煤礦智能化背景下掘錨一體機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀和方向的探討

關(guān)小高

摘 要： 黨的十九大報(bào)告提出，加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，加快發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合。中國(guó)是全球煤炭生產(chǎn)第一大國(guó)。國(guó)家發(fā)改委等8部門(mén)近日印發(fā)《關(guān)于加快煤礦智能化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出到2030年，各類(lèi)煤礦基本實(shí)現(xiàn)智能化，明確了掘錨一體機(jī)發(fā)展方向，全力促進(jìn)煤礦智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 煤礦;掘錨一體機(jī);發(fā)展現(xiàn)狀;方向

【中圖分類(lèi)號(hào)】TD421.5 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.224

掘進(jìn)和回采是煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，國(guó)家的方針是：采掘并重，掘進(jìn)先行。煤礦巷道的快速掘進(jìn)是煤礦保證礦井高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)措施。采掘技術(shù)及其裝備水平直接關(guān)系到煤礦生產(chǎn)的能力和安全。高效機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備與支護(hù)技術(shù)是保證礦井實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的必要條件，也是巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。隨著綜采技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬(wàn)噸級(jí)、甚至千萬(wàn)噸級(jí)超級(jí)工作面，使年消耗回采巷道數(shù)量大幅度增加，從而使巷道掘進(jìn)成為了煤礦高效集約化生產(chǎn)的共性及關(guān)鍵性技術(shù)。

1 我國(guó)煤礦掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展和存在的問(wèn)題

巷道的掘進(jìn)由炮掘發(fā)展到綜合機(jī)械化掘進(jìn)，并隨著裝備與技術(shù)的不斷進(jìn)步，綜合機(jī)械化掘進(jìn)必將成為將來(lái)煤礦開(kāi)拓掘進(jìn)的主流方向。現(xiàn)在掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)從以前的傳統(tǒng)機(jī)型發(fā)展為掘錨一體機(jī)和連采機(jī)，但是無(wú)論使用什么型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)，不管它的掘進(jìn)速度有多快，樣式有多么復(fù)雜，都無(wú)法真正突破目前煤礦掘進(jìn)生產(chǎn)中面臨的最大技術(shù)瓶頸，那就是掘進(jìn)前進(jìn)到一定長(zhǎng)度時(shí)，必須停止掘進(jìn)機(jī)作業(yè)，對(duì)工作面迎頭的頂板及倆幫進(jìn)行支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。這樣，就出現(xiàn)了如下的問(wèn)題：

掘進(jìn)與支護(hù)無(wú)法同時(shí)平行作業(yè)，在掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)機(jī)前面不得有其他人員作業(yè)，在工作面進(jìn)行支護(hù)作業(yè)時(shí)，掘進(jìn)機(jī)必須截割頭落地并且停電閉鎖。以常見(jiàn)的綜掘錨網(wǎng)工藝為例，考慮到頂板及側(cè)幫煤巖牢固及人員安全，在巷道掘進(jìn)到規(guī)定距離時(shí)（一般為0.8-1.5米），必須停機(jī)進(jìn)行支護(hù)，人員不能在沒(méi)有支護(hù)的環(huán)境中工作，必須先進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，然后進(jìn)行永久支護(hù)。掘進(jìn)和支護(hù)工序不能同步進(jìn)行，在掘進(jìn)時(shí)，支護(hù)工必須停止支護(hù)作業(yè)，而在支護(hù)時(shí)，掘進(jìn)作業(yè)必須停止。掘進(jìn)作業(yè)和支護(hù)作業(yè)互相影響互相制約，嚴(yán)重影響了設(shè)備及人員的生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響掘進(jìn)速度，影響單班掘進(jìn)產(chǎn)量，從而影響企業(yè)效益和收入，無(wú)法為煤礦智能化背景下，掘錨一體機(jī)發(fā)展提供有利條件[1]。

2 煤礦快速掘進(jìn)中掘錨機(jī)應(yīng)用與智能化礦井關(guān)系

在礦井智能化風(fēng)口，智能化礦井建設(shè)、實(shí)施大背景下，為采掘工作面的裝備智能化工作提出了要求。目前主流礦井采用的綜合機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)在掘進(jìn)效率、工程質(zhì)量、安全生產(chǎn)各方面都和智能化礦井打造智能化本質(zhì)安全性礦井的理念漸行漸遠(yuǎn)。

因煤礦快速掘進(jìn)工作具有一定復(fù)雜性、特殊性，并且，采用傳統(tǒng)化開(kāi)采方式還存在巨大安全隱患，為確保工作人員生命安全，避免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，還需煤礦企業(yè)對(duì)挖錨機(jī)合理選擇與應(yīng)用。同時(shí)，煤礦快速掘進(jìn)工作中掘錨一體機(jī)是重要基礎(chǔ)設(shè)施，掘錨一體機(jī)型號(hào)、規(guī)格、性能等合理選擇，影響煤礦快速掘進(jìn)工作進(jìn)度與效率[1]。而掘錨一體機(jī)還會(huì)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中分析煤礦快速掘進(jìn)工作要求與標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)刻注重效率與安全，能夠確保人員生命安全，降低工作難度，減少工作人員工作量，為煤礦快速掘進(jìn)提供基礎(chǔ)保障[2]。

3 煤礦快速掘進(jìn)中掘錨機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)在我國(guó)煤炭開(kāi)采技術(shù)方案領(lǐng)先全球，目前比較先進(jìn)的掘錨一體機(jī)大部分采用低轉(zhuǎn)速大功率橫軸式截割滾筒，采用伸縮結(jié)構(gòu)一次截割成形，截割寬度4.8米-5.2米可伸縮調(diào)節(jié)，高度3.2米，一次成巷。截割下來(lái)的煤，在左右兩個(gè)耙爪的作用下進(jìn)入刮板運(yùn)輸機(jī)，再通過(guò)后半部的轉(zhuǎn)載運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入皮帶，同時(shí)配合集成式的臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)，頂部網(wǎng)片鋪設(shè)裝置，6臂或多臂鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)錨桿鉆孔定位，多臂同時(shí)施工，自動(dòng)頂網(wǎng)上片（人工輔助連網(wǎng)）。做到大大縮短空頂時(shí)間，降低人工參與比例和強(qiáng)度[3]。

掘錨一體機(jī)改變了過(guò)去的單滾筒截割，巷道成型比較差，煤壁不平整的情況，所掘工作面頂?shù)装寮皟蓭推烬R，無(wú)凹凸，所支錨桿成行成排，成巷支護(hù)質(zhì)量提升，巷道面貌煥然一新。”

目前生產(chǎn)礦井對(duì)快速掘錨一體機(jī)應(yīng)用解決比較迫切的問(wèn)題就是采掘接續(xù)問(wèn)題?，F(xiàn)在新建礦井產(chǎn)能不超過(guò)1500萬(wàn)噸/年，采煤工作不超過(guò)兩個(gè)，也就是一個(gè)工作面年產(chǎn)煤炭750萬(wàn)噸，經(jīng)計(jì)算，這就要求準(zhǔn)備巷道掘進(jìn)進(jìn)尺每天不小于31米，也就是每班進(jìn)尺10-11米。

例如：賀西煤礦2417材巷安裝使用的快速掘進(jìn)成套裝備，在整體工作效率方面有顯著提升，以往當(dāng)班3-4米進(jìn)尺、日進(jìn)尺更10米左右，而應(yīng)用到掘錨一體機(jī)后，日進(jìn)尺平均33米，最高時(shí)可達(dá)到40米，月進(jìn)度達(dá)到1200米左右。此外，掘錨一體機(jī)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中能夠達(dá)到“一次截割成型”目的，頂?shù)装?、兩幫全部持平齊狀態(tài)，所有支錨桿均成行成排，使整體工作效率明顯提升[4]。

4 掘錨一體機(jī)發(fā)展空間展望

掘進(jìn)與開(kāi)拓是煤礦生產(chǎn)建設(shè)最基本的工作，掘進(jìn)的速度與質(zhì)量直接關(guān)系到煤礦安全與效益，并且掘錨一體機(jī)的作為煤礦生產(chǎn)的重要生產(chǎn)力工具，在智能化礦井普及浪潮中占據(jù)重要的地位，降低安全事故發(fā)生率[5]。

至我國(guó)煤炭進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，煤炭產(chǎn)業(yè)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)不斷上升，近年來(lái)也承擔(dān)著國(guó)家能源安全的重大責(zé)任，隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，不斷的由東部前往中西部地區(qū)，山東、安徽、河南、黑龍江等東部和中部地區(qū)的煤炭產(chǎn)量縮減，陜西和新疆地區(qū)的煤炭產(chǎn)量不斷增加，新增加煤炭產(chǎn)能的地區(qū)資源稟賦有資源量巨大、埋藏淺、礦井災(zāi)害少等特點(diǎn)，建設(shè)的礦井產(chǎn)能均超過(guò)千萬(wàn)噸（級(jí)）。超大型礦井的建設(shè)、生產(chǎn)離不開(kāi)穩(wěn)定有序的回采工作面接續(xù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的掘進(jìn)設(shè)備，智能化掘錨一體機(jī)的普及將給我國(guó)超大型礦井的高產(chǎn)方面做出貢獻(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)：隨著掘錨一體機(jī)在實(shí)際中的應(yīng)用和不斷的進(jìn)化，最終實(shí)現(xiàn)礦井無(wú)人化掘進(jìn)，隨著采掘設(shè)備的不斷智能化升級(jí)實(shí)現(xiàn)礦井無(wú)人化，我們可以預(yù)見(jiàn)到在未來(lái)的十年時(shí)間里我國(guó)礦井特別是煤礦礦井可基本實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全型采煤。

參考文獻(xiàn)

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[2] 宋國(guó)忠，安昌輝，丁樹(shù)叢.掘錨一體機(jī)在三軟煤層巷道施工中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2020，62（08）：19-20+23+27.

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[4] 楊文軍，奚秀東，段慧杰.礦用掘錨一體機(jī)常見(jiàn)故障排查要點(diǎn)探析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2020，49（06）：174-176.

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