煤矿高效掘进技术现状与发展趋势研究

赵勇（贵州黔西化窝煤业有限公司，贵州 黔西551500）

煤矿高效掘进技术现状与发展趋势研究

赵勇（贵州黔西化窝煤业有限公司，贵州 黔西551500）

随着我国煤矿生产的不断发展，为提高掘进效率，加强对煤矿高效掘进技术的研究已经显得十分的重要。本文主要结合笔者多年工作经验，阐述了煤矿高效快速掘进技术现状和未来的发展趋势。

煤矿；高效；快速；掘进；现状；发展；一体化；智能化

引言

我国是煤炭资源储量比较丰富的国家，随着我国乃至世界对煤炭需求量的不断增加，煤炭开采工作面临着越来越大的工作压力，提高煤炭开采掘进效率已经显得迫在眉睫，成为当前新形势下迫切需要解决的热点问题之一。

1 煤矿高效掘进技术

随着我国煤炭产业的结构性调整，百万千万吨矿井越来越多，规模不断的扩大，采煤的速度越来越快，但掘进速度却没有明显提高。采、掘失衡已经成为制约我国煤矿高产高效的主要因素。据不完全统计，掘进效率低的主要矛盾在于掘、锚不平衡，割煤时间占17～34%，锚护时间占50～67%，掘进速度相对较快，而锚护作业占用了过多的时间。因此，发展掘、锚平行作业装备及工艺，提高锚护作业效率，是解决问题的关键所在。我国煤炭赋存条件千差万别，很难研制出一套适应各种条件的快速掘进技术与装备。因此，在“掘、支平行作业”理念的指导下，因地制宜的设计适应某种地质条件的快掘系统是必由之路。在我国，以中国煤炭科工集团太原研究院为主的科研院所和装备制造企业在快速掘进系统方面投入了大量的人力、物力、财力，部分快掘装备已经在神东、潞安等煤炭集团投入使用，取得了可喜的成绩，目前来看，国内主要存在以下几种适应不同条件的高效掘进技术。

1.1 掘进机超前支护快掘技术

该技术适用于顶板破碎，需临时性支护的煤及半煤岩巷道，较小断面巷道掘进，目标月进尺≥600m。掘进机连续向前掘进，超前支架对空顶进行临时性支护，运锚机在转载的同时进行锚杆的打设。一个作业循环完成以后，掘进机向前推进，超前支架交叉式迈步向前行走，空顶始终处于支护状态，同时运锚机拉动二运也向前行走，进入下一个循环。技术参数见表1。

表1 掘进机超前支护快掘技术参数

掘进机超前支护快掘技术示意图见图1。

图1 掘进机超前支护快掘技术示意图

1.2 双锚掘进机快掘技术

双锚掘进机快掘技术适用于顶板破碎，需及时支护的煤及半煤岩巷道，较小断面巷道掘进，目标月进尺≥500m。掘进机向前掘进一到两排后，截割臂着地，两台锚杆机分别遥控伸到工作面迎头，根据需要打部分顶或帮的锚杆或锚索，运锚机在转载的同时进行其余锚杆或锚索的补打。双锚掘进机快掘系统技术参数见表2。

表2 双锚掘进机快掘系统技术参数

1.3 高集成度快掘技术

高集成度快掘技术适用于中厚煤层巷道的快速掘进：顶底板较稳定，允许空顶15m以上；煤层倾角≤3°；断面宽度5.4～6.0m，高度3.5～4.5m；在神东大柳塔矿最高月进尺3088m。掘锚机负责全断面一次成型的掘进；破碎转载机在破碎、转载的同时，还可牵引后方的胶带转载机前进；10臂锚杆钻车跨骑在可弯曲胶带转载机上，负责打6根顶锚，4根侧锚，顶、帮支护可同时进行；可弯曲胶带转载机可上下、左右弯曲，搭接在自移机尾上，搭接行程最大可达150m。该套系统采用远程遥控操作，司机位于十臂锚杆钻车上，遥控工作面迎头的所有设备。高集成度快掘技术参数见表3。

表3 高集成度快掘技术参数

1.4 “三位一体”高适应性快掘技术

“三位一体”高适应性快掘技术适用于顶板侧帮较稳定中等断面的煤巷掘进，允许空顶0.5m以上；煤层倾角≤3°；断面宽度4.6～5.4m，高度3～4.2m；最高月进尺≥1000m。该套快掘技术，掘锚机负责全断面一次成型的掘进，同时带有临时支护，负责打迎头的四根顶锚；帮锚机在破碎、转载的同时，还可牵引后方的胶带转载机前进，且还负责打两帮的锚杆；三臂锚索钻车跨骑于可弯曲胶带转载机上，在后方补打锚索；其余部分与高集成度快掘系统类似。“三位一体”高适应性快掘技术参数见表4。

2 煤矿高效掘进技术现状

2.1 连续采煤机技术现状

我国在对连续采煤机技术的运用和研究方面起步是比较晚的，在核心技术上还需要不断的改进和创新。20世纪90年代，我国煤炭开采先进企业才开始对新一代的掘进机械从国外引进，对之后我国掘进机械设备的国产化的发展具有重要的意义。经过了二十多年的不断研究和努力，目前我国已经具备了生产多种型号的掘进机械的能力。但是因为我国工业起步相对来说比较晚，所以在对掘进机生产的基础方面还比较薄弱，我国高效掘进技术仍然面临着产量低以及兼容可靠性不足的现状，与国外相比，仍然存在着一定的差距。

表4 “三位一体”高适应性快掘技术参数

2.2 掘锚机组技术现状

我国煤矿资源分布广阔，并且煤矿底层结构复杂多样，针对上述特点我国煤矿掘进技术发展的重要问题就是研制出实用性强以及可靠性高的掘进器械。目前我国煤矿开采行业还处在不断摸索成长的境地，对于系统化的掘进管理以及现场调控还存在着不足。所以，必须不断的加强研究，对制约我国掘进技术发展的问题进行调整，保证高效掘进。目前高效掘进设备最好的技术水平就是掘锚机组，但是该技术在我国还属于试验和研究阶段。还需要不断的提高掘锚机组的整体设计。

3 煤矿高效掘进技术发展趋势

3.1 研究新技术，扩大使用范围

不断探索新的截割技术、不断扩大适用范围。研究、试验新的截割技术，尤其是硬岩截割技术；研究新型的截割方式与硬岩截齿，扩展适用范围。

3.2 大力发展自动控制技术

随着实用型新技术的发展，快掘系统自动化趋势越来越明显。主要表现为：推进智能导航、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割、数据远程传输等。

3.3 多功能集成趋势明显

快掘系统成套装备集成锚钻系统、临时支护系统、高效除尘系统、前探物探系统等，通过多功能的集成达到平行作业，提高单进的目标。

3.4 工作可靠性不断提高

可靠性是其进行高效作业的根本保证。因此，快掘系统各设备系统匹配、结构型式、使用材质等都要建立在实践验证的基础上。

3.5 煤矿机电一体化

现在，我国传统的机械设备已经不能满足煤炭的开采工作，机电一体化的煤炭设备在煤炭开采中扮演着越来越重要的角色，煤矿机械一体化的到来可以有效的提高煤炭开采的效率，让煤炭的开采运输逐渐走向一体化，保障煤炭资源开发的一体化可以有效的提高效率，保障生产的安全性。提高煤炭产量是我国经济发展的需求，所以耍尽快实现煤矿机械的现代化，因此我们要不断加强煤矿机械的创新，让其不断的走向现代化、智能化是现在市场的需求。所以，煤炭设备的发展问题将会影响到整个煤炭行业的发展。

3.6 智能化

煤矿机械的发展正在逐渐的从传统的制造技术向先进技术进行发展，争取不断的走向智能化的操作系统，让它自身具有的优势可以在整个行业中不断的发展。因此使用到更广的领域中，把智能化的生产技术使用在煤矿机械的生产中也会有很好的发展前景，把煤矿机械的操作系统变得更精确更智能，不但可以有效提高煤炭开采的产量，还要保证一定的安全和可靠性。

3.7 功能综合化及设备现代化

机械操作逐渐向着自动智能的趋势转变，煤炭行业如果想在市场和资源竞争中取得良好的发展前景，就要逐渐的适应这种发展趋势，煤炭行业的发展要在现在的基础之上学习和引进先进的生产技术，实现智能化的操作模式，这种生产模式的变更可以有效的提高生产效率，还可以减少企业人员数量，提高劳动生产率。此外，推广使用我国自主研发的设备可以节约成本，同时也可以摆脱国外技术的制约。

4 结语

高效掘进技术是保证煤矿开采高产和高质量的重要基础，国外煤矿掘进技术的一体化和智能化发展水平已经相对来说比较成熟，我国的掘进技术仍然还处于不断的发展和研究阶段。必须加强对高效掘进关键技术的研究，不断的提高我国高效掘进技术的水平，促进煤矿开采行业的不断的发展。

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TD263.3

A

2095-2066（2016）22-0032-02

2016-7-10

赵 勇（1975-），男，彝族，贵州黔西人，助理工程师，大专，主要从事煤矿管理工作。