煤矿高效掘进技术的现状及发展趋势探讨
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【摘 要】作为煤炭生产大国，煤矿掘进技术直接决定了我国煤矿生产企业的发展水平和方向。本文介绍了煤巷高效掘进、半煤岩巷高效掘进以及岩巷高效掘进技术的要点及现状，并探讨了集中技术的未来发展趋势。
【关键词】煤矿；掘进技术；现状；发展趋势
煤炭产业是我国国民经济的支柱产业。从分布来看，煤炭资源主要蕴藏在地下，地下开采成为主要作业方式。为了开采煤炭，，需要开掘大量的煤岩巷道。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。
1 煤巷高效掘进技术
目前，煤矿掘进巷道中最主要的的是煤巷，约占总掘进巷道工程量的70%。为适应不同的煤层地质环境和采掘要求，我国煤巷高效掘进方式主要有三种：一是煤巷综合机械化掘进，在我国已得到广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机；二是连续采煤机与锚杆钻车配套作业线，主要掘进机械为连续采煤机，需要多巷掘进、交叉换位施工；三是掘锚机组掘锚一体化掘进，在我国目前处于试验阶段。
1.1 煤巷综合机械化掘进技术
煤巷综合机械化掘进由悬臂式掘进机、转载机、可伸缩带式输送机、单体锚杆钻机、通风除尘设备及供电系统等设备组成。悬臂式掘进机是煤巷综合机械化掘进的关键设备，对于提高掘进工效和掘进进尺具有重要作用。80年代初期，我国引进国外机型并加强消化吸收，积极研发适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。目前，我国已形成年产1000余台的掘进机加工制造能力，研制生产了20多种型号的掘进机。我国研制的新一代煤巷掘进机主要具有整机结构紧凑、工作稳定性好、破岩能力强、液压系统可靠等特点，在煤巷掘进中取得了较好的使用效果。
悬臂式掘进机虽然在我国重点煤矿已普遍使用，但由于是单巷掘进，且采用单体锚杆进行锚杆支护，掘进和支护不能平行作业，对提高掘进速度有一定影响。
1.2 大断面煤巷连续采煤机高效掘进技术
连续采煤机是一种具有较大截割宽度的集落煤、装运及行走为一体的综合机械化掘采设备，多应用于矩形断面的双巷或多巷快速掘进以及短壁开采。目前我国神东公司、晋城煤业、万利公司、晋神公司、鲁能集团、伊东公司及伊泰公司等矿区在用连续采煤机近60余台。
连续采煤机在大断面煤巷掘进时，连续采煤机与锚杆钻车采用交叉换位作业方式，连续采煤机在运输巷道掘进的同时，锚杆钻车正在回风巷道进行锚杆支护作业，当连续采煤机完成一个掘进循环时，与锚杆钻车交换位置。连续采煤机用于长壁工作面顺槽双巷及三巷掘进，不仅可以满足高产高效综采工作面月推进速度的要求，而且掘进成本比采用悬臂式掘进机低。但由于工作时需要较好的煤层赋存条件，不能实现单巷掘进，连续采煤机用于煤巷掘进具有一定条件限制。
1.3 掘锚机组掘锚一体化掘进技术
掘锚机组是适用于高产高效矿井煤巷高效掘进的掘锚一体化设备，是在连续采煤机和悬臂式掘进机的基础上发展起来的一种新型掘进机型。掘锚机组将掘进与支护有机地组合起来，以此减少掘进与支护设备的换位作业时间，在同一台设备上完成掘进和支护工艺。目前，掘锚机组主要两种：以连续采煤机为基础的掘锚机组和悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机。掘锚机组在我国还处于试验阶段，正在开发研制，按作业方式划分又可分为两类：一类是同时实现掘锚作业的掘锚机组，另一类是先截割后支护的掘锚机组。由于机器庞大，对巷道条件要求高，掘锚机组适用范围较小。
比较上述几种煤巷高效掘进方式，连续采煤机及掘锚机组适用于适合锚杆支护的煤巷高效掘进。在这类巷道条件下，连续采煤机及掘锚机组能够发挥其优势，具有成巷速度快、掘进工效高、巷道成型好、工人劳动强度低等优点，特别是在进行大断面煤巷掘进时优点更为突出。
2 半煤岩巷高效掘进技术
半煤岩巷道是指在掘进断面中，岩石面积占断面面积的20%～80%的巷道。我国煤矿除煤巷外还有大量的半煤岩巷道需要掘进，主要为薄煤层以及2.0m以下中厚煤层巷道，约占总掘进工程量的20%左右。我国重点煤矿半煤岩巷的掘进基本采用半煤岩悬臂式掘进机机械化作业线，半煤岩掘进机以中型和重型机为主，截割功率在120kW以上，机重在35t以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以EBJ-120TP 型、EBZ160TY 型及S150J型三种机型为主，占半煤岩掘进机使用量的80%以上。
3 全岩巷高效掘进技术
岩巷高效掘进技术在我国发展比较缓慢，主要因为对高于80%以上岩石量的煤矿极少进行大规模开采。但是随着近几年煤炭资源的短缺，我国开始逐步发展岩巷高效掘进技术，并取得较大进步，岩巷悬臂式掘进机日前已在全国范围内开始推广使用。早在2000年左右，国内的新汉煤矿、新集能源股份公司、淮南矿业集团等国内多家煤炭企业先后引进了德国WAV3OO、奥地利AHM105、英国MK3型重型悬臂式掘进机这三种全岩重型悬臂式掘进机，这三种掘进机在截割功率比、适应地质条件等多方面比国产重型掘进机优势明显。虽然全岩巷重型悬臂式掘进机在我国煤矿的应用还处于试验阶段，但代表了岩巷掘进技术的发展方向。
4 煤矿高效掘进技术的发展趋势
4.1 煤及半煤岩巷高效掘进技术发展趋势
在煤及半煤岩高效采掘技术的发展方面，国外把发展掘锚一体化技术作为重点发展方向，即通过掘锚机组实现掘锚平行作业，掘进和支护同时进行，这项技术的发展被誉为高效掘进技术发展的二次革命。国外已经研制了如Anderson KB II、JOY12CM15-15DDVG、12BM18等多款掘锚机组，在煤巷高效掘进、提高锚杆支护效果和改善掘进环境等方面的技术优势十分明显，成巷速度可以提高65%以上。因此，煤巷掘锚体化技术代表当前煤巷高效掘进技术的最高水平和今后的发展方向。我国应该把这项技术当做今后煤矿掘进技术研究的重点来抓。此外，连续采煤机也是当前大断面多巷施工中的一个重要发展方向，这一技术能够实现采掘合一，同时提高掘进速度。在半煤岩高效掘进技术发展中，提高整体的自动化水平是当前技术研究的重要趋势，国内各研究机构已经在这方面开始了全新的尝试和探索，未来我国半煤岩悬臂掘进机将沿着重型化、自动化的方向发展。
4.2 全岩巷高效掘进技术
随着煤矿开采中遇到的全岩巷越来越多，生产中需使用重型悬臂采掘机作为作业工具。因此，全岩巷高效掘进技术发展主要是以大功率重型悬臂采掘机为主要方向，我国在这方面的技术发展水平还比较落后，主要依赖于进口。在这一技术上可以广泛采用整机遥控技术、计算机技术和远程监控技术，实现方向控制、电机功率、切割断面轮廓尺寸监控及工况检测和故障诊断等掘进环节的技术优化与改进，推动重型掘进机的自主研发进程。
5 小结
随着煤炭产业的日益发展，采掘机械化程度的提高为高效掘进技术与装备的发展提供了良好机遇。我国煤矿高效掘进技术正处于高速发展阶段，可以预测未来几年内我国煤矿高效掘进技术将有重大突破，大功率、高性能的重型采掘设备将成为主要发展方向，高效掘进技术的进步也必将推动我国煤炭产业的进一步发展。
参考文献：
[1]郝金龙.我国煤矿高效掘进技术的现状与发展[J].中国高新技术企业，2011（02）.
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[3]程光辉.煤炭高效掘进技术现状与发展趋势[J].技术与市场，2013（05）.