剖析煤矿井下采掘和支护的机械设施

摘 要：煤矿井下采掘作业的安全性一向是一个备受关注的话题，对井下采掘工作起到决定性作用的是井下的支护结构以及支护方式。本文从大断面煤矿的支护技术研究着手进行分析，随后通过对采掘用到的机械设备以及几种支护方式两个方面对煤矿井下采掘与支护设施进行了研究。

关键词：煤矿井下采掘；支护设备；机械设备

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.077

0 前言

煤矿井下的工作所用到的工具一般都是钻孔与凿岩用到的机械设备，这些共有能够用在煤矿井下的采掘、煤岩层的加固、瓦斯抽放以及防灭火用注浆孔等小直径的工程。但是如果煤矿的煤岩深度过深，也就是在超过五百万米的情况下，通常运用的井下采掘技术是煤岩孔钻凿技术。此外，井下采掘工作具有一定的危险性，为了加强井下采掘工作的安全性，且增加其采掘效率以及减轻工作强度，就需要在井下加设一定的支护设备。目前，煤矿井下用到的钻孔和凿岩器械已经成为我国煤矿工作用到的代表性工具。

1 大断面煤矿的支护技术研究

在目前的煤矿采掘工作中仍然存在许多问题，相关制度规范不完善，比如挖掘进度缓慢、支护理论不完善、支护费用过高且使用效果较差、作业连续性与安全性得不到保障等等，这些问题也已经成为复合顶板大断面巷道快速掘进的一大阻碍，缺乏安全性较高的锚杆钻桩设备也是制约煤矿巷道工作进度的一个难题，因此，应当加快关于大断面巷道支护试验的研究速度与快速掘进配套设备的开发[1]。在煤矿井下的工作中，安全性是首要问题，任何井下工作都需要遵循安全、经济以及高效三大原则，在作业中还应当充分运用高新技术，比如理论计算、FLAC3D数值模拟分析、大尺度三维相似模拟实验、井下现场监测等等手段保证工作的快速且安全的进行。此外，在相关理论方面，应当对复合顶板大断面巷道锚杆-锚索一体化承载的支护原理进行深入研究，探讨与之相关的支护参数计算程序，以便煤矿管理单位较为便捷的获得大断面巷道在挖掘过程中的影响周期以及回采期围岩应力应变分布、塑性区范围、围岩变形破坏规律等等信息，在其基础上对井下工作进行管理，进一步保证其安全经济、有条不紊的进行。

目前我国煤矿井下工作相关部门已经开发研制除了新型的锚杆机等钻锚系列设备以及其配套使用的技术、工具，获得了国家20多项专利。且这些研究成果一经使用都取得了非常显著的成效，加快的作业速度同时提升了井下作业的安全性。

2 煤矿井下采掘与支护相关设备研究

钻孔以及凿岩机械设备设施在煤矿井下工作中是必须用到的工具，煤矿管理层以及相关技术开发部门必须重视其发展与创新，用认真的态度分析这些工作之前存在的问题以及未来改进空间，运用国内外高新技术，努力对钻孔与凿岩设备的机械化水平进行加强，在保障井下工作安全的基础上，尽力提升其工作速率，不断促进我国煤矿井下采掘以及支护设备的发展[2]。

2.1 煤矿井下采掘用到的机械设备研究

目前我国煤矿井下采掘工作应用最多的技术是机电一体化技术，其是一种自动诊断与自动报警的技术，而机电一体化中运用到的最关键的设备就是微电脑。微电脑是一种自动变速器，它能够对输送机、采煤机等设备进行有效控制，还能够根据井下的负荷变化而改变传动系的传动，从而达到改变功率的目标。这些方面的表现都是根据电动机的功率来实现能耗的降低，使成本得到降低，保证了井下工作设备与作业人员作业的安全性与稳定性。此外，对微电脑的控制还能够采用无人操作的方式，这方面的作用主要体现在某危险地带其可以进行独自作业，在无法人工操作的时候实现自动操作。微电脑还具有一个优点就是在进行无人操作的时候，只需要对其进行简单的变成就能够实现。

井下工作所用的机械设备很容易受到井下煤尘以及石块等物质的影响，加速其损坏，这就在无形中增加的作业成本，但在这种恶劣条件下，微电脑控制体系能够满足井下作业的需要。另一方面，微电脑除了能够在井下条件恶劣的情况实现无人操作，还能够较为稳定可靠的进行作业。在煤矿井下采掘工作中能够影响到工作进度与安全性的因素很多，因此相关企业与部门应当着手与提升其机械设备的自动化程度，尽量减少作业危险，是煤炭企业得到良好健康的发展[3]。

2.2 掘进工作面顶板支护方式

在煤矿井下工作中，支护方式以及支护设备非常多，但是其可靠性与安全性大多得不到保证，因此相关企业在对支护方式以及支护设备设施的选择中一定要慎之又慎。下面简单介绍几种支护方式以及支护设备：砌碹支护方式，这是在支护方式中最为有利的一种支护形式，它是利用砖石砌起来的井下巷道二次永久支护，混凝土衬砌也属于砌碹支护的一种；棚式支护是煤矿准备巷道与回采巷道中常见的支护方式；锚杆支护，锚杆支护是目前煤矿井下采掘工作中运用较多的一种支护方式，锚杆支护具有很多种类，只要包括了金属楔缝式锚杆、金属倒楔式锚杆、树脂锚杆、钢筋锚杆、木锚杆以及竹锚杆等等。锚杆支护是一种刚刚运用到井下采掘工作不久的一种新型支护方式，其具有掘进断面小、工艺简单、有利于降低施工成本以及有利于一次成巷等等特点，还能够加快井下作业随度，能够紧跟工作面支护。

3 结束语

近年来我国煤矿井下作业发展的速度越来越快，相关设备设施的投入成本也在不断增加，井下工作用到的机械设备已经处于一个更新换代的时期。支护的机械设施在煤矿的采掘过程具有非常重要的地位，其能够保证井下采掘工作安全稳定进行。目前随着相关井下采掘技术的发展，对机械设备的要求也在不断提高，井下工作机械设备以及支护的机械设备将会逐渐转变，会更加专业化，微电脑的运用也会更加广泛，对设备设施的管理工作也是非常重要的问题。

参考文献：

[1]李学来.我国矿山安全生产技术支撑体系建设探讨[J].煤炭学报，2013（05）：98.

[2]谢良魁.论煤矿井下采掘与支护的机械设施[J].机械与自动化，2013（02）：132.

[3]张佳同.钻孔与凿岩机械设备的标准化要求[J].中国科学报，2013（04）：46-47.

作者简介：陈广巫（1974-），男，福建龙岩人，助理工程师，研究方向：矿山采掘管理。