煤礦掘進技術及研究進展

■王紹輝 ■開灤(集團)有限責任公司唐山礦業分公司，河北 唐山 063000

煤礦資源屬于我國重要的不可再生資源之一，煤礦的開采挖掘一直推動著我國經濟不斷向前發展。隨著國內經濟和建設的不斷發展，國內對煤炭的需求量也逐漸得到提升。由于大多數煤炭的地質環境特殊復雜，開采具有一些困難性，我國對煤礦開采技術的要求也越來越高，高效挖掘是煤礦掘進技術的主要發展方向，各煤礦產業爭先研發自動化掘進技術，因為在煤礦開采中，只有高效率、安全、高資源利用率的掘進技術才能適應當前社會發展對煤炭掘進技術的要求，然而，由于社會生產力發展的限制，當前煤礦掘進技術仍然存在一些弊端，影響著煤礦的高效開采和安全生產，本文提出了幾種當前最為廣泛使用的煤礦掘進技術，對其存在的問題進行了系統分析，并且提出了一些展望，希望為廣大煤礦開采企業提供一些參考。

1 煤礦高效掘進技術在我國的發展及存在問題

1．1 煤礦高效掘進技術的發展

隨著煤礦高效開采的要求逐漸凸顯，我國礦井的設計和發展，自上世紀80年代起，得到了全面改觀。開拓巷道和采準巷道被設計出在煤層中，占到總比例的70%以上，煤炭的開采和質量，直接取決于是否使用現進的煤礦掘進技術，有代表性的作業方式為以下三種:

(1)煤巷綜合機械化掘進方式。這種掘進方式在我國各類煤礦開采中得到廣泛使用，是我國從1979年起從國外引進的一種技術，核心技術是懸臂式掘進機，這種技術的優勢是生產穩定性強，生產環境適應性強。由于我國對掘進機的技術研究起步晚，因此第一臺懸臂式掘進機源自國外，后來國內由于煤礦開采的需要，開始逐漸投入科研力量進行掘進機的研究。但是，相對于國外掘進機的技術，仍然存在一些差距。

(2)連續采煤機與錨桿鉆車配套作業線方式。這種掘進方式的核心是連續采煤機，需要進行多巷道掘進，是一種高效率的掘進方式，但是由于連續采煤機的設備大部分由國外廠商操控，因此，在自動化程技術和關鍵技術指標上的可操作性都不是非常強，問題時有發生。

(3)掘錨機組一體化掘進方式。這種掘進方式僅適用于一些特殊煤礦，仍然處于試驗階段，技術仍然不穩定，核心儀器為四臂錨桿鉆車等設備，是未來掘進技術的主要發展趨勢，實現了錨桿支護、采掘于一身，高智能化，高自動化的功能，是未來煤礦安全生產的主推技術，，和其他儀器一樣，核心技術由國外器械生產廠家操縱，技術不穩定，設計制造的發展還很不成熟，因此還未得到大力推廣。

1．2 掘進機存在的問題

掘進機是煤炭高效發展的核心器械，但是由于引進時間晚，技術發展不成熟、開采條件惡劣等現實條件的限制，掘進機的使用中問題時有發生:(1)開采過程中的振動。掘進機在開采時，時常會遇到大塊巖石，裁割時，產生巨大震動，巨大的震動的一個直接后果就是會引起電氣元件的損壞，從而，掘進機的使用壽命也會縮短。(2)注油的問題。掘進機在運行一段時間后，油箱后需要補充油量，現代掘進機沒有自動注油技術，注油需要手動完成，在煤礦井下開采時，粉塵污染大，極易在注油時將粉塵引入管路，管路堵塞后，掘進機就需要維修，影響掘進的效率。(3)大型掘進機的缺陷。為了適應不同寬度的巷道，掘進機需要配備相應寬度的鏟板，這就需要將行走部分全部卸除，極大浪費人力物力。煤礦的開采都已經走向大型化、機械化的趨勢，但是礦井運輸仍然有承重限制，機械分體受到高度和重量的限制，大型的掘進機僅能用于特大型煤礦，在中小型煤礦中并得不到使用。(4)除塵效果差。現代掘進機的除塵效果都不是很理想，煤礦開采工作中煙塵不斷，曠工的健康被極大損壞，礦井下可見度差，有時候為了繼續開采，必須停機一段時間，才能夠繼續工作，極大的影響了煤礦挖掘的進度。長期從事礦井開采的工人，健康得不到保障，職業病頻發。

(5)運輸鏈條的問題。掘進機的工作，經常由于運輸鏈條過緊、過松或者卡死，發生軸承損壞，或者液壓馬達超過標準載重量的問題，影響掘進機的正常使用，從而造成安全事故或者影響掘進效率。

2 掘進技術的改進

針對以上掘進機和掘進技術存在的弊端，我國研發人員，針對工作實際，對我國掘進技術及掘進機進行了一些技術改進。

2．1 在穩定性技術上的改進

在設計掘進機時，考慮到掘進機開采的穩定性，以往的掘進機，常會因為遇到大塊巖石進行裁割發生巨大震動，造成掘進機電路元件損壞，穩定性差的缺陷，因此，在掘進機的裁割頭上，安裝上感應器，感應器能夠自動識別出抗壓強度，如果遇到大塊巖石，感應器會自動報警，作業人員可以根據報警，及時調整裁割深度，避免過度裁割對掘進機造成的巨大振動，另外，在掘進機設計時，增加兩個能夠自動收縮的側支撐，提高掘進機作業的穩定性和安全性。

2．2 增加自動潤滑系統

在設計掘進機時，由于以往的掘進機必須人工注油，影響作業效率，在設計中，引入自動潤滑技術，為了改善井下作業對掘進機進行人工注油極易將粉塵顆粒引入管路造成管路堵塞的弊端，采用自動潤滑裝置對掘進機進行注油，自動潤滑裝置可以在不用停機的狀態下在潤滑點下對自動注入潤滑油，極大的提高了掘進機運行的效率和安全性。

2．3 快速更換鏟板

在掘進機的鏟板上，增加一個鉸接點，形成四連桿結構，有效解決鏟板、第一運輸機在升降過程中的鏈條松緊問題，而且鏟板外露在履帶的行走架上，可以實現鏟板的快速更換，實用性更強。

2．4 提高除塵效能

新的掘進機設計考慮到了噴霧泵的安裝，通過噴霧，可以增加井下作業環境的濕度，降低粉塵污染，改善井下作業環境。

3 結語

綜上所述，掘進機技術在我國近些年得到了研究和發展，煤礦的開采離不開煤礦掘進技術的提高和發展，因此，廣大研發工作者應該結合我國煤礦開采實際，不斷引入國外新技術，進行創新，研發出適應于我國煤礦開采使用的掘進技術設備。

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［2］李愛昌．煤礦掘進工作面常見冒頂事故的原因及防治措施［J］．采礦技術，2013．

［3］郝衛華．淺析現代煤礦掘進技術的改進［J］．中華民居，2012．