煤矿掘进新技术的现状与发展趋势

张辉

【摘 要】煤炭資源的开采在中国经济发展中起到了重要推动作用，国内煤炭需求量逐步提升的情况下，针对煤矿开采技术的研究也在不断深入，一些现代化、自动化采煤综合机械已经逐步应用于煤矿生产中，但是对于一些储藏于地质环境较为复杂煤层来说，由于采掘技术条件的限制，仍然不能够实现稳定、高效采掘的目的。对于煤炭产业来说，采掘技术的高低直接关系着煤矿生产效率的提高。因而对于煤矿开采过程中掘进技术的研发，对于推动新型煤矿采掘技术的应用创新及提高煤矿的工作效率和安全防护具有重要的意义。

【关键词】煤矿掘进；现状；发展趋势

引言

由于我国的能源结构以煤为主，煤炭是电力行业的主要燃料，因此在未来很长的一段时间内煤炭仍会在我国的经济发展中占据重要的地位。此外，随着煤化工技术的不断发展，煤炭已经不仅仅作为燃料来使用，而是成为很多工业产品的重要原料。但我国煤炭开采效率一直很低，大大增加了掘进成本。在这种背景下，煤炭采掘业需要不断改进掘进技术，积极发展高效掘进技术，提高采掘效率，最终促进煤炭产量的提高。

一、煤矿掘进技术现状

1、煤巷高效掘进技术

上世纪末，我国改革了矿井的巷道布置方式，使得煤巷比例则是不断提高，如今，煤矿掘进巷道的7成都是煤巷。煤巷高效掘进主要有三种方式：一是悬臂式掘进机+单体锚杆钻机；二是连续采煤机+锚杆钻机；三是掘锚一体化机组。

（1）煤巷综合机械化掘进

煤巷综合机械化掘进，即为悬臂式掘进机和单机锚杆钻机的配套作业线。其中，悬臂式掘进机对掘进的工效起到关键作用。二十世纪60-70年代开始，我国从国外引进先进的掘进机并尝试仿制。现今，对于截割功率在50-350kW、机重在18-135t的系列掘进机，我国已经具备了自主研发能力。我国的煤巷掘进机以液压马达来驱动转载机构，生产能力较大，工作的稳定性较好；在电气系统方面，采用PLC控制的方法，可靠性较高。

（2）连续采煤机与锚杆钻车配套作业线

该方式集采煤、装运、行走为一体。其中，最主要的掘进机械是连续采煤机，这种采煤机具有大截割宽度和综合化掘采功能，适用于多巷或者双巷快速掘进和短壁的开采。

（3）掘锚一体化掘进

掘锚机组的发展主要分为两种方式，一种是在悬臂式掘进机的基础上发展起来的悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机；另一种则是在连续采煤机的基础上发展起来的以连续采煤机为基础的掘锚机组。掘锚机组的优点主要是适用于高产高效矿井煤巷高效掘进。我国现有的掘锚机组数量有限，主要还处于研制发展阶段。掘锚机组是目前国际上最尖端的煤矿掘进技术之一，它能够适应锚杆支护技术的发展，拥有掘进技术和支护技术结合的优势，大大提高了作业效率。

2、半煤岩巷高效掘进技术现状

半煤岩巷道，也是我国煤矿掘进的一大重点。一般来说半煤岩巷道的掘进过程中，岩石的面积占掘进断面中的两到八成。半煤岩悬臂式掘进机机械化作业线在我国的半煤岩巷的掘进中采用较多，主要使用的机型为中型和重型掘进机，要求机重在35t以上。现在，半煤岩掘进机的主流机型为：EBJ-120TP、EBZ160TY、EBZ220TY、S200A、EBZ160及EBZ200等几种。

3、岩巷高效掘进技术现状

目前，钻爆法在我国的岩巷施工过程中占有主体地位，主要使用的是重型悬臂式掘进机，我国曾先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3型等重型悬臂式掘进机。其中，AHM105重型掘进机截割功率300kW，适应f=12岩石。更适应复杂的地质条件，MK3重型掘进机则是对巷道超挖控制较为实用。岩巷的施工工艺大致可以分为四种，以下主要探讨气腿式凿岩机+耙斗式或铲斗式装岩机作业线以及全液压钻车+侧卸装岩机作业线。

（1）气腿式凿岩机+耙斗式或铲斗式装岩机作业线

气腿式凿岩机配耙斗式或铲斗式装岩机作业线在我国的应用最为普遍，气腿式凿岩机使用方便，有部分时间可与装岩平行作业。该作业线具有以下特点：①拥有价格竞争力强，初

期投入小；②生产率高，实际可达到30～40m3/h；③工艺性良好，可多台钻同时工作，且不受断面大小影响，打眼、装岩两道工序可平行作业。

（2）全液压钻车+侧卸装岩机作业线

在全液压钻车配侧卸装岩机作业线中，尤其以MJ17履带式全液压钻车和ZCD60R履带式侧卸装岩机的配合效果最为优异。主要具有这样3个特点：①劳动强度低，安全可靠。首先不必人为进入掘进工作面，其次侧卸装岩机代替耙斗装岩机装矸，避免了众多不安全因素；②掘进效率高，凿岩和装岩速度快；③巷道成形好，实现了一次钻眼、一次定炮、一次起爆、一次支护。

二、煤矿掘进新技术的发展趋势

1、煤矿掘进自动化技术的发展

基于对掘锚技术的研究，当前在煤矿掘进技术更加趋向技术的融合及掘进设备功能的集成，在煤矿掘进设备中大量应用计算机技术、电气控制技术、PLC控制技术、通信技术必然会成为未来煤矿掘进技术发展的主要趋势。当前，通过计算机断面控制盒遥控系统，煤矿掘进过程中基本上实现了方向监控、全功能遥控、智能监测预报、故障诊断记忆等自动化功能，同时在掘进机运行过程中能够实现掘进机的自主定位、自动截割、自动纠偏。

2、功能化的方向发展

随着掘锚一体化技术研究的深入，多功能集成化的掘进技术不仅仅能够实现掘进与锚杆支护的平行作业，同时也会实现设备的自动维护、生产环境的净化、故障自动检测等，如在掘进机上机载锚钻系统、机载临时支护系统、机载除尘系统、机载智能测控系统等，这些功能的基础，将会大大提高单机成巷速度，同时也能够促使一些掘进技术中的机械配套作业方式更为灵活、多变，如在掘进机后配套桥式带式转载机上，可加载伸缩式带式转载机，这样就可以解决掘进机后配矿车转载运输的问题，促使其能够应对一些较为复杂的煤矿开采环境。

3、加强掘进设备的适应性

掘进机在煤矿掘进中起着重要作用，其适应能力直接影响着煤矿掘进的效率及掘进成本，因此，在加强对现有设备的改革与强化，如开发新型截割方式及硬度较高的硬岩截齿，进而能够让掘进机适应复杂硬岩地质。同时，掘进机的适应能力也包括在不同岩石掘进中的巷道、断面底板比、压研磨强度等方面的适应能力和适应范围将不断提高。

结束语

综上所述，煤炭产业的持续化发展需要依赖于高科技的开采设备，因而还应该进一步加大对新型煤矿开采设备的研究与推广，从而提高煤矿开采效率。当前，借助于科学技术快速发展的利好形势，煤矿掘进技术的研究方向应该重点以解决煤炭开采问题为主，加强对开采作业的实际情况进行分析，进一步对设备进行改良，提高掘进设备的质量及适应能力。

参考文献：

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