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煤矿井下高速掘进技术的应用研究杨儒灏

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：杨儒灏

[导读] 摘要：由于煤炭是我国基础建设中非常重要的基础能源，国家对于其开采和利用非常重视，由于机械掘进还一直延续过去的技术，诸多弊端逐步暴露出来。

        平顶山天安煤业股份有限公司十一矿掘进五队河南平顶山 467000
        摘要：由于煤炭是我国基础建设中非常重要的基础能源，国家对于其开采和利用非常重视，由于机械掘进还一直延续过去的技术，诸多弊端逐步暴露出来。矿产行业的发展已无法满足社会的需求，在某种意义上对经济的发展起到了一定的束缚。所以，提高煤矿高速掘进技术是当前行业发展的首要问题，必须尽快改革和完善，从而满足矿井日常生产需求，从根本上解决采掘衔接不协调的问题。
        关键词：煤矿井下；高速掘进技术；应用
        引言
        煤炭由于其不可再生的特殊性和重要性，一直以来受到国家的高度重视，随着煤矿井下综采作业装备自动化程度的不断提升，煤矿井下突出的矛盾已经转化为快速提升的综采效率与低效的掘进技术之间的矛盾。因此，迫切需要对目前掘进技术瓶颈进行分析，对掘进技术进行合理优化，降低每个工序之间的衔接时间以及施工时间，有效提升井下巷道掘进效率和安全性。
        1快速掘进技术的应用价值
        结合我国目前经济发展状况分析，煤炭是目前社会重要能源之一，在我国经济发展中不可替代，是我国支柱型产业。所以，该行业必须要紧跟时代发展的步伐，不断优化现有技术，结合目前先进的快速掘进技术不断提升企业工作效率，使得我国煤炭开采行业的产量持续稳定上升，进而带动整个社会经济的高速稳步前进。实践表明，部分煤矿企业选用了快速掘进技术，大大降低了企业的成本预算，节约了更多的人力和物力，企业内部生产安全稳定性更高，机械生产取代了人工操作，效率更高。所以，大力推广机械化快速掘进技术对于我国社会的进步，经济的发展尤为重要。
        2煤矿井下高速掘进技术的应用
        2.1掘进机进刀方式及作业流程优化
        传统掘进机在截割作业过程中，掘进机一般先对巷道截割出一个大概的轮廓，然后再根据井下的实际情况不断的修正，直到满足巷道轮廓质量要求，在操作过程中存在着较大的随机性，而且反复的修型也严重影响了巷道掘进效率，因此根据掘进机的截割特性，提出了一种新的“Ｓ”型截割路径，掘进机截割时先从巷道的上侧开始截割作业，然后逐次向下，最后进行扩帮，实现了巷道掘进的一次成型，新的掘进机一次成型截割路径，在传统掘进方案中，井下巷道的支护及掘进作业为串行作业方式，巷道完全支护完成后才进行掘进作业，掘进支护分离作业，导致掘进机开机率低，对井下掘进作业速度影响较大，因此本文提出了井下平行作业模式，在确保掘进安全的情况下提升掘进效率。通过对掘进支护作业流程分析，最终提出了采用滞后迎头一段距离后弱化支护技术。
        2.2掘进机配套锚杆钻车掘进方式
        挖掘机配套锚杆钻车设备的具有较强的综合性，能够在煤矿生产中将采煤、落煤以及运输三种工作性能有机结合在一起，割煤时截割的长度和宽度也较大。此种掘进方式被广泛应用于全球各地的煤矿生产当中，其中多项快速掘进亦采用此种掘进方式。截至目前，已经形成较为完善的矿井设备，并取得较为明显的生产效果。随着科技的发展，煤矿生产中单机引入与成套设备两种掘进方式已经被广泛应用于我国大断面煤巷掘进以及短壁煤矿的生产和作业当中。通过分析不同类型挖掘机掘进工作面以及运输方式两者之间存在的不同，能够将煤矿井下工作面设备的配置根据实际情况总结为两种：第一种是间断式的运输方式，这种方式能够有效应用于挖掘机等类型的生产工具当中，并且有效提升设备出发点与重点之间的连接速度；第二种连续的煤炭运输方式，此种方式在实际应用中主要是借助锚杆钻车以及挖掘机等生产设备，具有较强的连续性，在科学技术的引导下还有望实现自动化生产。大大解放煤炭生产工人的工作压力。

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目前，我国各地区煤矿企业在生产作业过程中主要以连续性煤炭运输方式为主，此种掘进方式在实际生产过程中所采用的工作原理就是利用锚杆钻车与连续采煤机设备之间进行交叉换位的方式进行生产，并确保连续采煤机能够在煤矿井下运输巷道中实现连续性的掘进。在掘进过程中，挖掘机与锚杆钻车会根据煤矿实际情况进行自动交换位置，并进入下一轮的生产作业当中，如此往复，循环作业。如此一来，挖掘机配套锚杆钻车掘进方式的有效应用不仅能够提升煤矿企业井下的掘进效率，并最大限度地保障生产的安全与质量。在此过程中需要注意的是悬臂式掘进机设备的使用，在实际应用中虽然具有能够有效降低掘进成本，但是在某些煤巷掘进中会暴露其自身的弊端和短处，受到一定程度的限制。
        2.3引入先进设备
        “工欲善其事，必先利其器”。在掘进作业中，掘进机可以说是“第一生产力”。企业原有的设备已无法满足日常开采需求，严重阻碍了现场工程进度。由于地下作业存在很多不可抗因素，在实际作业中往往会产生巨大的冲击或震动，尤其在作业条件较为恶劣的情况下，对于掘进机的稳定运行要求更高。因此，在设备选择上应充分考虑矿井岩石硬度、巷道类型及断面大小、支护形式、设备功率等因素，合理选择适用的掘进机型及配备设备，为提高掘进效率提供有力支撑。
        2.4岩巷掘进的综掘法
        和液压钻车和气腿式凿岩机这两种比较传统的掘进方式对比，岩巷掘进中的综掘法拥有更完善的机械装备，并且作业安全性和工作效率更高。在使用综掘法对岩巷进行掘进的时候，同步利用梭车把悬臂式掘进机和带式输送机工作时产生的破岩装载运输至采掘施工作业范围之外。通过综掘法提升掘进工作的总体效率及施工安全，充分展示了它掘进速度快、对巷道影响小、掘进作业时震动小、能够临时支护巷道、自动化水平较高等技术优势。所以综掘法能很好地运用在断面更大的巷道掘进中，它也将成为未来巷道掘进发展的重点技术。与此同时，综掘法在操作中还存在一定的技术性问题，比如针对更大巷道掘进断面需求、机械设备运输较为不便、巷道掘进后的岩层较为坚硬等问题。由于综掘法的其他配备设施都比较贵，所以对技术人员的机械操作熟练程度有较高的要求。
        2.5自动托送网机构的设置
        传统的支护方案中对巷道顶板的支护需要由工人托举钢网设置钢带，不仅劳动强度极大而且支护效率低，连接稳定性差，提出了一种新的自动托送网机构，该机构主要包括支架组件、滑道、送网机构、驱动机构、拖网机构等，该自动送拖网机构中，滑道和支架通过铰链连接，机架的后侧放置在支架组件后侧的支撑架上，利用丝杆机构能够实现对滑道位置的精确调整，拖网架通过导向杆和左右滑道的驱动机构相连接，通过驱动机构的运行满足自动托送网。在进行支护作业时作业人员将金属护网和钢扎带按要求放置到拖网架上，由驱动机构处的马达驱动传动齿轮运动，将金属护网和钢扎带拖动到指定位置，最终在拖网机构顶起拖网架后进行支护作业。该自动托送网机构能够将金属护网自动托举到支护锚位，有效降低了支护作业人员的工作强度，提升了支护效率，而且该拖网机构的定位均采用接近开关来控制，显著提升了锚位的定位精度，实际的定位精度可达±5mm，同时将支护时的一次到位率提升到97%以上。
        结语
        从我国现有煤矿开采技术应用案例来看，要想充分发挥智能技术的作用，需要通过不断完善相关配套设施来实现。随着社会科技的不断发展，企业一定要加强学习，大力引进先进的机械设备，吸引更多的专业人才，降低成本，为自身创造更大的利润，推动我国矿产经济的持续稳定增长。
        参考文献
        [1]贺伟伟.有关煤矿掘进技术的几点分析[J].机械管理开发，2017，32（10）：145-146+150.
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        [3]孙涛，潘光超.煤矿综合机械化快速掘进技术要点分析[J].山东工业技术，2017（11）：73.