.png)
.png)
1 煤矿高效掘进技术的现状分析
在煤矿巷道掘进时，根据巷道的类型可以分为煤层巷道和岩层巷道，不同类型的巷道采用的掘进技术也是不同的。下面将对煤层巷道的掘进技术和岩层巷道的掘进技术进行分析。值得注意的是，由于煤层比较软，在煤层中掘进能大幅度提高掘进效率。
1.1 煤巷高效掘进技术
顾名思义，煤巷就是在煤层中布置的巷道，这类巷道占煤矿生产中巷道的大多数。由于煤层的硬度较低，切割起来方便，煤巷的掘进速度相对较快。在煤巷掘进中采用连续采煤机能实现掘进速度__，在掘进的同时也在采煤，有助于提高煤炭资源的开采效率。目前，这项技术在国内很多矿井得到应用，其主要优点是能进行连续作业，实现了破煤、装煤和运煤一体化，适用于矩形断面、多巷以及双巷条件下的掘进。在煤田地质条件较好的情况下，能最大程度发挥该技术的优势。经常使用的连采机的型号是 15DDVC 和ABM20，而中国目前没有专门生产这类设备的公司。此外，有部分煤矿也采用综掘机来进行煤巷掘进，在掘进时需要转载机与单体锚杆机配合。主流的悬臂式综掘机是掘进的关键设备，其具有转载、切割、行走和运输的功能。按照需要，可以将掘进机分为横轴式和纵轴式;按照出煤量，可以将掘进机分为重型、中型和轻型。在掘进时，悬臂式掘进机能连续开挖，且开挖震动较小、断面比较规整、支护灵活。合理安排工艺，具有实现效率高、投资少和支护简单的优势。然而在实际掘进过程中，掘进机的开机率在很大程度上决定了掘进速度。如果掘进机的开机率能达到 60%以上，则能在很大程度上保证掘进效率。由于掘进过程中支护的速度很难跟上，进而影响了掘进机的掘进速度。目前，中国科研人员已经研发出了 EBJ- 120TP 型巷道掘进机，如图 1 所示，其具有机身小巧、结构紧凑、稳定性好和破岩能力强的特点，适用于各种条件下的巷道掘进。该机型在煤矿岩巷掘进中的应用，大幅提高了掘进速度和工作效率，值得推广。
1.2 岩巷的高效掘进技术
在煤矿生产过程中，需要开掘少量的岩巷。顾名思义，岩巷是岩层中的巷道，与煤巷相比掘进难度更大，效率更低。由于岩石的硬度较大，破岩石相对比较困难。岩巷掘进方法主要有钻爆法和综掘法。钻爆法是钻眼采用炸药爆破的方法，对于岩巷的掘进具有很好的适用性，其效率受钻眼速度的影响很大。现在很多煤矿都引进了全液压钻车，有效地保证了钻爆法的施工效率。一般采用的是 CMJ17 型履带式液压钻车，具体参数如表1 所示[3]，其掘进效率可以达到 2 m/min。在配套掘进过程中，其主要优势在于装岩方便、凿岩速度快和机动性强。通常情况下，钻 70 多个炮眼只需 1 h，是普通凿岩机速度的 2 倍。与此同时，全液压钻车的工人劳动强度低，还能实现一次钻眼与爆破，有助于提高支护质量。虽然钻爆法破岩比较容易，但是支护不方便。为此，也有一些煤矿采用了综掘法来进行岩巷掘进。前采用最多的是掘锚一体化技术，它可以实现掘进支护的有机结合，大大提高了掘进速度。这种技术的优势在于速度快、可靠性高和机械化程度高，使用它优化了掘进和支护工艺，提高了掘进效率。但是，其还是存在不成熟以及适用性差的问题，有待于进一步优化和改进。
2 煤矿巷道高效掘进技术的发展趋势
2.1 大断面巷道掘进技术
随着矿井生产规模的扩大和机械设备体型的增大，对巷道断面的要求越来越高。因此，煤矿企业亟需开发大断面巷道掘进技术。在扩大巷道断面时，不仅对掘进技术有较高的要求，对掘进设备有更高的要求。为了进行大断面的安全掘进，需要研发更大的掘进设备和支护设备。与此同时，还应该优化掘进和支护工艺，保证巷道掘进的效率。目前的大断面掘进多是在煤巷中进行的，采用的是连续采煤机。对于半煤岩大断面巷道的掘进，施工技术人员必须结合掘进区域的实际情况，采用合适的机械设备。
2.2 掘锚一体化技术
发展掘锚一体化技术是实现巷道高效掘进的必经之路。世界先进的采煤国都已经发展了成熟的掘锚一体化技术，并且在煤矿开采过程中进行了工业性试验。虽然中国也引进了一些掘锚一体化技术，但并不能在中国煤矿中得到很好的应用。很多煤矿反映的情况是掘锚一体化技术并不能提高掘进速度，反而在实际施工时存在较大的困难。这种技术对于顶板破碎下巷道的掘进效果非常好，其主要优势是便于在顶板上安装锚杆，工人的作业环境好。如果能更好地应用掘锚一体化技术，则必然能实现巷道的安全高效掘进。因此，中国应该注重掘锚一体化技术相关成套设备的研发，从而真正实现巷道的高效掘进。与此同时，还应该研发大功率的悬臂式综掘机，并实现掘进的自动化操作。随着现代科技的迅速发展以及人们对掘进机的研究力度不断增大，横轴与纵轴的切割功率分别达到 350 kW与 250 kW，自动化程度较高，在帮助煤矿提高自动化水平的同时拓展使用空间[4]。
2.3 煤岩混合巷道掘进技术
由于煤巷和岩巷掘进具有不同的特点，所以，应该发展一种适用于煤岩混合巷道的掘进技术。在很多情况下，掘进煤巷不可避免地会碰到岩层，必须对岩层进行处理。现在发展的一种高悬臂掘进机，使得煤岩混合巷道的掘进效率整体提高，其正向着自动化和智能化的方向发展。这样，在煤矿掘进中也减少了貌、混合地质对工作造成的不确定性。与此同时，还能有效改善连续采煤机在煤巷掘进中的性能，从而有效提高煤巷的掘进效率。另外，还应该对采煤机进行功能拓展，使其能在不同地质条件下工作。煤矿掘进机性能的发挥与其配套设备有很大的关系，例如岩石运输设备、除尘设备和通风设备。在煤矿掘进中，支护应用关系着整个巷道的可靠性和安全性，为减少对巷道的不利影响，也应提高支护水平。
3 结语
煤矿巷道的高效掘进技术是实现煤矿高产高效的基础，也是煤矿企业重点研究的主要内容之一。在巷道掘进过程中，可以分为岩巷的掘进和煤巷的掘进。在煤巷掘进中，采用连续采煤机能实现掘进速度__，在掘进的同时采煤，有助于提高煤炭资源的开采效率。由于岩石的硬度较大，破岩石相对比较困难。岩巷掘进方法主要有钻爆法和综掘法。未来应该大力发展大断面巷道掘进技术、掘锚一体化技术和煤岩混合巷道掘进技术。
热门标签
