剖析煤礦井下采掘和支護的機械設施

摘 要：煤礦井下采掘作業的安全性一向是一個備受關注的話題，對井下采掘工作起到決定性作用的是井下的支護結構以及支護方式。本文從大斷面煤礦的支護技術研究著手進行分析，隨后通過對采掘用到的機械設備以及幾種支護方式兩個方面對煤礦井下采掘與支護設施進行了研究。

關鍵詞：煤礦井下采掘；支護設備；機械設備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.077

0 前言

煤礦井下的工作所用到的工具一般都是鉆孔與鑿巖用到的機械設備，這些共有能夠用在煤礦井下的采掘、煤巖層的加固、瓦斯抽放以及防滅火用注漿孔等小直徑的工程。但是如果煤礦的煤巖深度過深，也就是在超過五百萬米的情況下，通常運用的井下采掘技術是煤巖孔鉆鑿技術。此外，井下采掘工作具有一定的危險性，為了加強井下采掘工作的安全性，且增加其采掘效率以及減輕工作強度，就需要在井下加設一定的支護設備。目前，煤礦井下用到的鉆孔和鑿巖器械已經成為我國煤礦工作用到的代表性工具。

1 大斷面煤礦的支護技術研究

在目前的煤礦采掘工作中仍然存在許多問題，相關制度規范不完善，比如挖掘進度緩慢、支護理論不完善、支護費用過高且使用效果較差、作業連續性與安全性得不到保障等等，這些問題也已經成為復合頂板大斷面巷道快速掘進的一大阻礙，缺乏安全性較高的錨桿鉆樁設備也是制約煤礦巷道工作進度的一個難題，因此，應當加快關于大斷面巷道支護試驗的研究速度與快速掘進配套設備的開發[1]。在煤礦井下的工作中，安全性是首要問題，任何井下工作都需要遵循安全、經濟以及高效三大原則，在作業中還應當充分運用高新技術，比如理論計算、FLAC3D數值模擬分析、大尺度三維相似模擬實驗、井下現場監測等等手段保證工作的快速且安全的進行。此外，在相關理論方面，應當對復合頂板大斷面巷道錨桿-錨索一體化承載的支護原理進行深入研究，探討與之相關的支護參數計算程序，以便煤礦管理單位較為便捷的獲得大斷面巷道在挖掘過程中的影響周期以及回采期圍巖應力應變分布、塑性區范圍、圍巖變形破壞規律等等信息，在其基礎上對井下工作進行管理，進一步保證其安全經濟、有條不紊的進行。

目前我國煤礦井下工作相關部門已經開發研制除了新型的錨桿機等鉆錨系列設備以及其配套使用的技術、工具，獲得了國家20多項專利。且這些研究成果一經使用都取得了非常顯著的成效，加快的作業速度同時提升了井下作業的安全性。

2 煤礦井下采掘與支護相關設備研究

鉆孔以及鑿巖機械設備設施在煤礦井下工作中是必須用到的工具，煤礦管理層以及相關技術開發部門必須重視其發展與創新，用認真的態度分析這些工作之前存在的問題以及未來改進空間，運用國內外高新技術，努力對鉆孔與鑿巖設備的機械化水平進行加強，在保障井下工作安全的基礎上，盡力提升其工作速率，不斷促進我國煤礦井下采掘以及支護設備的發展[2]。

2.1 煤礦井下采掘用到的機械設備研究

目前我國煤礦井下采掘工作應用最多的技術是機電一體化技術，其是一種自動診斷與自動報警的技術，而機電一體化中運用到的最關鍵的設備就是微電腦。微電腦是一種自動變速器，它能夠對輸送機、采煤機等設備進行有效控制，還能夠根據井下的負荷變化而改變傳動系的傳動，從而達到改變功率的目標。這些方面的表現都是根據電動機的功率來實現能耗的降低，使成本得到降低，保證了井下工作設備與作業人員作業的安全性與穩定性。此外，對微電腦的控制還能夠采用無人操作的方式，這方面的作用主要體現在某危險地帶其可以進行獨自作業，在無法人工操作的時候實現自動操作。微電腦還具有一個優點就是在進行無人操作的時候，只需要對其進行簡單的變成就能夠實現。

井下工作所用的機械設備很容易受到井下煤塵以及石塊等物質的影響，加速其損壞，這就在無形中增加的作業成本，但在這種惡劣條件下，微電腦控制體系能夠滿足井下作業的需要。另一方面，微電腦除了能夠在井下條件惡劣的情況實現無人操作，還能夠較為穩定可靠的進行作業。在煤礦井下采掘工作中能夠影響到工作進度與安全性的因素很多，因此相關企業與部門應當著手與提升其機械設備的自動化程度，盡量減少作業危險，是煤炭企業得到良好健康的發展[3]。

2.2 掘進工作面頂板支護方式

在煤礦井下工作中，支護方式以及支護設備非常多，但是其可靠性與安全性大多得不到保證，因此相關企業在對支護方式以及支護設備設施的選擇中一定要慎之又慎。下面簡單介紹幾種支護方式以及支護設備：砌碹支護方式，這是在支護方式中最為有利的一種支護形式，它是利用磚石砌起來的井下巷道二次永久支護，混凝土襯砌也屬于砌碹支護的一種；棚式支護是煤礦準備巷道與回采巷道中常見的支護方式；錨桿支護，錨桿支護是目前煤礦井下采掘工作中運用較多的一種支護方式，錨桿支護具有很多種類，只要包括了金屬楔縫式錨桿、金屬倒楔式錨桿、樹脂錨桿、鋼筋錨桿、木錨桿以及竹錨桿等等。錨桿支護是一種剛剛運用到井下采掘工作不久的一種新型支護方式，其具有掘進斷面小、工藝簡單、有利于降低施工成本以及有利于一次成巷等等特點，還能夠加快井下作業隨度，能夠緊跟工作面支護。

3 結束語

近年來我國煤礦井下作業發展的速度越來越快，相關設備設施的投入成本也在不斷增加，井下工作用到的機械設備已經處于一個更新換代的時期。支護的機械設施在煤礦的采掘過程具有非常重要的地位，其能夠保證井下采掘工作安全穩定進行。目前隨著相關井下采掘技術的發展，對機械設備的要求也在不斷提高，井下工作機械設備以及支護的機械設備將會逐漸轉變，會更加專業化，微電腦的運用也會更加廣泛，對設備設施的管理工作也是非常重要的問題。

參考文獻：

[1]李學來.我國礦山安全生產技術支撐體系建設探討[J].煤炭學報，2013（05）：98.

[2]謝良魁.論煤礦井下采掘與支護的機械設施[J].機械與自動化，2013（02）：132.

[3]張佳同.鉆孔與鑿巖機械設備的標準化要求[J].中國科學報，2013（04）：46-47.

作者簡介：陳廣巫（1974-），男，福建龍巖人，助理工程師，研究方向：礦山采掘管理。