煤矿掘进技术与装备的现状及趋势分析仵朝阳--中国期刊网

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煤矿掘进技术与装备的现状及趋势分析仵朝阳

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

[导读] 摘要：科学技术的快速发展使得我国煤矿行业有了新的发展空间和发展机遇，为我国基础建设的快速发展贡献力量。

        平顶山天安煤业股份有限公司十一矿掘进三队河南平顶山 467000
        摘要：科学技术的快速发展使得我国煤矿行业有了新的发展空间和发展机遇，为我国基础建设的快速发展贡献力量。随着我国科技投入的不断加大，煤矿井下巷道掘进技术与装备取得了一批重要科技成果，实现了从炮掘到机掘的跨越。
        关键词：煤矿掘进技术与装备；现状及趋势
        引言
        我国经济建设的快速发展，人们生活水平的提高，对于能源的需求与日俱增。社会经济发展水平的提升，人们对资源的需求量也在不断加大，传统的矿产生产技术无法满足人们日常的生活需求，为此借助先进的科学技术则能够有效改进和创新矿产技术，从而促进采矿行业的健康稳定发展。煤矿掘进技术与装备能够推动煤矿行业经济的健康发展，满足人们使用矿产资源的需求，提高资源的利用率。
        1煤矿掘进技术
        1.1煤矿掘进支护技术分析
        所谓的煤矿支护技术就是在煤矿开采的过程中，在巷道中通锚杆对巷道进行加固的一种施工技术，这一技术在煤矿开采工作中有着极为重要的作用，这就要求有关部门能够对此有着足够的重视，从而有效确保煤矿开采工作的可靠性。煤炭作为社会发展的重要能源，其开采工作往往在地下进行，这就需要工作人员能够对巷道进行支护，从而有效提高巷道周围环境的稳定性。同时，锚杆支护技术在巷道中的有效应用，还能够在一定程度上改善当前的煤矿开采环境，有效延长煤矿巷道的使用寿命，从而降低煤矿开采成本。相较于传统的巷道支护技术，锚杆支护能够更好的实现机械化作业，从而有效提高煤矿开采的效率，降低煤矿开采对于人工的依赖，有效实现了开采成本的控制，有利于煤矿企业经济效益的提高。通过锚杆支护还能够有效减少巷道维修工作，从而降低了客观因素对于煤矿开采造成的影响，有效提高了煤矿开采的效率。
        1.2煤岩混合巷掘进技术
        为了有效增强悬臂掘进机工作设备的整体性能，要使悬臂机械朝着智能化、自动化的方向不断发展，继而有效提升机械工作的效率，增强机械应用的安全性能。煤矿掘进的过程中，地质地貌混合使得掘进工作中出现了较多不确定的因素，为了降低这些因素所产生的不利影响，可以通过提升悬臂掘进机的性能来实现。连续采煤机可以实现连续工作，继而有效增强煤矿开采的效率，通过详细划分采煤机的应用性能，则可以使采煤机在多种地质条件中都得到有效的应用。同时还要提高对煤矿掘进机的创新研究，综合应用煤矿掘进机技术，保障工作人员的人身安全，增强煤矿掘进支护的效率，继而全面增强巷道的安全性和可靠性。
        1.3定向切缝技术
        无煤柱自动成巷掘进技术以定向切缝技术为核心，并且巷道顶板在综合开采过程中的稳定与否会直接受到矿下顶板定向切缝的影响。该项技术的主要原理在于通过切缝来使得巷道和采空区顶板巷道分开，从而使得巷道顶板更加稳定。在常见的煤矿开采作业过程中，为保证顶板的稳定性，通常都是采用给予顶板一个较大力支撑的方式来进行操作，即将支护结构设置在井下巷道中采空区的某一侧。但通过前文中的分析可以发现，在实际煤矿综合开采过程中，非稳定区域的岩层容易受到外界力量的影响而产生较大变动，即塌落现象的产生，更为严重的是这些不稳定的塌落区域不断叠加等形成了坚硬的“砌体梁”结构，如此庞大的“砌体梁”结构在形成过程中又不间断地向巷道施压，与底部直接相接触发展成为稳定的支护结构。顶板定向切缝技术也要根据矿下实际情况来进行现场应用，首先开设一条切割缝使得顶板和采空区分离，同时巷道的基本顶和直接顶也被分开，以减少处于悬空状态那侧的悬臂长度，然后采空区外面一侧会受到顶板矿压波动的影响，从而发生塌落并直接进入采空区，填充成坚实的垫层结构。

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        2装备的现状及趋势
        2.1煤矿掘进技术与装备的现状
        国家《“十三五”国家科技创新规划》中明确提出：围绕“安全、绿色、智能”目标，开展煤机装备智能化技术攻关，为煤炭产业转变发展方式、提质增效提供强大的科技支撑。我国各矿区煤层地质和开采条件不尽相同，造成掘进技术与装备对于特定的地质条件适应性和掘进效率存在巨大差距。国家《能源技术创新“十三五”规划》将“掘支运一体化快速掘进系统”作为集中攻关类项目，以期构建形成适应不同地质条件的快速掘进技术与装备体系，全面提高巷道掘进效率。因此，亟须通过不断的理论、技术与装备创新推动完善煤矿掘进技术体系建设，实现高效安全智能掘进。
        2.2智能化和成套化的高端装备
        煤炭生产企业对智能化、成套化的高端掘进技术装备的需求日趋强烈。掘进装备已加快步伐将信息化、自动化、远程遥控、人机交互等元素融入到装备之中，增强装备智能化水平，进一步降低作业人员的劳动强度。配置的集中控制平台将自动顺序控制、高级诊断功能、机器性能监测分析系统组合在一起，可使掘进系统处在高效低耗的最佳状态。掘进机自动截割控制系统实现了截割断面自动成形。井下巷道封闭空间内掘进装备导航一直是实现装备机器人化作业的“卡脖子”关键技术，澳大利亚联邦科学研究院等国内外科研机构针对该项技术一直在持续不断探索，已有样机产品推出，试验效果有待检验。矿井绿色安全高效生产促使掘进系统不断的进行功能集成化和装备成套化研发。快速掘进成套装备为掘支运一体化高效掘进提供了装备支撑，但掘探一体化、智能锚钻、智能控制等关键技术仍有待突破。发展掘、锚、探一体化技术，研制高效掘锚探综合机组，解决全断面掘进迎头超前探测的技术难题；发展自动锚杆钻机与掘锚一体机的集成技术，实现工作面智能掘锚，无人掘进；研究超宽带定位技术等近感探测技术，实现多机自动跟进、防碰撞及人员接近预警；开展掘进工作面数据感知、交互、上传及健康诊断技术研究，建立成套装备数据感知系统，构建融合Wi-Fi、5G等无线通信技术的工作面信息网络，实现人员定位信息、视频图像、语音、工业数据的共网高速传输；推进快速掘进地面监控中心升级，实现对掘进工作面人、机、环境的集中管理与监控，融合应用大数据和云计算等技术，实现数据存储、分析与判断。积极开展数字孪生技术在掘进工作面的应用。
        2.3提高悬臂式掘进机截割硬岩能力
        要不断优化及完善至今机械技术及设备，其未来发展方向指的就是通过应用最新产出来的结构、设备或是技术，尽可能地提高原有悬臂式掘进以及截割硬岩的能力，其主要目的是通过提高掘进机本身的功能，而使得巷道掘进能够同地质变化相适应，且适用于不同地质条件的煤矿掘进工作过程中，扩大该悬臂式掘进机本身适用范围。为有效提高科研效率，可以应用惯性冲击辅助破岩方法，达到这一目的。应用该方法，能够借助构思新颖的惯性冲击，辅助切割技术，而尽可能地降低在煤矿巷道掘进进行时所消耗的能量来源，在确保本身掘进效率的同时，获取更高经济性，此外，通过应用结构技术，还能够使得掘进机具备更高的过断层能力，具备更为优良掘进效果，使得原有掘进机适用于多项性质岩层中，也因此通过将惯性冲击机辅助技术应用于掘进机中改善其功能，能够尽可能提高掘进机本身切割能力，促使掘进机朝着更为优良方向发展。
        结语
        总体来说，要提高煤矿巷道掘进效率，必须不断引用先进的机械设备及工艺，这也是煤矿巷道掘进行业想要更好发展的一项必经之路。
        参考文献
        [1]赵学社.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势[C].2007短壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集,2007.
        [2]田晓里.水仓清淤及脱水技术与设备研究[D].河北工程大学,2011.
        [3]闫志斌.煤矿岩巷掘进装备及掘进工艺发展方向[J].石化技术,2018, 025(012):322.