煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究

趙勇（貴州黔西化窩煤業(yè)有限公司，貴州 黔西551500）

煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究

趙勇（貴州黔西化窩煤業(yè)有限公司，貴州 黔西551500）

隨著我國煤礦生產(chǎn)的不斷發(fā)展，為提高掘進(jìn)效率，加強(qiáng)對煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)的研究已經(jīng)顯得十分的重要。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了煤礦高效快速掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢。

煤礦；高效；快速；掘進(jìn)；現(xiàn)狀；發(fā)展；一體化；智能化

引言

我國是煤炭資源儲量比較豐富的國家，隨著我國乃至世界對煤炭需求量的不斷增加，煤炭開采工作面臨著越來越大的工作壓力，提高煤炭開采掘進(jìn)效率已經(jīng)顯得迫在眉睫，成為當(dāng)前新形勢下迫切需要解決的熱點(diǎn)問題之一。

1 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)

隨著我國煤炭產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，百萬千萬噸礦井越來越多，規(guī)模不斷的擴(kuò)大，采煤的速度越來越快，但掘進(jìn)速度卻沒有明顯提高。采、掘失衡已經(jīng)成為制約我國煤礦高產(chǎn)高效的主要因素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，掘進(jìn)效率低的主要矛盾在于掘、錨不平衡，割煤時間占17～34%，錨護(hù)時間占50～67%，掘進(jìn)速度相對較快，而錨護(hù)作業(yè)占用了過多的時間。因此，發(fā)展掘、錨平行作業(yè)裝備及工藝，提高錨護(hù)作業(yè)效率，是解決問題的關(guān)鍵所在。我國煤炭賦存條件千差萬別，很難研制出一套適應(yīng)各種條件的快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備。因此，在“掘、支平行作業(yè)”理念的指導(dǎo)下，因地制宜的設(shè)計(jì)適應(yīng)某種地質(zhì)條件的快掘系統(tǒng)是必由之路。在我國，以中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院為主的科研院所和裝備制造企業(yè)在快速掘進(jìn)系統(tǒng)方面投入了大量的人力、物力、財(cái)力，部分快掘裝備已經(jīng)在神東、潞安等煤炭集團(tuán)投入使用，取得了可喜的成績，目前來看，國內(nèi)主要存在以下幾種適應(yīng)不同條件的高效掘進(jìn)技術(shù)。

1.1 掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)

該技術(shù)適用于頂板破碎，需臨時性支護(hù)的煤及半煤巖巷道，較小斷面巷道掘進(jìn)，目標(biāo)月進(jìn)尺≥600m。掘進(jìn)機(jī)連續(xù)向前掘進(jìn)，超前支架對空頂進(jìn)行臨時性支護(hù)，運(yùn)錨機(jī)在轉(zhuǎn)載的同時進(jìn)行錨桿的打設(shè)。一個作業(yè)循環(huán)完成以后，掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)，超前支架交叉式邁步向前行走，空頂始終處于支護(hù)狀態(tài)，同時運(yùn)錨機(jī)拉動二運(yùn)也向前行走，進(jìn)入下一個循環(huán)。技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)參數(shù)

掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)示意圖見圖1。

圖1 掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)示意圖

1.2 雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘技術(shù)

雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘技術(shù)適用于頂板破碎，需及時支護(hù)的煤及半煤巖巷道，較小斷面巷道掘進(jìn)，目標(biāo)月進(jìn)尺≥500m。掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)一到兩排后，截割臂著地，兩臺錨桿機(jī)分別遙控伸到工作面迎頭，根據(jù)需要打部分頂或幫的錨桿或錨索，運(yùn)錨機(jī)在轉(zhuǎn)載的同時進(jìn)行其余錨桿或錨索的補(bǔ)打。雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

1.3 高集成度快掘技術(shù)

高集成度快掘技術(shù)適用于中厚煤層巷道的快速掘進(jìn)：頂?shù)装遢^穩(wěn)定，允許空頂15m以上；煤層傾角≤3°；斷面寬度5.4～6.0m，高度3.5～4.5m；在神東大柳塔礦最高月進(jìn)尺3088m。掘錨機(jī)負(fù)責(zé)全斷面一次成型的掘進(jìn)；破碎轉(zhuǎn)載機(jī)在破碎、轉(zhuǎn)載的同時，還可牽引后方的膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)；10臂錨桿鉆車跨騎在可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)上，負(fù)責(zé)打6根頂錨，4根側(cè)錨，頂、幫支護(hù)可同時進(jìn)行；可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)可上下、左右彎曲，搭接在自移機(jī)尾上，搭接行程最大可達(dá)150m。該套系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程遙控操作，司機(jī)位于十臂錨桿鉆車上，遙控工作面迎頭的所有設(shè)備。高集成度快掘技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 高集成度快掘技術(shù)參數(shù)

1.4 “三位一體”高適應(yīng)性快掘技術(shù)

“三位一體”高適應(yīng)性快掘技術(shù)適用于頂板側(cè)幫較穩(wěn)定中等斷面的煤巷掘進(jìn)，允許空頂0.5m以上；煤層傾角≤3°；斷面寬度4.6～5.4m，高度3～4.2m；最高月進(jìn)尺≥1000m。該套快掘技術(shù)，掘錨機(jī)負(fù)責(zé)全斷面一次成型的掘進(jìn)，同時帶有臨時支護(hù)，負(fù)責(zé)打迎頭的四根頂錨；幫錨機(jī)在破碎、轉(zhuǎn)載的同時，還可牽引后方的膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn)，且還負(fù)責(zé)打兩幫的錨桿；三臂錨索鉆車跨騎于可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)上，在后方補(bǔ)打錨索；其余部分與高集成度快掘系統(tǒng)類似?！叭灰惑w”高適應(yīng)性快掘技術(shù)參數(shù)見表4。

2 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 連續(xù)采煤機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

我國在對連續(xù)采煤機(jī)技術(shù)的運(yùn)用和研究方面起步是比較晚的，在核心技術(shù)上還需要不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。20世紀(jì)90年代，我國煤炭開采先進(jìn)企業(yè)才開始對新一代的掘進(jìn)機(jī)械從國外引進(jìn)，對之后我國掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備的國產(chǎn)化的發(fā)展具有重要的意義。經(jīng)過了二十多年的不斷研究和努力，目前我國已經(jīng)具備了生產(chǎn)多種型號的掘進(jìn)機(jī)械的能力。但是因?yàn)槲覈I(yè)起步相對來說比較晚，所以在對掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)的基礎(chǔ)方面還比較薄弱，我國高效掘進(jìn)技術(shù)仍然面臨著產(chǎn)量低以及兼容可靠性不足的現(xiàn)狀，與國外相比，仍然存在著一定的差距。

表4 “三位一體”高適應(yīng)性快掘技術(shù)參數(shù)

2.2 掘錨機(jī)組技術(shù)現(xiàn)狀

我國煤礦資源分布廣闊，并且煤礦底層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，針對上述特點(diǎn)我國煤礦掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的重要問題就是研制出實(shí)用性強(qiáng)以及可靠性高的掘進(jìn)器械。目前我國煤礦開采行業(yè)還處在不斷摸索成長的境地，對于系統(tǒng)化的掘進(jìn)管理以及現(xiàn)場調(diào)控還存在著不足。所以，必須不斷的加強(qiáng)研究，對制約我國掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的問題進(jìn)行調(diào)整，保證高效掘進(jìn)。目前高效掘進(jìn)設(shè)備最好的技術(shù)水平就是掘錨機(jī)組，但是該技術(shù)在我國還屬于試驗(yàn)和研究階段。還需要不斷的提高掘錨機(jī)組的整體設(shè)計(jì)。

3 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展趨勢

3.1 研究新技術(shù)，擴(kuò)大使用范圍

不斷探索新的截割技術(shù)、不斷擴(kuò)大適用范圍。研究、試驗(yàn)新的截割技術(shù)，尤其是硬巖截割技術(shù)；研究新型的截割方式與硬巖截齒，擴(kuò)展適用范圍。

3.2 大力發(fā)展自動控制技術(shù)

隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展，快掘系統(tǒng)自動化趨勢越來越明顯。主要表現(xiàn)為：推進(jìn)智能導(dǎo)航、全功能遙控、智能監(jiān)測、預(yù)報(bào)型故障診斷、記憶截割、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)取?/p>

3.3 多功能集成趨勢明顯

快掘系統(tǒng)成套裝備集成錨鉆系統(tǒng)、臨時支護(hù)系統(tǒng)、高效除塵系統(tǒng)、前探物探系統(tǒng)等，通過多功能的集成達(dá)到平行作業(yè)，提高單進(jìn)的目標(biāo)。

3.4 工作可靠性不斷提高

可靠性是其進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。因此，快掘系統(tǒng)各設(shè)備系統(tǒng)匹配、結(jié)構(gòu)型式、使用材質(zhì)等都要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。

3.5 煤礦機(jī)電一體化

現(xiàn)在，我國傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)不能滿足煤炭的開采工作，機(jī)電一體化的煤炭設(shè)備在煤炭開采中扮演著越來越重要的角色，煤礦機(jī)械一體化的到來可以有效的提高煤炭開采的效率，讓煤炭的開采運(yùn)輸逐漸走向一體化，保障煤炭資源開發(fā)的一體化可以有效的提高效率，保障生產(chǎn)的安全性。提高煤炭產(chǎn)量是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，所以耍盡快實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的現(xiàn)代化，因此我們要不斷加強(qiáng)煤礦機(jī)械的創(chuàng)新，讓其不斷的走向現(xiàn)代化、智能化是現(xiàn)在市場的需求。所以，煤炭設(shè)備的發(fā)展問題將會影響到整個煤炭行業(yè)的發(fā)展。

3.6 智能化

煤礦機(jī)械的發(fā)展正在逐漸的從傳統(tǒng)的制造技術(shù)向先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，爭取不斷的走向智能化的操作系統(tǒng)，讓它自身具有的優(yōu)勢可以在整個行業(yè)中不斷的發(fā)展。因此使用到更廣的領(lǐng)域中，把智能化的生產(chǎn)技術(shù)使用在煤礦機(jī)械的生產(chǎn)中也會有很好的發(fā)展前景，把煤礦機(jī)械的操作系統(tǒng)變得更精確更智能，不但可以有效提高煤炭開采的產(chǎn)量，還要保證一定的安全和可靠性。

3.7 功能綜合化及設(shè)備現(xiàn)代化

機(jī)械操作逐漸向著自動智能的趨勢轉(zhuǎn)變，煤炭行業(yè)如果想在市場和資源競爭中取得良好的發(fā)展前景，就要逐漸的適應(yīng)這種發(fā)展趨勢，煤炭行業(yè)的發(fā)展要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)之上學(xué)習(xí)和引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能化的操作模式，這種生產(chǎn)模式的變更可以有效的提高生產(chǎn)效率，還可以減少企業(yè)人員數(shù)量，提高勞動生產(chǎn)率。此外，推廣使用我國自主研發(fā)的設(shè)備可以節(jié)約成本，同時也可以擺脫國外技術(shù)的制約。

4 結(jié)語

高效掘進(jìn)技術(shù)是保證煤礦開采高產(chǎn)和高質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，國外煤礦掘進(jìn)技術(shù)的一體化和智能化發(fā)展水平已經(jīng)相對來說比較成熟，我國的掘進(jìn)技術(shù)仍然還處于不斷的發(fā)展和研究階段。必須加強(qiáng)對高效掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的研究，不斷的提高我國高效掘進(jìn)技術(shù)的水平，促進(jìn)煤礦開采行業(yè)的不斷的發(fā)展。

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TD263.3

A

2095-2066（2016）22-0032-02

2016-7-10

趙 勇（1975-），男，彝族，貴州黔西人，助理工程師，大專，主要從事煤礦管理工作。