煤巷综合机械化掘进技术

张书卿

（山西忻州神达能源集团有限公司，山西 忻州 034000）

引言

随着综采技术的提高和采煤工艺的提高，采煤工作走上了良好发展的道路，实现了高产高效的生产，大部分煤炭企业已经走上了集约化、可持续发展的道路。但在高效生产的前提下，采掘接替关系也越来越紧张，暴露出综采开拓方面仍存在不足，需要进一步提高。在现有的条件下，要利用合理的施工技术，进行组织、开采，用科学的施工手段来提高煤巷综合化机械水平，以确保采掘接替关系正常。

1 我国煤巷综合机械化掘进技术发展现状

我国煤巷掘进技术始于20世纪60年代左右开始研究，最开始是以30～50kW 小功率掘进机为主，由于受到环境技术的影响，这些掘进机的开发研究在当时还处于一个试验的阶段。80年代初期受到机械化工业的影响，煤炭机械化程度快速发展，然而由于我国自主研发的机械化设备暂时不能满足工业发展的需要，因此我国从国外引进了较为先进的机械，机型为AM50型和S－100型，这两种机械大幅度推动了综合掘进机械化设备的发展。我国的科研人员也积极研发了适合我国地质的综合机械化掘进设备，经过近30年的研究终于形成了年产超越1 000台的煤巷综合掘进机的加工制造，满足了我国市场的基本需求［1］。至今为止，我国煤巷综合掘进机已经具备了很多的优秀技术条件，从整体而言，设计合理，结构紧凑，改进了机身的设计，相对矮小，将重心有所降低，因此稳定性也就得到了提高。新一代的煤巷综合掘进机的生产能力较大，适应能力较高，能够适应各种复杂的地质环境，设计结构建委简单，工作稳定可靠，易于维护，液压系统可靠性较高，具有工矿检测和故障诊断的功能。

2 综合机械化掘进设备的组成

为了更好地适应我国的地质条件和生产状况，一般使用的综合机械化掘进设备由掘进机、转载机、皮带、锚杆钻机、煤电钻和锚索涨拉器等组成。在我国各个型号的掘进机中，内蒙古第二机械制造总厂工程机械厂生产的EBZ－90型的掘进机切割功率较大，尤其是截割部有两个截割头适合矩形巷道和半煤岩掘进，技术故障较少，结构紧凑，电控比较集中，机后带转载机，利于操作，性价也相对较高。

我国矿井支护采用锚杆、锚索、钢带、金属网联合支护。一般的支护材料规格为锚顶采用20×1 800／2 200mm 的螺纹钢锚杆，配备MSCK2355的锚固剂和100×100×8（mm）成品托片。锚索采用17.8×5 500／7 500（mm）的低松弛钢绞线，每个锚索需要3个MSCK2355锚固剂来锚固，配一个200×200×16（mm）的钢板托片。钢带采用W 型钢带，金属网用10号钢丝编织菱形金属网。

3 综合机械化掘进技术的施工工艺

3.1 施工工艺

煤巷机械化掘进施工前，一定要进入工作面进行设备检查，做好各项开工工作，在启动掘进机时要从巷道中心底部来进行切割，然后左右摆动截割头，从上而下切割，并且在巷道两边各留80mm 厚的煤，按照规定循环的进度完成完整切割装运，其次退出掘进机后切断电源进行敲帮问顶、铺网、上钢的临时支护，人工再将煤帮刷齐、找平，安装顶锚杆，最后进行下一个循环工作［2］。

3.2 截割工艺

在掘进机切割时，要根据巷道围岩的情况和断面大小合理利用截割头的左右摆动和升降。截割的程序选择要根据一般原则做到有利于顶板支护以及开截。对于较均匀的中等硬度煤岩，采取的是由下而上分段摆动截割程序，对于破碎顶板采取的方法再由下而上分段摆动截割，对节理发育软煤则采取下部中心开钻，然后周边刷邦的截割程序。

3.3 支护工艺

在煤巷综合机械化掘进机完成割装运退后要先用长把工具进行敲帮问顶，然后再挂上钢带进行临时支护。掘进机用锚杆钻机打顶部锚杆眼后再进行安装，安装锚杆时先安装中间的锚杆，再用镐将两帮刷齐后通过煤电钻打眼并安装锚杆，然后挂帮网，装托班并拧紧螺母。

4 实现快速掘进

1）通过选择性能优良掘进机来提高设备可靠性。煤炭及部分矿物是掘进机的具体工作对象，在工作时受到的冲击振动较大，加上环境影响，因此需要根据使用条件来选择，标准是5万h。在与国产化和引进技术的合作中，我国的掘进机制造技术已经进入了一个新阶段，开始了自主发展的进程。国产掘进机必须要在液压、电气、元件等选择上进行严格把关，把握质量问题，对国产难以过关的关键元件要采用先进国家的产品，有条件的还要采用嵌装式结构来替代螺栓结构以达到稳定的效果。通过采用模块组装的方式来简化结构，以便机械的组装，能够提高设备的可靠性，得到最终稳定、效率高的特点［3］。

2）现代化技术促进高机电一体化程度。在实现掘进机自动控制操作的过程中，包含推进方向的监控、割断面轮廓尺寸的监控以及切割电机功率自控调节监控。对供电电压测控、电机符合和温度、油温及污染、液压系统油压等进行监控，才能实现掘进机故障诊断以及工程监测质量的提高。通过现代化测控技术，实现对掘进机工矿的检测，并加以完善和改进，达到机电一体化的最终目的，通过这种方式可最大限度实现掘进效果的提高，且有利于不断改进并且完善煤巷的快速掘进技术，最大限度的提高机电一体化的程度。

3）推广锚杆支护，改进运输方式。由于掘进机的配套能力低、设备不完善，再加上煤巷掘进效率低，因此机械没有办法充分发挥作用，巷道掘进系统配套环境多，其中包括运输、支护、降尘、供电供水、通风等，如果单位想要大幅度提高掘进效率，充分发挥出机械化的作用，还需要提高设备的综合配套能力，进一步完善设备。同时还需要加强辅助运输方式的改进，不断提高运输的效率，采用连续运输方式运用在煤岩运输上，在转载环节上，需要完善转载机的功能，以节省转载的时间，达到运输转载效率的提高。

4）利用采用据锚机实现一体化工程。由于在悬臂掘进机上添加压锚杆钻机技术难度大，且目前还难以推广，因此还需要进一步完善，而采用掘锚机组，能够很好地解决掘进工作面在长期范围内所不能解决的掘进问题及支护平行的作业问题，这种方式是对快速掘进技术很大程度的进步和突破。再加上图稿设备的稳定性，能够降低锚杆与工作面距离，利用PLC技术，还能够实现掘进设备理想化快速掘进。

5）选择适宜环境下进行连续采煤机的推广。连续采煤机已经在很多国家实现了广泛的应用，这种采煤机根据自身的特点来引进连续采煤机及配套设备，可以在煤巷的多头掘进上得到应用，并且具有速度快、安全可靠、用人效率高、设备配套简单等特点。通过多次的实践可以证明，采用锚杆支护的配合连续采煤机进行，能够有效实现工作面快速掘进技术的高产和高效。

5 结语

我国矿井随着综合机械化掘进技术的提高，已经在掘进水平上得到了很大的进步，且基本实现掘进技术全面、快速的发展。在科技的不断进步下，掘进机的选择发展方向性更多、发展方向更明晰，不仅是工作效率的提高，也扩大煤巷锚杆使用范围，同时还提高煤巷快速掘进水平，以达到高产的最终目的。随着我国煤巷采掘机械化程度的大幅度提高，再加上矿井挖掘步伐的加快，都促进了煤巷综合机械化掘进技术发展，并且为掘进技术新发展带来了新的机遇，促进了综合机械化设备的普及程度。

［1］张艺，刘世会，综合掘进技术在煤巷快速掘进应用研究［J］.时代报告，2012（3）：10.

［2］潘宏，综合机械化掘进技术在全煤巷的应用［J］.中国科技博览，2012（22）：15－20.

［3］牛利平，煤巷综合机械化掘进技术研究［J］.技术与市场，2014，21（5）：20.

［4］郝利生，煤巷综合机械化掘进技术［J］.价值工程，2012（30）：2－3.