煤礦機械化快速掘進工藝及提高掘進質量的技術要點

◎劉學雷

引言

隨著我國經濟穩中有進地發展，當前社會人民生活水平和質量都有了一定的提升，人們對能源提出了更高的要求，這就使得現代化能源企業在能源生產的過程中需要將標準和要求進一步提升。我國當前的主要能源來源于煤炭，通過研究煤礦采煤技術，能夠讓煤礦采集和生產過程中更加安全，提高煤礦采集的質量和效率。煤礦生產的環境非常特殊，為了保證在煤炭采集過程中的安全，相關工作人員必須加大研究力度，運用相關的技術，對可能發生的危險制定應對措施，使得采煤工作安全管理體系更加完善。通過提高煤礦開采和生產的相關技術，采礦的過程更加安全，避免采礦不當造成的危險，讓整個煤礦生產安全性得到提升，進一步實現綠色開采。通過應用煤炭綠色開采技術，加強煤炭開采安全管理，能夠讓煤炭行業實現更好的發展。

一、綜合機械化掘進技術的必要性

中國每年需要消耗的煤炭資源數量都是極為龐大的，并且能夠生產出大量的礦產資源，是我國獲得經濟收益的重要途徑，也是社會各界順利生產所需要利用到的重要基本能源。煤炭資源的利用和開采將會直接影響到我國經濟建設工作發展的進程，讓我國能夠在世界上占據重要的發展地位。為了可以讓煤礦資源的開采工作具備更高的效率，先進掘進機技術的使用是極為重要的，相關技術人員也應該積極使用最為先進的發展眼光，讓整個行業都能夠煥然一新，切實提升自動化生產水平，讓煤炭資源的轉換效率更高，進而創設出更多的經濟利潤。工作人員應該應用更加先進的科學技術，綜合考慮外界環境的因素和內部條件的影響，這樣才能夠制定出更加完善的工作計劃，在使用挖掘技術的時候才能夠做到游刃有余，讓采礦工作在實施的時候能夠具備更高的質量，讓所有工作程序都能夠在更加安全穩定的環境中順利進行。這對于煤礦行業而言是極為重要的，能夠讓其擁有更廣闊的發展前景，并且可以為社會創造更多的經濟收益。

二、巷道機械化掘進工藝發展現狀

經過多年的發展，巷道機械化掘進工藝得到了快速的發展。根據掘進巷道的類型，可以將掘進工藝分為巖巷的綜合機械化掘進工藝和煤巷的連續采煤機掘進工藝。這兩種工藝采用的設備存在較大的差別，而且效率也存在較大的差別。綜合機械化掘進工藝主要采用綜掘機、刮板輸送機以及車載臨時支護裝置等，而連續采煤機掘進工藝主要采用的是連續采煤機、梭車以及錨桿機等。連續采煤機掘進工藝在煤巷掘進中效率非常高，通常一個月能掘進幾千米，但是不適用于巖巷的掘進；而綜合機械化掘進工藝適用于大斷面巖巷的掘進，但是掘進的速度遠遠低于連續采煤機掘進工藝。

三、煤礦綜合機械化采煤工藝分析

1.薄煤層綜合開采工藝分析。

在煤礦開采的過程中，薄煤層質量會受到地質條件及開采技術的影響，造成開采效率及開采質量不斷下降的后果。隨著采煤工藝水平的不斷提高，煤礦綜合機械化趨勢明顯，能夠高效提高采煤強度，在開采存儲量較大的薄煤層時引發社會各界的關注。薄煤層厚度較小，儲煤含量巨大，擁有較大的開采難度，需要提高綜采工藝水平，獲得更高的開采產量。強度較大的采煤工具會對薄煤層的結構穩定性產生較大影響，導致煤礦開采效率較低，開采量難以滿足實際要求。運用綜合機械化開采工藝，能夠切實提高煤礦開采過程的安全性與可靠性，不斷提高煤礦綜采效率。

2.填充開采技術。

在進行煤礦采挖的時候，經常使用填充開采技術。填充開采技術的核心在于填充，最初使用該技術的時候應用石頭作為過渡，逐漸發展成為使用不可燃的輔助材料作為填充。在煤礦開采到一定階段的時候，礦石層會發生一些變化，這使得氣蝕和堵塞現象發生的概率提高，對煤礦的穩定性有著很大的威脅，因此需要使用一些材料對采煤的空洞進行填充，讓空洞上層結構的安全性得到保障，同時逐漸降低開采工作的壓力。采礦工作需要具有恒定的壓力以及相容性，保證圍巖和侵蝕的穩定性，防止冒落圍巖破壞。

3.短壁綜合開采工藝分析。

在回采巷道的過程中，運用短壁綜合開采工藝能夠提高機械化掘進的速度與效率，確保在綜采工作面的上部和下部快速完成作業。短壁綜合開采工藝的應用范圍十分廣泛，機動性較靈活，運用采掘合一的方式完成開采。通過回收部分不規則的煤柱及塊煤，能夠有效解決工作面張緊程度高、采掘比例不協調的問題。在開采中厚煤層及緩傾斜煤層時具有十分顯著的開采效果，引起了煤礦開采界的關注。中小型煤礦生產過程中需要積極引入該綜采工藝，推動煤礦開采計劃的順利實施。在實際開采之前，可以科學完成規劃工作，合理規劃煤炭資源，創造出良好的煤礦開采環境，為后續施工建設的順利完成奠定強有力的基礎，有效提高施工質量，降低人身安全事故發生的概率，切實提高煤礦生產過程的整體效率。

4.緩傾斜煤層開采技術。

緩傾斜煤層技術是針對薄煤層和厚煤層使用的開采技術原理。采用一次性采煤的方法能夠加強對頂板的保護。使用新技術減緩煤層的時候，必須要對支撐結構的強度進行加強，使其滿足相關的標準，防止支架出現傾斜。緩傾斜煤層開采技術的支撐結構經久耐用，能夠防止焊接梁的上部被損壞，同時能夠防止四根立柱出現變形的情況，這讓煤礦開采的可靠性得到進一步的提升，使得結構安全性得到了更好的保障。在使用這種開采技術的時候，一定要注意對采礦機械設備進行正確的管理和使用，在采礦過程中，對影響煤礦開采的因素進行有效的控制，使得煤礦開采的效率得到提升。

四、提升機械化挖掘技術質量的主要途徑

1.采用更為智能的監測技術。

使用現代化監測技術對于煤礦行業的發展極為重要，只有使用更加智能化的技術掘進工作才能進展得更加順利，為掘進技術提供更為先進的輔助作用。綜合機械化技術的順利實施需要使用多種先進技術，這樣才能夠從根本上提升自動化水平，才能夠節約更多的人力資源和物料資源。在使用現代化監測技術的時候，可以有效保證煤礦采掘工作實施的同時，對其各個工作環節的質量進行顯著提升，機械設備或者工作程序中一旦出現問題，工作人員也能夠在這種技術的支持下在第一時間發掘安全故障出現的位置，并在有限的時間內將所有故障問題順利完成。比如，當監測工作在實施的時候，需要對切割面的實際尺寸進行測量和監控，這樣才能夠從根本上保證監控工作的質量，能夠對工作面位置情況進行實施監控，還能夠對施工現場的開停閉鎖情況進行精準控制，并且能夠讓每個機械設備都保持在更加穩定的狀態，讓整個工作流程都能夠在最為適合的環境中順利進行。不僅如此，工作面在很多時候還會產生相應的有害氣體，監測工作在實施的時候也能夠及時察覺到其中產生的各種問題，也可以確定好各個推進工作環節所需要的指標，這樣才能夠進一步提升掘進機工作的質量。

2.改進巷道的支護工藝。

在巷道掘進過程中，保證支護速度非常重要，可以說，支護速度對巷道的掘進速度起著決定作用。通常情況下，可以采用錨桿或錨索進行支護，不僅支護的效率高，而且支護的強度大，特別是錨桿機的普及，極大地提高了巷道支護的效率。但是錨桿支護只適用于巖層比較完整的情況，而對于巖層比較破碎的情況，還需要其他支護設施。為此，需要改進巷道的支護工藝，使其適用于特殊情況下的支護。目前，經常采用架棚或鋪網的方式進行特殊條件下的支護，但是存在著施工速度慢的問題，主要是因為需要運輸大量的支護材料和進行長時間的安裝作業。針對這種情況，需要研發一種可以快速進行支護作業的支護設備。這種支護設備不僅要便于施工，還要具有很強的可移動性。現在很多掘進機上帶有機載臨時支護平臺，可以滿足特殊情況下的需要

3.采煤自動化技術在機械化程度中的有效應用。

采煤自動化技術最早在上個世紀就已經有了廣泛應用，并且實現了大幅度的提升，煤礦企業逐步將電氣自動化在實際開采過程中的每個環節進行了應用的普及以及嘗試。同時自動化水平隨之有了進步，但是，從其先進性的角度來看，與國際技術相比還是存在一定的差距。如何在自動化技術中掌握到最高效形式，使整個煤礦的實際開采實現機械化程度的有效提高，成為了煤礦行業始終尋求的重點事業。隨著我國改革開放的不斷發展，國家應高度重視人才的有效培養以及國際交流人才的不斷引進，利用取長補短的形式，才能使技術得到進一步的挖掘。從最初的開采環節、運輸以及最后的提升等每個環節展開自動化技術的嘗試性研發，保證每個環節的人工操作均可以實現機械化，這就是在機械化程度方面需要對采煤機動化技術進行不斷挖掘的關鍵內容。

4.提高施工工藝水平。

為了提升巖巷掘進的工作效率，對于傳統的巖巷掘進工作方法要予以轉變，嘗試借助新機械設備帶來的幫助，融合新的施工技術，根據現場實際情況提高施工工藝水平，提升巖巷掘進工作效率。要保持施工工藝的連續性，讓不同的工序能夠平行開展施工，并且合理應用先進的機械設備，提升整體的裝備水平，保障巖巷掘進的施工速度。（1）使用EBZ260 巖巷掘進機開展出矸、割矸工作，正確實現一次成巷。每1-2m 之間進行循環進尺，每1-2h 進行循環作業。（2）借助EBZ260 巖巷掘進機、帶式輸送機等相關機械設備，在運輸環節進行合理應用，讓煤礦的運輸實現全方位的機械化，提升運輸工作效率。（3）在出完工作面矸石的基礎上，要退出EBZ260 巖巷掘進機，并且借助液壓錨桿鉆車開展后續工作，做好頂幫的支護工作，通過這樣的形式更快實現巖巷支護目標，并減少相關工作人員的工作壓力。

5.治理煤礦安全隱患。

在煤礦中進行井下作業的時候，可能會受到頂板、瓦斯以及水等多方面環境因素的干擾，使得生產環節中容易出現很多處理不當的情況，這讓安全事故隱患出現的概率大幅提升，對井下職工的人身安全產生威脅。因此在進行煤礦采集工作的時候，必須高度重視對隱患的排查工作，對其中任何細小的隱患都應該及時的進行排查和處理，防止出現隱患升級的情況，將安全隱患提前進行控制。除此以外，煤礦企業必須要對規章制度和事故檢測的方式進行完善，讓安全事故防治的措施更加得到，尤其在煤礦施工挖掘臨近含水層、瓦斯超限等危險性較大的情況下，應該制定臨時的應對措施，將可能存在的安全隱患進行消除，保障煤礦的開采能夠正常的運行。

6.煤礦機械綜合運行過程。

煤炭開采是由挖掘"運輸等眾多彼此緊密聯系的環節所構成的復雜過程，再加上煤炭體積較大，因此完成煤炭生產所需的設備也都是大型的，相應的功率消耗也不容小覷！在開采過程中，對設備的反作用力損害非常嚴重，也就是說用于煤炭生產的設備壽命都比較短！一旦設備損壞，由于體積較大，再加上只能在高功率的電力支持下才能運作，所以一方面需要花費大量時間進行維修，另一方面維修工作也是相當困難！而使用了機電一體化數控技術之后，其能夠根據外部環境調整設備狀態，使其適應當前施工的操作需要，并能監控和防范內部故障的發生，一定程度上降低機械設備受損的幾率，保證機械設備安全靈活地應用。

7.改進掘進設備。

在巷道機械化掘進工藝中，成套的掘進設備是面臨的主要問題。目前，中國掘進設備的缺陷包括兩個方面：一方面是掘進設備的適用性差，另一方面是掘進設備的可靠性差。為此，需要改進掘進設備。對于掘進設備適用性差的問題，其主要體現在巷道綜合機械化掘進工藝上，具體表現為設備的整體性差。也就是說，在巷道掘進過程中，各個工藝不能有效地銜接，導致巷道整體掘進速度較慢。針對這種情況，需要進行深入研究，具體應該做好以下幾方面工作：（1）分析各道工序銜接中存在的問題，特別是破巖和支護的銜接，重點要提高掘進機的開機率。（2）提高設備的可移動性。由于機械化設備多是重型設備，保證設備具有較強的可移動性十分關鍵。（3）強化掘錨一體化的實施。為了做到掘進與支護同步進行，必須要大力推廣掘錨一體機。考慮到中國煤礦實際情況的復雜性，應用時需要根據實際情況進行改進，從而達到理想的效果。

五、快速掘進技術在煤礦開采中的應用

隨著智能化計算機信息技術的進步，掘進設備與技術也取得突破進展，自動化和智能化逐步提高，大大提高了掘進速度，勞動工效取得了新的突破。但是，由于地域差異及重視程度不同，總體水平還是偏低，不同程度地存在著設備可靠性差、設備配套性差、開機率低，掘進速度慢等弊端，使煤巷快速掘進質量受到一定影響，掘進設備與技術還有待于進一步提高和完善。例如鏟車可以不僅可以實現裝、運、卸3 種作業功能，鏟車還可以完成其他輔助性運輸工作，例如運送錨桿、拖運其他設備等。比如積極推廣應用掘錨一體化技術，國外，澳大利亞制造的機載錨桿鉆機使用效果比較好，我國曾進行過機載錨桿鉆機的研究，通過在國產綜合掘進機上配置1～2 臺機載錨桿鉆機實現掘錨一體功能，在保證掘進質量的同時提高掘進工效。

六、結束語

綜上所述，煤礦開采技術在實施的時候需要考慮到多個層面的因素，并且需要積極使用到最為適合的掘進技術，這樣才能夠保證所有工作都在有限的時間內保持較高的質量，并且能夠保證工作環境的安全穩定性。在具體使用綜合機械技術的時候，工作人員應該重點關注使用配套的支護手段，這樣才能夠充分結合后續更加復雜的礦井地質情況制定出最具有針對性的施工計劃，并且能夠確定使用掘進機的具體規格和型號，讓支護質量能夠得到顯著提升。讓煤礦生產企業能夠長久穩定的發展，獲得更為寬廣的發展前景。