煤矿机械化掘进技术分析

罗文明

（神池县煤炭工业中心，山西 忻州 036100）

1 巷道掘进技术的概况

在我国，目前大多数的煤矿主要应用的掘进技术是高效悬臂式掘进机，它属于一种综合化机械化掘采设备，具有行走、装运以及落煤于一体的功能，截割具有较大的宽度，它在具体的使用中要进行交叉换位施工和多巷掘进，在多短臂开采以及矩形断面双巷掘进中的使用非常广泛，当前，特别是在国内，已经成为非常普遍的开采设备，在我国的很多现代高效矿井中的应用也较为广泛，主要应用于鄂尔多斯、万利及神东等地区矿区，目前正在进一步的推广使用。

2 综合机械化快速掘进的技术要求

在煤矿工作区域进行采掘的过程中，掘进技术最关键的在于实现机械化快速执行，本质上就是结合掘进机、装载机以及传送机等多种机械设备，形成一套合成的配套技术。综合机械化具体来说快速掘进主要是依靠多方面配合测量、掘进、运煤、通风、除尘、巷道支护以及供水电系统等机械装备，这些设备的相互配合从而形成一条效率较高且能够连续生产的系统性的掘进技术，这种技术能够进行巷道掘进以及装载运输等机械化作业，大大提高了煤矿企业的生产速度和经济效益。从这一角度出发，机械化快速掘进的技术大大满足了煤矿企业高产高效的基本特点，这种技术的成熟实现需要有以下四个条件的满足：

2.1 机械化快速掘进技术的可靠性

机械化快速掘进的技术必须要具有一定的可靠性，主要是以大功率性为核心特点，在采掘形式上可以通过长壁综采技术，这样能够提高煤矿采掘的工作面单产量，大大减少了回采面的数目，而且简化了工作面的巷道布置，符合高效集约化生产的基本特点［1］。

2.2 工作面的巷道分布的合理性

合理布置矿井工作面的巷道分布，不断改革巷道掘进过程的支护技术，提高矿井的自动化运输系统，优化提升整个系统的性能。这需要煤矿根据自己的实际情况，结合采区工作面尺寸的变化，不断提高采掘的工作面的推进长度，提高巷道的断面的有效面积，这样可以更好地满足综合机械化快速掘进技术的应用，保证了生产的高效性与连续性。

2.3 煤矿采掘技术的创新性

除了在机械化掘进技术的设备发展以外，还需要不断地加大采掘技术的创新，大力投入新技术以及新设备的研发，提高煤巷掘进速度，以更好地满足煤矿采掘工作面的要求，保证达到在高产量以及快速推进等方面的基本要求。

2.4 掘进支护技术的安全性

在不断改善煤矿机械化快速掘进技术的过程中，必须要注意重点改善当前已有的掘进支护技术，并对支护技术进行创新发展，以解决目前大多数煤矿存在的大断面以及长距离的巷道支护较弱等问题，提高煤矿采掘工作面的安全性，为掘进作业的快速执行打下良好的安全基础，见图1所示。在当前允许的条件下，可以尽量使用综采掘进技术，逐步完成掘进以及锚固整体的发展趋势，大力推广连续采煤机的应用，从而能够全面支持工作面高效掘进。

图1 煤矿掘进作业面（m）

3 煤矿掘进的工艺与设备要素

3.1 煤矿掘进工艺

煤巷掘进的工艺过程较为复杂，在实际的操作过程中可能会出现较多的技术操作问题，甚至在具体的操作中存在明显的矛盾。结合我国的煤矿开采情况，可以发现我国当前现存的煤巷数量比较多，分布不均匀，由于煤矿的先天性资源分布不均，导致煤矿掘进技术发展的意义变得更加具有实际价值。针对煤矿的掘进过程，其机械化的工艺流程主要包括以下多个步骤。

1）破碎工艺。以前的施工方式主要是施工人员，借助依靠人工力量进行破碎，这种工艺方式使得煤矿工人的劳动强度比较大，而且破碎的工作效率也比较低，根本不符合当前的机械化生产要求，所以这种方式已经被淘汰。现在我国的大多数煤矿企业一般都是利用全液压式的钻车，通过钻爆法进行煤矿破碎技术，首先利用液压形式的钻车在矿床上钻凿几个炮眼，然后通过炮眼进行爆破，如图2所示。本质上是利用了机械设备代替了人工的劳动，液压钻车的工作过程就可以完成破岩工作，将钻车的破岩和前行过程结合，两道工序变为一道工序，形成比较整体的体系，明显提高了煤矿的钻进效率，而且基于钻车的匀速运动使得掘进的工作质量也明显提高［2］；

2）储运工艺。煤矿掘进过程中必须配备有储运系统，煤矿在机械化掘进过程中必须及时清理煤矿残渣，否则会影响正常掘进施工。所以说，对于煤矿的机械化掘进必须要设计合理的配套方案，完善煤矿的储运工作，这是保证煤矿机械化掘进过程顺利的重中之重。

图2 掘进炮眼位置示意图（mm）

3.2 煤矿掘进设备

破岩装备。一般来说破岩的设备主要依靠液压钻车，钻车的行驶速度比较快，主要机构有支臂、推进器和液压设备，支臂能够起到一定的支撑作用，在掘进过程中能够维护整个巷道的稳定性。其中的液压设备主要有液压锁，它直接关系到整个液压结构的支撑效果。当掘进的速度减缓时，则液压锁启动，随即关闭设备，此时需要等待掘进的设备，并且配合推进器工作；当掘进的速度比较快时，此时的储运系统过载，导致出现超负荷工作状态，则液压锁可以调整控制推进器，从而稳定生产过程。

3.3 煤矿掘进现场顶板

我国的煤矿巷道掘进技术中，如何更好地管理现场顶板直接决定着掘进作业的效率和质量，一旦现场顶板出现缺陷，将极有可能引起生产事故。在掘进工作开工之前，必须要针对煤矿巷道掘进的现场顶板必须要制定详细的作业规程，要结合掘进工作面的实际地质条件，制定相应的现场预案，尤其是在掘进工作面的支护质量和规格等方面作出明确规定；同时掘进施工人员要严格遵循规程中的相关规定，在煤矿巷道掘进施工中认真做好掘进施工中的质量检查工作，严禁空顶作业以消除顶板安全事故［3］。

4 结语

煤矿巷道快速掘进的施工不仅是技术问题，也是经济问题，合理改善煤矿巷道快速掘进的施工技术工艺以及改善掘进施工的设备，不仅能够提高施工效率，还可使企业获得丰厚的经济收益。只有坚持依靠科技手段，不断开发高新设备，改善工艺流程，进行科学管理，才能不断提高施工的效率和质量。

［1］赵学社.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势［J］.煤炭科学技术，2007，11（4）：111－120.

［2］王艳军，朱延霞.煤矿机械化掘进技术探讨［J］.科技创新与应用，2012，23（13）：98－102.

［3］李鹏达.煤矿机械化掘进发展状况研究［J］.科技信息，2012，11（21）：414－423.