煤矿井下巷道的高效掘进与支护技术分析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇煤矿井下巷道的高效掘进与支护技术分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】高效掘进和先进的支护技术是当前煤矿开采的重要保障，首先介绍了当前几种常见的煤巷和岩巷高效掘进技术，然后阐述了锚杆支护技术。最后结合实例对综掘机的实际应用进行了分析。
引言
煤炭是生产生活中不可或缺的一种能源，在我国国民经济发展中占据着重要地位。煤矿可分为露天和井下两类，随着开采利用的增多，露天煤矿几乎已被采尽，故当前地下开采成了重点方向。因地质水文条件颇为复杂，井下煤矿开采难度较大，且带有一定危险性。传统多使用打眼放炮的工艺，效率低、掘进速度慢，且安全性得不到良好保障。在长期实践探索中，许多新技术、新设备相继被研发出来，加上支护技术的进步，实现了高速安全的井下开采，推动了我国煤矿事业的进一步发展。
在地下进行煤矿开采时，需挖掘巷道，作通风、运输、排水之用。掘进和回采是两个关键环节，直接影响到煤炭的开采量。所以要实现高效高产，必须提高掘进水平和支护技术。国内的巷道高效掘金技术可分为以下几类：
1.1 综合机械化掘进技术
所用到的设备包括悬臂式掘进机、锚杆钻机、输送机、供电系统、转载机以及除尘通风设备。其中的关键是掘进机，挖掘深度及挖掘效率很大程度上都决定于掘进机的性能。从现状来看，大马拉小车设备的方式较为常用，采用半煤巷掘进机，从而有效提高设备的可靠稳定性。国内自上世纪60年代起，加大了对悬臂式掘进机的研究应用力度，当时小功率掘进机居多，多为30KW―50KW，且基本处于试验阶段。随着煤矿机械化水平的提升，到了80年代，开始引进S―100、AM50等型式的掘进机，并结合国内实际情况研究属于自己的掘进设备。直至今日硕果颇丰，型式、技术、数量均呈现出明显的上升趋势。
现代化掘进机有科学的设计，适应力和破岩能力强，生产能力较大；机身稳定性高、中心偏低，装载机构由液压马达驱动；液压系统结构简单可靠，因设置有自动加油装置，提高了系统安全性；为实现安全的履带行走，采用无支重轮履带行走机构和履带导向轮黄油缸张紧装置；在电气方面使用PLC控制装置。
1.2 掘锚机组掘锚一体化掘金技术
为适应新形势下的煤矿采掘要求，掘进设备不断更新，对悬臂式掘进机以及连续采煤机加以改进，便发展成为掘锚机组掘锚一体化设备。该机型集掘进和支护功能于一体，可节约两者换位作业时间，有效提高了开采效率。按照作业方式的不同，可将掘锚机组分为两种：（1）先截割后支护的机组，如12CM15-15DDVG掘锚机组；（2）掘锚作业同时开展的机组，如ABM20机组。以ABM20机组为例，在割煤滚筒及装运机构向前割煤推进时，锚杆钻机同时向顶板测帮打眼按照锚杆，然后与割煤运载装置随着行走机构同步移动。
悬臂式掘进机机载锚杆钻机是另一种掘锚一体化设备，主要是为了解决掘进机与顶板支护间存在的矛盾。国内在此方面有专门研究，但设计时忽略了锚杆机配置问题，所以和国外的掘锚机区别很大。总的来说，煤巷掘进时经常需要锚杆支护，掘锚机组在此情况下较为适用，可减少劳动量，不但巷道成型好，而且速度快、效率高。
1.3 全液压钻车配侧卸装岩机岩巷高效掘进技术
以上两种方法主要用于煤巷掘进，在此介绍一种岩巷掘进技术。从当前来看，钻爆法是主要的施工方法，如CMJ17履带式全液压钻车配ZC-3履带式侧卸装岩机，在岩巷掘进中具有诸多优势。该技术凿岩、装岩速度较快，在一些大断面岩巷中，1h内可完成70～80个炮眼的钻凿，而另一中气腿式凿岩机完成同等工作量需要3h。与一般的耙斗装岩机相比，侧卸装岩机的速度可提升2倍。因劳动量较小，作业人数也有所减少；其定炮、起爆、支护均是一次性完成，整体性较好。另外，选择使用CMJ17履带式全液压钻车，因为该型钻车采用双臂凿岩的方式，效率颇高；机身设计合理，灵活性强，且稳定性好；因采用模块式结构，方便安装拆卸，噪声较少；采用先进的液压系统。
2 煤矿锚杆支护技术
为达到高效高产的目的，除了上述掘进技术，还需不断完善支护技术。巷道支护是地下煤矿安全开采的关键，在长期发展中，支护技术不断更新改进，支护材料也由最初的木材、砌碹、型钢演变至当前的锚杆支护。国内的锚杆支护技术开始于上世纪50年代，当时以钢丝绳砂浆锚杆、机械锚固锚为主，均属于被动支护，强度和硬度较低，若地质较为简单，这些技术非常适用。可一旦地质变得复杂，这些技术很难起到实际作用。经不断探索，并引进国外先进技术，高强度的锚杆支护渐渐流行，得到了广泛应用。
锚杆支护在当前煤矿巷道中应用最为广泛，通过提高岩体强度和粘聚力，可有效解决巷道围岩张裂、滑移的问题。同时，在开采中还逐渐形成了“三高一低”的支护理念，对支护的刚度、强度、可靠性以及支护密度尤为重视，使得掘进效率大幅提升。国内多数煤矿都采用的是锚杆支护技术，并形成了一套系统化的锚杆支护成套技术，同时制定了相应的技术标准和制度，以推动该技术进一步发展。
3 综掘机在煤矿巷道中的实际应用分析
3.1 实例分析
某煤矿企业年生产能力为650万吨，A综掘作业面赋存稳定，工作面走向长度约为1200m，煤层厚度为1.6～2.5m，倾角在2°―21°之间。巷道水文地质条件简单，最大涌水量为13.5m3/h。为提高掘进速度，采用EBZ-100型综掘机进行作业。另有SDJ-650型胶带输送机、SGW―40T刮板运输机，以及气动锚杆、激光指向仪等设备。
3.2 施工过程
大致流程为：先做好施工准备工作，然后开机割煤运煤；做好支护工作，包括临时和永久性支护；最后是清理验收工作。
掘进一个循环后，开始下一个循环的支护工作，然后急需掘进。在掘进40m时，延长装载机和皮带，准备下一个大循环生产。为提高割煤的准确性，可使用激光指向仪导向，割入1.5m左右时，巷道断面一次成形。操作人员先调整截割头，使其直径与割煤深度一致，然后由上而下进行切割；割至底部，向后稍微移动机身，确保底板割平，同时将余煤装载完。而后做好支护工作，准备下一个循环。其支护形式采用锚网支护，断面为矩形状，锚网高2.4m、宽3.8m的，锚杆为Φ20mmL2000mm的圆钢锚杆，间排距设为600×600mm，顶板、上帮和下帮布置的锚杆数量依次为8根、5根、6根。此外，为确保安全施工，还采取了一些列措施，如电气系统合理布置；掘进机装设有紧急停止按钮；遵循正确的截割原则等。
使用该型综掘机，效率大幅提升，综合平均单进380m/月，与炮采工艺相比，避免了因振动引起的顶板松动，安全性更高。而且可节约许多人力劳动，有利于缩短循环时间。
4 结束语
煤矿开采工作极为重要，地下开采是当前的主要形式，但较为复杂，且难度还在增加。为实现高效安全高产，必须提高掘进速度和支护技术。综掘机的应用在此方面具有很多优势，在实际施工中应严格按照要求进行每一步操作，并不断完善其掘进和支护技术。
参考文献：
[1]王俊杰，吴瑞，卢雨，肖艳.综掘机快速掘金技术在中泰公司的应用[J].煤矿现代化，2010（3）.
[2]邱照辉.岩石巷道机械化高效掘进技术研究[J].科技与企业，2012 （18）.
[3]赵逢进.煤矿巷道掘金技术的发展现状及趋势[J].建材与装饰，2013 （39）.
[4]韩爱党.煤矿井下岩巷高效掘进技术探讨[J].科技资讯，2012（11）.