煤礦機(jī)械化快速掘進(jìn)工藝及提高掘進(jìn)質(zhì)量的技術(shù)要點(diǎn)

◎劉學(xué)雷

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)中有進(jìn)地發(fā)展，當(dāng)前社會人民生活水平和質(zhì)量都有了一定的提升，人們對能源提出了更高的要求，這就使得現(xiàn)代化能源企業(yè)在能源生產(chǎn)的過程中需要將標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)一步提升。我國當(dāng)前的主要能源來源于煤炭，通過研究煤礦采煤技術(shù)，能夠讓煤礦采集和生產(chǎn)過程中更加安全，提高煤礦采集的質(zhì)量和效率。煤礦生產(chǎn)的環(huán)境非常特殊，為了保證在煤炭采集過程中的安全，相關(guān)工作人員必須加大研究力度，運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)，對可能發(fā)生的危險制定應(yīng)對措施，使得采煤工作安全管理體系更加完善。通過提高煤礦開采和生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，采礦的過程更加安全，避免采礦不當(dāng)造成的危險，讓整個煤礦生產(chǎn)安全性得到提升，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)綠色開采。通過應(yīng)用煤炭綠色開采技術(shù)，加強(qiáng)煤炭開采安全管理，能夠讓煤炭行業(yè)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

一、綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)的必要性

中國每年需要消耗的煤炭資源數(shù)量都是極為龐大的，并且能夠生產(chǎn)出大量的礦產(chǎn)資源，是我國獲得經(jīng)濟(jì)收益的重要途徑，也是社會各界順利生產(chǎn)所需要利用到的重要基本能源。煤炭資源的利用和開采將會直接影響到我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)工作發(fā)展的進(jìn)程，讓我國能夠在世界上占據(jù)重要的發(fā)展地位。為了可以讓煤礦資源的開采工作具備更高的效率，先進(jìn)掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的使用是極為重要的，相關(guān)技術(shù)人員也應(yīng)該積極使用最為先進(jìn)的發(fā)展眼光，讓整個行業(yè)都能夠煥然一新，切實(shí)提升自動化生產(chǎn)水平，讓煤炭資源的轉(zhuǎn)換效率更高，進(jìn)而創(chuàng)設(shè)出更多的經(jīng)濟(jì)利潤。工作人員應(yīng)該應(yīng)用更加先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，綜合考慮外界環(huán)境的因素和內(nèi)部條件的影響，這樣才能夠制定出更加完善的工作計劃，在使用挖掘技術(shù)的時候才能夠做到游刃有余，讓采礦工作在實(shí)施的時候能夠具備更高的質(zhì)量，讓所有工作程序都能夠在更加安全穩(wěn)定的環(huán)境中順利進(jìn)行。這對于煤礦行業(yè)而言是極為重要的，能夠讓其擁有更廣闊的發(fā)展前景，并且可以為社會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)收益。

二、巷道機(jī)械化掘進(jìn)工藝發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過多年的發(fā)展，巷道機(jī)械化掘進(jìn)工藝得到了快速的發(fā)展。根據(jù)掘進(jìn)巷道的類型，可以將掘進(jìn)工藝分為巖巷的綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝和煤巷的連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝。這兩種工藝采用的設(shè)備存在較大的差別，而且效率也存在較大的差別。綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝主要采用綜掘機(jī)、刮板輸送機(jī)以及車載臨時支護(hù)裝置等，而連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝主要采用的是連續(xù)采煤機(jī)、梭車以及錨桿機(jī)等。連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝在煤巷掘進(jìn)中效率非常高，通常一個月能掘進(jìn)幾千米，但是不適用于巖巷的掘進(jìn)；而綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝適用于大斷面巖巷的掘進(jìn)，但是掘進(jìn)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)工藝。

三、煤礦綜合機(jī)械化采煤工藝分析

1.薄煤層綜合開采工藝分析。

在煤礦開采的過程中，薄煤層質(zhì)量會受到地質(zhì)條件及開采技術(shù)的影響，造成開采效率及開采質(zhì)量不斷下降的后果。隨著采煤工藝水平的不斷提高，煤礦綜合機(jī)械化趨勢明顯，能夠高效提高采煤強(qiáng)度，在開采存儲量較大的薄煤層時引發(fā)社會各界的關(guān)注。薄煤層厚度較小，儲煤含量巨大，擁有較大的開采難度，需要提高綜采工藝水平，獲得更高的開采產(chǎn)量。強(qiáng)度較大的采煤工具會對薄煤層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致煤礦開采效率較低，開采量難以滿足實(shí)際要求。運(yùn)用綜合機(jī)械化開采工藝，能夠切實(shí)提高煤礦開采過程的安全性與可靠性，不斷提高煤礦綜采效率。

2.填充開采技術(shù)。

在進(jìn)行煤礦采挖的時候，經(jīng)常使用填充開采技術(shù)。填充開采技術(shù)的核心在于填充，最初使用該技術(shù)的時候應(yīng)用石頭作為過渡，逐漸發(fā)展成為使用不可燃的輔助材料作為填充。在煤礦開采到一定階段的時候，礦石層會發(fā)生一些變化，這使得氣蝕和堵塞現(xiàn)象發(fā)生的概率提高，對煤礦的穩(wěn)定性有著很大的威脅，因此需要使用一些材料對采煤的空洞進(jìn)行填充，讓空洞上層結(jié)構(gòu)的安全性得到保障，同時逐漸降低開采工作的壓力。采礦工作需要具有恒定的壓力以及相容性，保證圍巖和侵蝕的穩(wěn)定性，防止冒落圍巖破壞。

3.短壁綜合開采工藝分析。

在回采巷道的過程中，運(yùn)用短壁綜合開采工藝能夠提高機(jī)械化掘進(jìn)的速度與效率，確保在綜采工作面的上部和下部快速完成作業(yè)。短壁綜合開采工藝的應(yīng)用范圍十分廣泛，機(jī)動性較靈活，運(yùn)用采掘合一的方式完成開采。通過回收部分不規(guī)則的煤柱及塊煤，能夠有效解決工作面張緊程度高、采掘比例不協(xié)調(diào)的問題。在開采中厚煤層及緩傾斜煤層時具有十分顯著的開采效果，引起了煤礦開采界的關(guān)注。中小型煤礦生產(chǎn)過程中需要積極引入該綜采工藝，推動煤礦開采計劃的順利實(shí)施。在實(shí)際開采之前，可以科學(xué)完成規(guī)劃工作，合理規(guī)劃煤炭資源，創(chuàng)造出良好的煤礦開采環(huán)境，為后續(xù)施工建設(shè)的順利完成奠定強(qiáng)有力的基礎(chǔ)，有效提高施工質(zhì)量，降低人身安全事故發(fā)生的概率，切實(shí)提高煤礦生產(chǎn)過程的整體效率。

4.緩傾斜煤層開采技術(shù)。

緩傾斜煤層技術(shù)是針對薄煤層和厚煤層使用的開采技術(shù)原理。采用一次性采煤的方法能夠加強(qiáng)對頂板的保護(hù)。使用新技術(shù)減緩煤層的時候，必須要對支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，使其滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，防止支架出現(xiàn)傾斜。緩傾斜煤層開采技術(shù)的支撐結(jié)構(gòu)經(jīng)久耐用，能夠防止焊接梁的上部被損壞，同時能夠防止四根立柱出現(xiàn)變形的情況，這讓煤礦開采的可靠性得到進(jìn)一步的提升，使得結(jié)構(gòu)安全性得到了更好的保障。在使用這種開采技術(shù)的時候，一定要注意對采礦機(jī)械設(shè)備進(jìn)行正確的管理和使用，在采礦過程中，對影響煤礦開采的因素進(jìn)行有效的控制，使得煤礦開采的效率得到提升。

四、提升機(jī)械化挖掘技術(shù)質(zhì)量的主要途徑

1.采用更為智能的監(jiān)測技術(shù)。

使用現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)對于煤礦行業(yè)的發(fā)展極為重要，只有使用更加智能化的技術(shù)掘進(jìn)工作才能進(jìn)展得更加順利，為掘進(jìn)技術(shù)提供更為先進(jìn)的輔助作用。綜合機(jī)械化技術(shù)的順利實(shí)施需要使用多種先進(jìn)技術(shù)，這樣才能夠從根本上提升自動化水平，才能夠節(jié)約更多的人力資源和物料資源。在使用現(xiàn)代化監(jiān)測技術(shù)的時候，可以有效保證煤礦采掘工作實(shí)施的同時，對其各個工作環(huán)節(jié)的質(zhì)量進(jìn)行顯著提升，機(jī)械設(shè)備或者工作程序中一旦出現(xiàn)問題，工作人員也能夠在這種技術(shù)的支持下在第一時間發(fā)掘安全故障出現(xiàn)的位置，并在有限的時間內(nèi)將所有故障問題順利完成。比如，當(dāng)監(jiān)測工作在實(shí)施的時候，需要對切割面的實(shí)際尺寸進(jìn)行測量和監(jiān)控，這樣才能夠從根本上保證監(jiān)控工作的質(zhì)量，能夠?qū)ぷ髅嫖恢们闆r進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，還能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場的開停閉鎖情況進(jìn)行精準(zhǔn)控制，并且能夠讓每個機(jī)械設(shè)備都保持在更加穩(wěn)定的狀態(tài)，讓整個工作流程都能夠在最為適合的環(huán)境中順利進(jìn)行。不僅如此，工作面在很多時候還會產(chǎn)生相應(yīng)的有害氣體，監(jiān)測工作在實(shí)施的時候也能夠及時察覺到其中產(chǎn)生的各種問題，也可以確定好各個推進(jìn)工作環(huán)節(jié)所需要的指標(biāo)，這樣才能夠進(jìn)一步提升掘進(jìn)機(jī)工作的質(zhì)量。

2.改進(jìn)巷道的支護(hù)工藝。

在巷道掘進(jìn)過程中，保證支護(hù)速度非常重要，可以說，支護(hù)速度對巷道的掘進(jìn)速度起著決定作用。通常情況下，可以采用錨桿或錨索進(jìn)行支護(hù)，不僅支護(hù)的效率高，而且支護(hù)的強(qiáng)度大，特別是錨桿機(jī)的普及，極大地提高了巷道支護(hù)的效率。但是錨桿支護(hù)只適用于巖層比較完整的情況，而對于巖層比較破碎的情況，還需要其他支護(hù)設(shè)施。為此，需要改進(jìn)巷道的支護(hù)工藝，使其適用于特殊情況下的支護(hù)。目前，經(jīng)常采用架棚或鋪網(wǎng)的方式進(jìn)行特殊條件下的支護(hù)，但是存在著施工速度慢的問題，主要是因?yàn)樾枰\(yùn)輸大量的支護(hù)材料和進(jìn)行長時間的安裝作業(yè)。針對這種情況，需要研發(fā)一種可以快速進(jìn)行支護(hù)作業(yè)的支護(hù)設(shè)備。這種支護(hù)設(shè)備不僅要便于施工，還要具有很強(qiáng)的可移動性?，F(xiàn)在很多掘進(jìn)機(jī)上帶有機(jī)載臨時支護(hù)平臺，可以滿足特殊情況下的需要

3.采煤自動化技術(shù)在機(jī)械化程度中的有效應(yīng)用。

采煤自動化技術(shù)最早在上個世紀(jì)就已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用，并且實(shí)現(xiàn)了大幅度的提升，煤礦企業(yè)逐步將電氣自動化在實(shí)際開采過程中的每個環(huán)節(jié)進(jìn)行了應(yīng)用的普及以及嘗試。同時自動化水平隨之有了進(jìn)步，但是，從其先進(jìn)性的角度來看，與國際技術(shù)相比還是存在一定的差距。如何在自動化技術(shù)中掌握到最高效形式，使整個煤礦的實(shí)際開采實(shí)現(xiàn)機(jī)械化程度的有效提高，成為了煤礦行業(yè)始終尋求的重點(diǎn)事業(yè)。隨著我國改革開放的不斷發(fā)展，國家應(yīng)高度重視人才的有效培養(yǎng)以及國際交流人才的不斷引進(jìn)，利用取長補(bǔ)短的形式，才能使技術(shù)得到進(jìn)一步的挖掘。從最初的開采環(huán)節(jié)、運(yùn)輸以及最后的提升等每個環(huán)節(jié)展開自動化技術(shù)的嘗試性研發(fā)，保證每個環(huán)節(jié)的人工操作均可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，這就是在機(jī)械化程度方面需要對采煤機(jī)動化技術(shù)進(jìn)行不斷挖掘的關(guān)鍵內(nèi)容。

4.提高施工工藝水平。

為了提升巖巷掘進(jìn)的工作效率，對于傳統(tǒng)的巖巷掘進(jìn)工作方法要予以轉(zhuǎn)變，嘗試借助新機(jī)械設(shè)備帶來的幫助，融合新的施工技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況提高施工工藝水平，提升巖巷掘進(jìn)工作效率。要保持施工工藝的連續(xù)性，讓不同的工序能夠平行開展施工，并且合理應(yīng)用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，提升整體的裝備水平，保障巖巷掘進(jìn)的施工速度。（1）使用EBZ260 巖巷掘進(jìn)機(jī)開展出矸、割矸工作，正確實(shí)現(xiàn)一次成巷。每1-2m 之間進(jìn)行循環(huán)進(jìn)尺，每1-2h 進(jìn)行循環(huán)作業(yè)。（2）借助EBZ260 巖巷掘進(jìn)機(jī)、帶式輸送機(jī)等相關(guān)機(jī)械設(shè)備，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)進(jìn)行合理應(yīng)用，讓煤礦的運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)全方位的機(jī)械化，提升運(yùn)輸工作效率。（3）在出完工作面矸石的基礎(chǔ)上，要退出EBZ260 巖巷掘進(jìn)機(jī)，并且借助液壓錨桿鉆車開展后續(xù)工作，做好頂幫的支護(hù)工作，通過這樣的形式更快實(shí)現(xiàn)巖巷支護(hù)目標(biāo)，并減少相關(guān)工作人員的工作壓力。

5.治理煤礦安全隱患。

在煤礦中進(jìn)行井下作業(yè)的時候，可能會受到頂板、瓦斯以及水等多方面環(huán)境因素的干擾，使得生產(chǎn)環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)很多處理不當(dāng)?shù)那闆r，這讓安全事故隱患出現(xiàn)的概率大幅提升，對井下職工的人身安全產(chǎn)生威脅。因此在進(jìn)行煤礦采集工作的時候，必須高度重視對隱患的排查工作，對其中任何細(xì)小的隱患都應(yīng)該及時的進(jìn)行排查和處理，防止出現(xiàn)隱患升級的情況，將安全隱患提前進(jìn)行控制。除此以外，煤礦企業(yè)必須要對規(guī)章制度和事故檢測的方式進(jìn)行完善，讓安全事故防治的措施更加得到，尤其在煤礦施工挖掘臨近含水層、瓦斯超限等危險性較大的情況下，應(yīng)該制定臨時的應(yīng)對措施，將可能存在的安全隱患進(jìn)行消除，保障煤礦的開采能夠正常的運(yùn)行。

6.煤礦機(jī)械綜合運(yùn)行過程。

煤炭開采是由挖掘"運(yùn)輸?shù)缺姸啾舜司o密聯(lián)系的環(huán)節(jié)所構(gòu)成的復(fù)雜過程，再加上煤炭體積較大，因此完成煤炭生產(chǎn)所需的設(shè)備也都是大型的，相應(yīng)的功率消耗也不容小覷！在開采過程中，對設(shè)備的反作用力損害非常嚴(yán)重，也就是說用于煤炭生產(chǎn)的設(shè)備壽命都比較短！一旦設(shè)備損壞，由于體積較大，再加上只能在高功率的電力支持下才能運(yùn)作，所以一方面需要花費(fèi)大量時間進(jìn)行維修，另一方面維修工作也是相當(dāng)困難！而使用了機(jī)電一體化數(shù)控技術(shù)之后，其能夠根據(jù)外部環(huán)境調(diào)整設(shè)備狀態(tài)，使其適應(yīng)當(dāng)前施工的操作需要，并能監(jiān)控和防范內(nèi)部故障的發(fā)生，一定程度上降低機(jī)械設(shè)備受損的幾率，保證機(jī)械設(shè)備安全靈活地應(yīng)用。

7.改進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備。

在巷道機(jī)械化掘進(jìn)工藝中，成套的掘進(jìn)設(shè)備是面臨的主要問題。目前，中國掘進(jìn)設(shè)備的缺陷包括兩個方面：一方面是掘進(jìn)設(shè)備的適用性差，另一方面是掘進(jìn)設(shè)備的可靠性差。為此，需要改進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備。對于掘進(jìn)設(shè)備適用性差的問題，其主要體現(xiàn)在巷道綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝上，具體表現(xiàn)為設(shè)備的整體性差。也就是說，在巷道掘進(jìn)過程中，各個工藝不能有效地銜接，導(dǎo)致巷道整體掘進(jìn)速度較慢。針對這種情況，需要進(jìn)行深入研究，具體應(yīng)該做好以下幾方面工作：（1）分析各道工序銜接中存在的問題，特別是破巖和支護(hù)的銜接，重點(diǎn)要提高掘進(jìn)機(jī)的開機(jī)率。（2）提高設(shè)備的可移動性。由于機(jī)械化設(shè)備多是重型設(shè)備，保證設(shè)備具有較強(qiáng)的可移動性十分關(guān)鍵。（3）強(qiáng)化掘錨一體化的實(shí)施。為了做到掘進(jìn)與支護(hù)同步進(jìn)行，必須要大力推廣掘錨一體機(jī)?？紤]到中國煤礦實(shí)際情況的復(fù)雜性，應(yīng)用時需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到理想的效果。

五、快速掘進(jìn)技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用

隨著智能化計算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)步，掘進(jìn)設(shè)備與技術(shù)也取得突破進(jìn)展，自動化和智能化逐步提高，大大提高了掘進(jìn)速度，勞動工效取得了新的突破。但是，由于地域差異及重視程度不同，總體水平還是偏低，不同程度地存在著設(shè)備可靠性差、設(shè)備配套性差、開機(jī)率低，掘進(jìn)速度慢等弊端，使煤巷快速掘進(jìn)質(zhì)量受到一定影響，掘進(jìn)設(shè)備與技術(shù)還有待于進(jìn)一步提高和完善。例如鏟車可以不僅可以實(shí)現(xiàn)裝、運(yùn)、卸3 種作業(yè)功能，鏟車還可以完成其他輔助性運(yùn)輸工作，例如運(yùn)送錨桿、拖運(yùn)其他設(shè)備等。比如積極推廣應(yīng)用掘錨一體化技術(shù)，國外，澳大利亞制造的機(jī)載錨桿鉆機(jī)使用效果比較好，我國曾進(jìn)行過機(jī)載錨桿鉆機(jī)的研究，通過在國產(chǎn)綜合掘進(jìn)機(jī)上配置1～2 臺機(jī)載錨桿鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)掘錨一體功能，在保證掘進(jìn)質(zhì)量的同時提高掘進(jìn)工效。

六、結(jié)束語

綜上所述，煤礦開采技術(shù)在實(shí)施的時候需要考慮到多個層面的因素，并且需要積極使用到最為適合的掘進(jìn)技術(shù)，這樣才能夠保證所有工作都在有限的時間內(nèi)保持較高的質(zhì)量，并且能夠保證工作環(huán)境的安全穩(wěn)定性。在具體使用綜合機(jī)械技術(shù)的時候，工作人員應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注使用配套的支護(hù)手段，這樣才能夠充分結(jié)合后續(xù)更加復(fù)雜的礦井地質(zhì)情況制定出最具有針對性的施工計劃，并且能夠確定使用掘進(jìn)機(jī)的具體規(guī)格和型號，讓支護(hù)質(zhì)量能夠得到顯著提升。讓煤礦生產(chǎn)企業(yè)能夠長久穩(wěn)定的發(fā)展，獲得更為寬廣的發(fā)展前景。