我國煤礦巷道掘進技術和裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展

曹宜峰　龍厚喜　李偉

摘要：煤礦開采過程中的工藝水平、掘進技術和裝備，直接關系著煤炭生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟效益、生產(chǎn)能力和安全問題。為此，大型機械化掘進技術已經(jīng)成為煤礦企業(yè)生產(chǎn)和安全礦井建設過程中重要的技術保障。文章主要針對我國煤礦巷道掘進技術和裝備的現(xiàn)狀與發(fā)展進行探討和研究。

關鍵詞：煤礦巷道；掘進技術；煤礦開采；煤機裝備

中圖分類號：TD263 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0008-02

1 概述

目前，隨著國民經(jīng)濟對煤炭的需求不斷增長。煤炭產(chǎn)量近幾年持續(xù)創(chuàng)下歷史新高，2012年我國煤炭的開采量達到了36.6億噸的歷史新記錄。煤礦開采、運輸、掘進等整體技術裝備水平廣泛應用和提高，極大地提升了我國煤炭的開采能力，為煤炭行業(yè)的高效、高產(chǎn)、潔凈和安全生產(chǎn)提供了有力保障，為確保我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展對能源的需求打下了堅實的基礎。今后十年時間，我國煤炭機械裝備業(yè)將迎來發(fā)展的黃金期。這主要是由于煤炭機械裝備業(yè)市場巨大需求的三方面因素，即對已有裝備進行更新的需求、新開采煤礦的生產(chǎn)能力需求以及地方中小型煤礦企業(yè)技術裝備改進的需求。根據(jù)國家“十二五”經(jīng)濟發(fā)展綱要，預計到2020年我國煤炭開采量將達到35億噸。煤炭行業(yè)新增加投資超過2000億元；如果按七成屬于固定投資、煤礦機械設備業(yè)投資按其中五成計算，則新增加的煤礦機械裝備投資將達到700億元；同時技術更新和改造需要的投資為200億元左右。從這兩個方面來看，煤炭機械裝備業(yè)的市場需求將有900億元。因此，今后幾年，我國煤炭機械裝備業(yè)兩者相加，煤機裝備制造業(yè)的市場份額將在850～900億元之間。總體來看，今后一個時期，我國煤機裝備制造業(yè)前景光明。

我國煤礦開采的主要方式是井下作業(yè)，來自井下的原煤產(chǎn)量達到煤炭總產(chǎn)量的九成以上，由此可見提高煤礦井下開采效率對提升煤炭產(chǎn)量意義重大。在我國大型煤礦開采中，綜采機械化水平高于綜掘機械化水平，煤礦井下采掘技術的不平衡發(fā)展限制了煤炭行業(yè)的快速發(fā)展。綜采技術的快速發(fā)展嚴重增加了回采巷道的消耗。因此，提升巷道掘進技術刻不容緩，而推動機械化高效掘進技術快速發(fā)展成為巷道掘進技術發(fā)展的必然趨勢。

2 我國煤礦巷道掘進技術和裝備的發(fā)展現(xiàn)狀

我國煤礦巷道主要掘進技術有以下三種：

2.1 煤礦巷道綜合機械化掘進技術和裝備

煤礦巷道綜合機械化掘進主要由轉載機、刮板輸送機、懸臂式掘進機、單體錨桿鉆機、供電系統(tǒng)以及通風除塵裝備等一系列設備組成。我國懸臂式掘進機的應用始于20世紀60年代，經(jīng)過了引進、吸收消化以及自主研發(fā)三個階段。在20世紀80年代初從國外引進了S-100型和AM50型兩種類型的掘進機，通過對這兩種機型的應用和改進，極大地提高了我國煤礦巷道綜掘機械化技術發(fā)展的進程。目前，我國每年生產(chǎn)的掘進機能夠達到1000多臺，有20多種機型，所有機型已經(jīng)能夠極大地滿足我國煤礦生產(chǎn)的需求。為了進一步滿足我國煤炭開采的特點，國內(nèi)研究人員開發(fā)出了擁有國際領先水平的EBJ-120TP型巷道掘進機，其先進的性能可以取代國外的機型，目前已有500臺該機型投入實際生產(chǎn)當中。這種新型的煤礦巷道掘進機，整體結構合理緊湊；小巧的機身有效降低了整個裝備的重心，從而提升了其穩(wěn)定性；并且該機型破巖能力很強，適應于各種巷道；液壓式馬達的強大驅動大大提高了整體裝備的性能，優(yōu)化了機身的結構；履帶走向機構性能優(yōu)良；帶有故障診斷和工礦檢測功能。該機型的先進性能在整個煤炭開采過程中得到了很好的發(fā)揮，很大程度上提高了煤礦巷道掘進開采的效率。

2.2 大斷面煤礦巷道連續(xù)采煤機高效掘進技術和裝備

連續(xù)采煤機作為一種高效的綜合機械化掘進開采設備，能夠同時實現(xiàn)大斷面落煤、運送作業(yè)，適用于井下矩形斷面的短壁和雙巷或多巷開采，是一種有效提高煤炭開采能力的先進設備。國內(nèi)該種機型經(jīng)歷了從最開始引進單機，到最后引進成套連續(xù)的采煤機。然而，目前國內(nèi)還沒有生產(chǎn)這種設備的企業(yè)。當前國內(nèi)主要有魯能集團、萬利公司和晉神公司等幾家大型煤炭企業(yè)用著該型連續(xù)采煤機。神東礦區(qū)在這方面是使用較好的，創(chuàng)下了單日掘進70m以上的新高紀錄，居于國內(nèi)首位。從這些煤礦企業(yè)的實際生產(chǎn)情況來看，連續(xù)采煤機主要用于長壁工作面順槽雙巷和三巷掘進，能夠實現(xiàn)高效快速掘進，而且比懸臂式掘進機開采作業(yè)節(jié)約成本。這種機械裝備的主要缺陷有：對煤層自然條件要求較高，不能單巷掘進。研究人員針對該機型的不足之處正在摸索研究和改進。

2.3 掘錨設備一體化掘進技術和裝備

長期以來，開發(fā)掘錨聯(lián)合裝備，實現(xiàn)“掘錨一體化”作業(yè)，是煤炭行業(yè)公認的增加錨桿支護和煤礦巷道掘進速度的重要手段。通過長期的學習和研究以及借鑒國外先進技術和經(jīng)驗，在這方面我國也得到了長足的發(fā)展。目前，掘錨機組設備主要有兩類：一類是以連續(xù)采煤機為形式的掘錨機組；另一類是懸臂式掘進機機載錨桿機形式的掘錨機。掘錨機的原理是將巷道掘進與巷道支護有效地結合起來，以便實現(xiàn)同一臺機組設備來完成巷道掘進與巷道支護工作，從而大大提高巷道掘進和巷道支護設備換位作業(yè)的效率。掘錨一體化裝備機組是國內(nèi)自主創(chuàng)新項目，是當前國際一流的煤礦巷道掘進開采科研成果。它與以往礦井巷道掘進開采過程中扒裝、運輸、錨網(wǎng)支護、截割等傳統(tǒng)的作業(yè)手段不同，而是采取截割落煤和錨網(wǎng)支護同時作業(yè)的新方法，優(yōu)化了開采流程，提高了開采效率，具有速度快、自動化程度高、工效高、人工強度低和可靠性高等優(yōu)點，在大斷面煤礦巷道的掘進開采中特別實用。

3 煤礦巷道掘進技術和裝備的發(fā)展趨勢

3.1 大力發(fā)展掘錨一體化技術

目前，世界上很多煤炭生產(chǎn)國家，在煤炭的開采過程中都采用了掘錨一體化技術，它與錨桿鉆車循環(huán)換位作業(yè)和連續(xù)采煤機相比，具有快速掘進、有效支護、適應性強的優(yōu)點。錨桿鉆機和連續(xù)采煤機的有效結合確定了這種機組良好的作業(yè)性能，20世紀末，國外研究人員首先創(chuàng)立了掘錨機組，后經(jīng)各個國家研究人員的長期摸索研究和改進，大大提高了其性能，出現(xiàn)了單日掘進創(chuàng)歷史的新紀錄。掘錨一體化掘進技術的優(yōu)點在于能夠有效提升錨桿支護的效果，改善井下采掘作業(yè)環(huán)境，掘進速度可以提高一半以上，煤礦巷道掘錨一體化的提高是煤礦巷道掘進速度發(fā)展的必然趨向，對于提高礦井開采效率以及產(chǎn)量有著十分重要的意義，因此其成為我國努力推廣和發(fā)展的關鍵技術。在國內(nèi)研究過程中，要結合我國地質(zhì)結構的特征以及我國煤炭開采的特點來研發(fā)開采新工藝。同時，掘進機機載錨桿鉆機、掘錨機組等相關配套裝備也要同步研發(fā)。

3.2 大力推廣大斷面多巷道掘進連續(xù)采煤機

連續(xù)采煤機多巷道掘進技術是國內(nèi)外比較成熟的一項技術，國內(nèi)在作業(yè)面順槽操作中也取得了很好的成績，而且刷新了國內(nèi)多項最高進尺記錄，是一項急需廣泛推廣的重要技術，目前國內(nèi)連續(xù)采煤機以每年15臺的速度遞增，從開采情況來看，仍需大力推廣。其采掘合一，是多巷道掘進開采的首選技術。對于掘進開采深度不大于500米的巷道，如果煤柱特性穩(wěn)定，可以結合煤礦實際情況采取房柱式的開采模式。

4 結語

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對煤炭的需求量日益增長。而在國有大型煤礦企業(yè)中，九成以上的煤炭開采都是機械化作業(yè)，這將給掘進技術和相關機械裝備提供一個發(fā)展和改進的平臺，加強優(yōu)化掘進技術必然成為未來發(fā)展趨勢，煤礦掘進技術也將迎來更加廣闊的前景。

參考文獻

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作者簡介：曹宜峰（1979—），男，山東滕州人，滕州市煤炭工業(yè)局助理工程師，研究方向：煤礦新技術對安全的貢獻。

（責任編輯：周 瓊）