掘进机械发展现状及应对措施探讨

陈亮 党齐乾 李四敏 米振涛

摘要：掘进机械对于我国的矿类产业有着非常重要的作用。资源的开采却由于地理環境以及多种因素受到了极大的制约，并且地下资源的开采环境随着开采也会产生不同的变化，导致地下的土层松软等问题的出现，增大了开采难度。所以相关部门以及施工企业需要深入分析掘进机械以及掘进技术的发展现状，积极寻找相应的应对措施，促进掘进机械与技术的不断发展。

Abstract： Tunneling machinery plays a very important role in China's mining industry. However， the exploitation of resources is greatly restricted by geographical environment and various factors， and the exploitation environment of underground resources will also change with the exploitation， which leads to problems such as soft underground soil layer and increases the difficulty of exploitation. Therefore， relevant departments and construction enterprises need to deeply analyze the development status of tunneling machinery and tunneling technology， and actively seek corresponding countermeasures to promote the continuous development of tunneling machinery and technology.

关键词：掘进机械;发展现状;应对措施

Key words： tunneling machinery;development status;countermeasures

中图分类号：TD421.5                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）02-0163-02

1  掘进机械的相关类型

1.1 综合的机械化掘进

综合机械化掘进是近些年来发展起来的非常有助于巷道掘进发展的一种掘进方式，这种掘进方式普遍运用在大型或者中型的煤矿开采中，其中主要依靠的机械有转载机、刮板运送机以及悬臂式掘进机等。其中悬臂式掘进机是进行综合机械化掘进的最主要的机械设备，具有非常突出的作用。但是综合机械化掘进的工艺较为繁琐复杂，并且掘进与支护工作不能够同时进行，后期的支护机械化程度低，会耗费较大的劳动力，并且后期的运输方式也较为落后，辅助的作业强度也较大，工作效率较低。

1.2 连续采煤机掘进

连续采煤机掘进对于地质构造以及煤炭等资源的储存条件要求较高，辅助的机械设备有连续采煤机、锚杆钻车、铲车等，运用连续采煤机进行掘进可以实行多巷道环境下掘进，速度较快，产量较高，并且掘进作业可以与支护作业同时进行，具有较高的效率。但是由于对环境的要求较高会限制它的应用范围。

1.3 掘锚一体化掘进

掘锚一体化掘进技术是在悬臂式掘进机与连续采煤机这两种我国煤矿巷道挖掘中最为重要的两种掘进机械的基础上研发出的新型掘进机械，可以让掘进与支护同时进行。掘锚一体化掘进的核心技术设备是掘锚机，运输一般采用桥式转载机、梭车以及破碎转载机等。掘锚一体化掘进主要应用于一些顶板不稳定、无法采用悬臂式掘进机以及连续采煤机进行快速掘进的大型矿井的单巷掘进[3]。

2  掘进机械存在的问题

2.1 许多机械的稳定性以及适应性较差

在进行煤矿巷道的掘进工作过程中，许多煤矿巷道的环境较为复杂，部分机械不能够很好地适应不同的掘进环境，导致掘进机不能够正常的进行工作，在工作过程中甚至会出现滑齿、脱落甚至电机烧损等现象发生。

2.2 机械无法进行自动注油

在煤矿掘进机械的作业过程中，油是必不可少的润滑剂与冷却液。在掘进机进行工作作业的过程中，零部件之间的相互磨损会消耗油，并且工作机随着作业发热也会导致油的挥发，损耗掘进机中的油，因此在掘进机进行作业的过程中要及时进行注油补充。但是许多掘进机械不能够进行自动化注油，而人工注油程序较为繁琐，并且矿井内的环境较差，使人工注油容易产生问题[2]。

2.3 掘进作业粉尘大除尘效果差

在掘进机在矿井内进行掘进作业的过程中，会产生大量的粉尘煤粉，漂浮在空中，阻碍工作人员的视线，而粉尘大量的吸入工作人员的体内对于工作人员的身体健康会造成较大影响。并且矿井中属于相对封闭的环境，煤粉的聚集还容易引发爆炸，后果严重。部分企业在掘进机工作过程中配置了高压高射程的雾化喷射器并辅助相应的防尘网罩进行粉尘煤粉的捕捉，但是效果不尽如人意。

2.4 运输链带容易松动且工作效率低

在掘进机的作业过程中，由于掘进工作会产生较大的冲击，掘进机械容易受到冲击荷的影响，常会引发运输链带松动的现象，导致跳链、锻炼等问题的发生。并且绝大部分掘进机械的前部中部以及后部的装载系统、运输结构以及整体的驱动机构采用的都是液压马达，而液压马达主要以液压传动为主，系统本身具有一定的局限性，就会导致掘进机械的工作效率低下[2]。

2.5 没有完善的后配套系统

掘进工作没有形成较為完善的高效掘进工作系统，使掘进工作中的掘进、锚护以及运输发展不平衡，影响了掘进工作效率，并且后配套系统效率较为低下，特别是掘锚机的后配套系统效率低，就会制约掘锚机作用与能力的发挥，影响到掘锚一体化技术的发展变化。掘进机械之间的关联性不强，设备也没有形成成套的系统，通讯、监控等功能的作用没有充分的发挥出来，不能够集中地控制相关设备以及设备工作人员，每个设备的操作人员都需要另外的单另的单独配备。并且设备的智能化程度以及机械化程度较低，需要耗费大量的人力物力进行掘进工作，效率低，伤亡大，使掘进工作的进度较慢。

3  掘进机械的发展对策

3.1 对掘进机械不断进行机械化改进

①针对掘进机械的稳定性与适应性差的问题，相关部门与施工企业要积极地进行相关掘进机械与技术的研发，根据不同掘进机械的优点以及缺点，不断地提升掘进机械的稳定性，结合不同环境不同地质下的掘进环境情况提升掘进器械的适应能力，并提升不同掘进机械的适用范围。其中要降低掘进机械的高度与质心，而履带是掘进机械接触地面的重要部分，因此还需要加宽掘进机械的履带宽度，让掘进机械的作业更加的稳定，并且要通过不同的履带板的设计，来增强掘进机械对于不同地质环境的适应，满足掘进机械多样的作业需求。除此之外还需要加强掘进器械切割部分的技术研究，通过更加锋利坚硬的切割材料，提升掘进器械的切割能力，从而提升掘进效率。

②提升掘进机械的科技化水平。掘进机械在矿井下进行掘进作业的过程中存在非常多的危险因素，随时可能会因为地质水质原因以及掘进等原因出现安全事故，而机械作业就需要对机械进行维护与注油，但是人工进行会由于环境以及人为因素增加出现问题的几率。因此相关部门与企业需要不断地吸引高新科技人才，结合当今的时代发展与科技发展，研究掘进机械的科技化机械化水平，实现掘进机械的智能化，研究相关的自动注油系统以及相关自检模式，减少人工进行机械的注油等维护措施，降低人为因素对机械施工的影响。同时要研发有效的机械除尘装置，在进行掘进工作的同时，降低空气中粉尘煤粉含量，并在煤巷环境中设置除尘装置，尽最大可能为矿井中的工作人员提供一个安全的环境，减少煤粉粉尘对于人体的伤害，并且施工人员一定要做好相应的防护措施，佩戴好矿井专用的口罩，保护自己的人身安全。除此之外应该加强掘进工作的智能化无人化进程。

3.2 掘进机械的发展具体方向

①为掘进机械安装自动定位系统与相应的导向系统，借助电子罗盘、导向仪、陀螺仪等设备，让掘进机械在巷道的作业过程中能够清晰的找到自己的定位，并检测自身位姿以及行走的方向，并能够及时的进行调整改变，使掘进的方向与巷道的设计相关数据相符，从而降低掘进方向偏离的情况，提升掘进的效率与速度，为全自动的掘进机械的设计研发奠定基础。

②为掘进机械安装煤岩特性智能识别技术，使掘进器械在进行掘进过程中能够通过煤岩特性智能识别技术增强对于不同的煤岩特性的识别，从而降低掘进过程中由于不同岩石地质特性而造成的危险因素，增加掘进安全性，并及时的发现煤炭资源，这一技术是提高掘进无人化智能体系的建设的关键技术。目前的煤岩识别技术主要有根据煤层厚度原理射线识别以及雷达射线法等，还有根据煤层表面检测的激光探测红外测温等技术。

③煤岩的自适应切割技术，这一技术主要就是指掘进机械在自动定位导向技术的基础下确定了掘进机械的三维坐标之后，根据煤岩的特性自主的选择与之相对应的切割技术进行煤岩的切割，而整个切割流程都会根据煤岩的特性进行切割轨迹、截割转速以及截割臂的摆动速度的调整。

④掘锚机的智能感知诊断技术，煤井下的环境复杂多变，而掘进机械在作业过程中容易产生相应的机械问题从而发生相应的故障，但是故障类型多种多样，具有随机性盲测性的特点，而故障的维修诊断方式普遍是通过人工进行判断评估观察的，具有一定的盲目性以及延迟与不确定性，会影响诊断结果的客观性，导致诊断与维修存在一定的偏差。而智能感知诊断技术就可以通过在线检测以及故障预报进行故障的诊断与维修，降低失误率，提升诊断效率。

⑤在掘进机械进行掘进工程的作业过程中，可以通过智能锚护技术提升掘进速度与效率。巷道的支护是掘进过程中非常重要的环节，但是随着掘进机械的不断进步，掘进速度不断加快，巷道的支护速度逐渐跟不上掘进速度，导致掘进速度与巷道支护之间的矛盾逐步加深。因此提升巷道支护的速度与效率非常的重要，采用智能锚护技术，积极地研发全自动钻架以及自动锚杆钻车，实现锚杆支护作业工序的自动化，减少人工的参与，提升巷道支护的速度与效率，最终实现锚杆支护的无人化，帮助促进掘进系统的整体智能化建设[4]。

⑥输送带以及辅助工序的自动化

快速掘进系统中的输送带是进行输送的主要方式，但是输送机在实际的运行过程中存在一定的问题，转弯时张力大输送带容易跑偏并且输送带的磨损程度较为严重，导致输送带的使用寿命较低。因此要采用多点驱动技术，减小转弯张力对于输送带的影响，并对输送带进行自动化控制，结合输送的实际情况确定驱动点以及输送带的松紧程度，延长输送带的使用寿命。并且要解决掘进与辅助工序之间的矛盾。实现辅助工序的机械化与自动化，缩短辅助工序的时间，减少人力辅助，提升效率，逐步实现辅助工序与掘进工程同时进行。

4  结束语

加强掘进机械的发展现状的分析与研究，及时的找到其中的问题所在，并根据存在的问题积极的寻找有针对性的应对措施，从而不断的促进我国掘进技术的发展与创新，实现掘进工作的机械化与智能化，逐步提升掘进工作的工作质量以及工作的安全稳定性。

参考文献：

[1]张燕红.浅析煤矿掘进工程中的矿山掘进机械化作业[J].能源与节能，2018（8）：183-184.

[2]刘根民，杨保健.煤矿掘进机的机械化发展与展望[J].装备机械，2019（2）：62-64.

[3]刘喜全.煤矿巷道掘进技术质量的现状与发展[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（16）：209-210.

[4]张东宝.煤巷智能快速掘进技术发展现状与关键技术[J].煤炭工程，2018，50（5）：56-59.