煤巷连采快速掘进模式的发展趋势与关键技术.pdf

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application 128 2020 年第 9 期 作者简介苗祥云，男，本科，工程师，研究方向矿用防 爆设备电控系统的研发设计。 煤巷连采快速掘进模式的发展趋势与关键技术 苗祥云 （兖矿东华重工有限公司煤机装备制造分公司，山东 济宁 273500） 摘 要在煤矿开采施工中， 巷道掘进是非常重要的一项作业， 也是相关人员研究的重难点内容， 尤其是自动化机械作业、 动力控制等关键性技术更是重中之重。为了更好地推进巷道掘进技术的发展进程，文章首先就煤巷掘进发展趋势进行了 简单阐述，而后分析了煤巷掘进模式中的几个关键技术，以期为后续施工人员提供一些参考意见。 关键词煤矿开采；巷道掘进；快速掘进模式；发展趋势；关键技术 中图分类号TD263 文献标志码A 文章编号2096-2789（2020）09-0128-02 随着社会的快速发展，人们对矿产资源的需求越来 越大，对煤炭需求的增加就需要加强对矿产资源开采的 重视强度，把控好煤矿开采作业的安全性及协调性。现 代科学技术的发展，推动了开采作业的信息化、机械化、 自动化，但目前巷道掘进效率和掘进技术指标仍不能够 满足安全高效的目标管理要求，因此还需围绕煤巷掘进 工作进行严格把控，对掘进模式和关键技术进行优化创 新，以提升掘进工作的技术指标，满足煤矿开采的需要。 巷道掘进的机械系统是作业联动系统，应在共同作业的 基础上，尽可能地协调各个工序的联动作业，发挥自动 化作业的最大功效，达到快速掘进的目标。 1 煤巷掘进模式的发展趋势 1.1 组织层面的发展 通过对煤巷掘进系统应用程序进行分析发现，相应 的技术手段与创新并非是决定其未来发展的唯一因素。 为了更好推进煤巷掘进模式发展，工作人员应当从组织 层面对其进行整体优化。组织层面的发展不仅包括对施 工人员的组织协调，还需要针对施工中出现的各种问题， 进行协调管理，如对工程中支护、掘进的协调等，从而 保证掘进工作的顺利进行，为执行新的技术手段创造便 利条件。 1.2 支护优化 煤巷掘进发展速度在一定程度上体现了相关人员的 管理水平。当掘进速度提高时，掘进与支护会出现失衡 现象，因此，要想真正实现支护与掘进的双向平衡，就 必须要提升施工人员专业技术水平，要求其依照掘进技 术操作规范进行作业，同时做好设备维护工作。掘进作 业中的关键环节是支护工作，所以要尽最大努力利用掘 锚机，推进掘进工序和支护工序同步作业，推动掘锚一 体化发展，保证掘进作业完成的高效性。 1.3 创新优化掘进设备 掘进设备是决定煤巷掘进作业施工进度的重要条 件，对掘进设备采取优化创新的方式有其必要性。在对 设备优化创新时，不仅要对施工中的关键掘进设备进行 优化，同时还要对辅助设备进行创新优化，只有这样才 能保证煤巷掘进作业的稳定进行。目前煤巷掘进施工作 业中通常采用的设备有掘进机、锚杆机、装载机等，巷 道的煤矿开采工作完成效率高低都与这些设备的稳定运 行有直接关系，所以需要对煤巷掘进施工作业的掘进设 备进行技术创新优化，以促进煤巷掘进工作的高效进行。 1.4 提升装运速度 选择运输装置时，要选择运输能力强的运输装置。 如果采用胶带传送机，需要随掘进头的推移进行前移， 同时还要求拆卸便捷，避免施工过程中事故的发生概率。 如果利用矿车运送，应缩短调车距离，稳妥的安排好绞 车，以便提调车速度的提高。 1.5 运输系统的选择 运输设备能影响机械化作业的水平，煤巷掘进施工 中主要的运输设备有三类掘进机和刮板传输机、掘进 机和胶带传输机、掘进机和矿车。前两种作业形式属于 连续性作业，胶带传输机不仅挖掘效率高，而且运输能 力强，刮板传输机能够在巷道长度不够、坡度大的环境 下作业，适应性强；掘进机和矿车配合的作业形式是间 断性的装载。选择输送设备一定要分析实际情况，然后 选择适合的运输设备，提高机械化作业水平。 1.6 合理设计、优化工序 对于煤巷掘进施工而言，为提高掘进进度，避免在 掘进施工中出现大的工程问题，应该对前期设计规划进 行优化创新，制定科学合理的施工工艺流程，推动相应 的掘进施工能满足煤巷掘进体系应用的基本要求。在优 化煤巷掘进体系过程中，应当以协调性调控作为重点内 容，对各个工序进行全方位考量，并把控好施工中的执 行时间和各工序的连贯性，避免各个工序间产生大的冲 突，为掘进工作的顺利进行打好基础。 2 煤巷掘进技术的发展现状和应用情况 2.1 单功能掘进机模式 在煤矿开采的初级阶段，应用最多的开采设备是悬 臂式掘进机，此设备主要是与单体锚杆机共同完成煤矿 资源开采的工作。此类型的掘进系统在当时情况下提高 了开采的速度，有效提升了矿产资源的开采效率，提高 了煤炭资源开采量，同时也缩短了施工的工期。 2.2 自行式掘运技术 相较于其他掘运技术而言，此种方式在多巷掘进中 适用度较高，且有掘进速度快、驱动性强等显著优势。 自行式掘运技术主要是将连采机与钻车、运煤车以及履 带式连续运输系统等多种方式配套作业，将其应用至实 际施工中，可取得较好的应用效果。特别是对于多种类 型的巷道掘进、支护平行作业而言尤为有效。但与其他 技术相比，此种方式对于巷道底板要求相对较高，施工 人员在实际施工过程中应当选用频数较大的机械化设备 完成操作。 | 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application 129 2020 年第 9 期 2.3 掘锚运一体化模式 掘锚运一体化模式是利用开采设备的开采，通过掘 锚机和运输装置进行煤矿资源的对外输送。此模式对运 输装置的要求不高，经过不断的发展，能够在顶板条件 差的情况下，利用掘锚运一体化模式，选取合理位置安 装锚杆，发挥支护的作用，适应各种矿区的开采。 2.4 掘进和辅助机械配合 掘进和辅助机械配合主要体现为多种设备之间的协 调配合以及辅助工序的机械化作业，其特点主要为 （1）全断面。传统掘进施工中大都是通过移动掘进机 来满足实际施工要求的，而新型设备作为掘锚机，其滚 筒原始宽度为 5.4m，不能满足实际施工中 6m 的要求。 为了满足施工要求，施工人员需要将宽度加宽到 6m， 实现在不移动掘进机的基础上一次达到巷道断面、尺寸、 形状需求。（2）抽压结合的通风方式。此种通风方式 实现了压风和抽风风量的有效协调，在一定程度上降低 了粉尘浓度。现阶段，一些施工企业已经研发出了储存 100m 的钢圈风筒储存仓，风筒会随着掘进完成自动延 伸，进而真正实现风筒延伸作业机械化，为后续辅助作 业机械化发展奠定了良好基础。 3 煤巷掘进模式的关键技术 3.1 煤巷综合机械化掘进技术 此技术主要的机械设备是悬臂式掘进机，同时与支 护机、运输设备共同进行巷道的掘进施工 [1]。锚杆钻机 主要进行巷道的掘进工作；在进行地下岩层的施工时， 由悬臂式掘进机对矿中岩层进行破碎和落煤；装载机利 用煤炭输送装置将煤炭输送出去；煤炭传输机多数情况 下选择的是可伸缩式传输机，因为它具有可行走性，能 很好地进行掘进工作。这是我国煤炭开采行业普遍使用 的掘进方式。 3.2 锚杆支护技术 在煤巷掘进施工过程中，保障施工作业的安全性是 非常重要的，为更好地进行施工工作，在支护工作中， 有必要采用锚杆支护处理，这对施工安全起到了很大作 用，也是一种普遍采用的技术手段。随着当前施工作业 对锚杆支护技术的要求不断提高，为了使锚杆支护满足 施工作业要求，采用自动化控制手段操作运行显得尤为 重要，尤其是锚杆机的自动化控制技术尤为理想，不仅 降低了工程施工的难度，提高了作业的准确性，同时还 有力地保证了施工的安全性。 3.3 辅助作业施工机械化 煤矿开采是一项复杂的系统性施工作业，为促进煤 巷掘进体系的有效进行，要在多方面对相应的辅助作业 进行管理。从机械化角度考量，机械化技术的实施能大 力提高辅助作业的效率，进而提高整体施工效率，缩短 施工的工期。与传统的作业形式对比，其在提高工作效 率的同时，还提高了施工的安全系数，保证了煤矿开采 的质量和数量。所以在进行施工作业时，一定要运用先 进的技术和科学的控制管理，进而更好地完成煤矿开采 工作。 3.4 动力控制联合作业 在煤矿掘进工作中，有必要对各个工序进行控制管 理工作，其中动力控制工作是施工作业的关键点。动力 控制是一种高效的处理方式，能够一定程度上提升施工 运行的协调性。优化创新还体现在对电气操作台的操作 协调性及准确性，当前煤巷掘进施工中的情况越来越多 样化，动力控制联合作业就越发凸显它的重要性 [2]。 4 技术性问题探究 当前影响煤炭开采快速掘进的主要因素是机械设 备、岩层的断面、地下环境等。在顶板条件一定的情况 下，为了顺利完成掘进施工工作，解决掘进中遇到的各 种问题，应当在施工过程中拉大空顶空间，保证施工中 掘进及支护的有效空间，从而更好地进行平行作业。为 应对掘进中因为支护速度慢赶不上掘进速度的问题，应 该降低掘进机械速度，使掘进工作与锚杆支护工作同步， 使支护工作拥有充足的时间。 想要加快掘进机的掘进能力，需要对巷道的支护作 业进行调整，在掘进功率提速的情况下，增加锚杆支护 机的钻臂量，促进锚杆支护操作，同时提高施工人员的 数量，提高工作效率 [3]。依据进口锚具设计的分布式锚 杆机，具有机动作业及施工灵活的优势，促进了锚杆作 业与掘进机械的融合，是新型的作业形式。 5 结束语 综上所述，伴随社会的不断发展，对煤炭的需求逐 渐加大，这就需要扩大地下煤炭的开采量。对此，需要 选择合理的开采工艺，对开采技术展开研究，并在施工 过程中利用自动化、机械化设备，使其更好地进行平行 作业，使掘进工作与锚杆支护工作协调同步运行，发挥 自动化、信息化作业的优势。伴随时代的快速发展，在 煤炭开采作业中需要不断优化技术创新，提高施工效率， 提升煤炭开采量，推动我国煤炭开采技术的发展 [4]。 参考文献 [1] 齐首靖. 复杂地质条件下的煤巷掘进技术优化研究[J]. 自 动化应用,201911126-127. [2] 刘亚志, 毛文勤, 张帆, 等. 煤矿巷道快速掘进技术及快速 掘进装备发展现状研究[J]. 中国设备工程,201916187- 189. [3] 惠兴田, 田国宾, 康高鹏, 等. 煤巷掘进装备技术现状及关 键技术探讨[J]. 煤炭科学技术,2019,47611-16. [4] 王景峰. 煤巷掘锚一体自动化快速掘进关键技术研究与实 践[J]. 能源与节能,20189181-182.