛速發(fā)展。特別是近年來，生產(chǎn)出很多高產(chǎn)、高效的新型掘進機，如QMJ4260全斷面煤巷高效掘進機等。

1.2 掘進方式

1）懸壁式掘進機與單機錨桿鉆機相配套，進行煤巷綜合機械化掘進。當(dāng)前主要應(yīng)用的掘進機械為懸臂式掘進機，此掘進機具有生產(chǎn)能力大，工作性能穩(wěn)定、可靠等優(yōu)點；用液壓馬達來對轉(zhuǎn)載機構(gòu)進行驅(qū)動，設(shè)備更易維護；用PLC來控制電氣系統(tǒng)，可實現(xiàn)故障診斷與自動檢測工況。因此，很多礦井都選用了此掘進方式。

2）錨桿鉆車與連續(xù)采煤機配套作業(yè)線。此掘進方式主要掘進機械為連續(xù)采煤機，這種采煤機截割寬度較大，可實現(xiàn)采煤、裝運以及行走等一體化作業(yè)，可進行短壁開采與快速掘進雙巷、多巷，此設(shè)備已成為當(dāng)前我國高效掘進主力設(shè)備。

3）掘錨機組一體化掘進。該掘進方式屬于一種高效掘進方式，技術(shù)較先進，有機結(jié)合了掘進、錨桿打眼以及安裝等工序，但當(dāng)前該掘進方式在我國還處于研究實驗階段，技術(shù)還不是很成熟。只有部分特殊區(qū)域應(yīng)用了該技術(shù)[2]。

2 掘進設(shè)備現(xiàn)存的技術(shù)問題

1）穩(wěn)定性差。煤礦掘進機在實施掘進作業(yè)時，若對較大巖石進行直接截割，在不適當(dāng)減小截割深度的情況下，會由于截割深度過大，引發(fā)機組發(fā)生橫向振動，甚至滑動，導(dǎo)致嚴(yán)重磨損截齒或剪斷截割頭軸，特別易引發(fā)截割電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)造成短時高溫，燒毀電機。同時也易出現(xiàn)熱敏電阻接點不能及時閉合，造成電控系統(tǒng)發(fā)生癱瘓。

2）無法自動注油。油是掘進機必不可少的潤滑劑，隨著掘進機工作時間的加長，油箱中的油液量會不斷減少，需給掘進機及時補充油液，但當(dāng)前國內(nèi)很多掘進機都無法自動注油，在人工注油時，若操作不當(dāng)，易有灰塵混入油液，引發(fā)掘進機油液管路堵塞。

3）鏟板較難更換。當(dāng)前在更換掘進機鏟板時，需卸掉掘進機行走架，這樣不但費時，而且費力。

4）適應(yīng)性差。大型化、機械化以及自動化、信息化是當(dāng)前采煤業(yè)的主要發(fā)展方向，但實際生產(chǎn)中在巷道斷面尺寸大小與礦井運輸罐籠尺寸的限制下，要想讓大型掘進機順利進入井下工作面，需對大型掘進機進行機體分離，而很多掘進機進行分體時，嚴(yán)禁拆卸部分超重、超高元件，這就造成了大型掘進機很難在當(dāng)前的煤礦中廣泛應(yīng)用。

5）除塵效果不理想。高速運轉(zhuǎn)的設(shè)備易制造很多煙塵粉塵，這些煙塵粉塵不僅會損害礦工身體健康，而且易對工人視線造成影響，以致工人無法準(zhǔn)確看清設(shè)備運行情況，影響功效。另外空氣中彌漫大量的煙塵、粉塵，其也存在爆炸危險。而當(dāng)前所用的噴霧式除塵以及抽出式除塵實際除塵效果都不是很理想。

6）運輸鏈易松動。由于受沖擊載荷的影響，很容易造成掘進機運輸鏈發(fā)生松動，一旦鏈條發(fā)生松動易形成跳鏈故障、卡鏈故障以及斷鏈故障等[3-4]。

3 掘進設(shè)備的改進方向

1）努力擴大掘進機適應(yīng)性?？赏ㄟ^發(fā)展部分?jǐn)嗝婢蜻M機，使掘進機有更大的適應(yīng)范圍。

2）增大掘進機截割部的截割力，努力提升掘進機工作時的穩(wěn)定性。當(dāng)前各煤炭企業(yè)所用的重型掘進機，其截割電機功率較大、截割力較大、截割頭轉(zhuǎn)速較快，截割速度也較理想。為使這種掘進機對地比壓更小，同時能有更好的爬坡能力，應(yīng)把新型掘進機設(shè)計為寬履帶結(jié)構(gòu)，并應(yīng)適當(dāng)增大掘進機自重，努力降低掘進機重心[5]，另外，為使掘進機機體工作狀態(tài)更穩(wěn)定，可在履帶前后裝設(shè)液壓操作卡爪式支腿機構(gòu)。

3）為更好地控制掘進機作業(yè)時產(chǎn)生的粉塵，可應(yīng)用高壓水射流技術(shù)來降塵。

4）努力研發(fā)掘進機控制技術(shù)，使其實現(xiàn)自截控制。

5）盡力提升掘進機元部件工作可靠性，最大限度地延長掘進機使用壽命。

6）研制與工作面作業(yè)相配套的機械掩護支架，爭取使工作面掘進與支護能實現(xiàn)平行作業(yè)。

4 煤礦采掘機械的發(fā)展趨勢

1）控制自動化、智能化發(fā)展。在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的影響下，人們開始把計算機技術(shù)應(yīng)用到掘進機控制系統(tǒng)，借助計算機技術(shù)來控制監(jiān)控巷道斷面尺寸與掘進方向，以使巷道掘進更安全、更高效。

2）多功能一體化?？砂褭C載錨鉆系統(tǒng)、臨時支護系統(tǒng)以及除塵系統(tǒng)等都集成于掘進機主機，讓掘進機在掘進施工的同時能實現(xiàn)多種作業(yè)，以更好地保障安全生產(chǎn)與提高成巷速度。

3）努力擴大適用范圍。隨著新型掘進技術(shù)的發(fā)展，最新研制出的掘進機能截割硬度與可截割斷面將會越來越大，因此，這種掘進機的適用范圍也會逐步擴大，可掘進多種巷道。

4）重視研制支護設(shè)備，以更好地保障掘進機施工安全，同時可降低巷道支護工作強度，減少工作量，降低用工成本。

5 結(jié)語

隨著煤礦開采的機械化發(fā)展，采掘機械設(shè)備的應(yīng)用情況已成為決定各礦井生產(chǎn)效率的重要因素[6]。對此，各煤礦企業(yè)必須從本礦井實際情況出發(fā)，明確本礦井采掘機械應(yīng)用中存在的問題，并努力采取相應(yīng)措施予以解決，更好地保障煤礦開采的高產(chǎn)、高效。

[1]王學(xué)成，張維果，劉英林.懸臂式掘進機現(xiàn)狀及發(fā)展淺析[J].煤礦機械，2010（2）：7-9.

[2]秦慶舉，張亮，王華.探析巖巷快速掘進技術(shù)在祁東煤礦的應(yīng)用[J].中國礦業(yè)，2012（1）：87-89.

[3]蔡璐，徐歡，朱友志.巷道掘進機存在問題與改進對策[J].煤炭工程，2011（4）：114-115.

[4]王慶賀.掘進機使用過程中需要注意的問題[J].煤礦機械，2009（30）：147-148.

[5]李永強，夏文營，張慶振.田莊煤礦西翼行人通道巖巷快速掘進技術(shù)研究[J].山東煤炭科技，2012（5）：55-58.

[6]趙強.煤礦巖巷掘進機械化現(xiàn)狀及對提高工效的探討[J].設(shè)備管理與維修，2014（10）：23-24.