煤矿机械化快速掘进工艺及提高掘进质量的技术要点

◎刘学雷

引言

随着我国经济稳中有进地发展，当前社会人民生活水平和质量都有了一定的提升，人们对能源提出了更高的要求，这就使得现代化能源企业在能源生产的过程中需要将标准和要求进一步提升。我国当前的主要能源来源于煤炭，通过研究煤矿采煤技术，能够让煤矿采集和生产过程中更加安全，提高煤矿采集的质量和效率。煤矿生产的环境非常特殊，为了保证在煤炭采集过程中的安全，相关工作人员必须加大研究力度，运用相关的技术，对可能发生的危险制定应对措施，使得采煤工作安全管理体系更加完善。通过提高煤矿开采和生产的相关技术，采矿的过程更加安全，避免采矿不当造成的危险，让整个煤矿生产安全性得到提升，进一步实现绿色开采。通过应用煤炭绿色开采技术，加强煤炭开采安全管理，能够让煤炭行业实现更好的发展。

一、综合机械化掘进技术的必要性

中国每年需要消耗的煤炭资源数量都是极为庞大的，并且能够生产出大量的矿产资源，是我国获得经济收益的重要途径，也是社会各界顺利生产所需要利用到的重要基本能源。煤炭资源的利用和开采将会直接影响到我国经济建设工作发展的进程，让我国能够在世界上占据重要的发展地位。为了可以让煤矿资源的开采工作具备更高的效率，先进掘进机技术的使用是极为重要的，相关技术人员也应该积极使用最为先进的发展眼光，让整个行业都能够焕然一新，切实提升自动化生产水平，让煤炭资源的转换效率更高，进而创设出更多的经济利润。工作人员应该应用更加先进的科学技术，综合考虑外界环境的因素和内部条件的影响，这样才能够制定出更加完善的工作计划，在使用挖掘技术的时候才能够做到游刃有余，让采矿工作在实施的时候能够具备更高的质量，让所有工作程序都能够在更加安全稳定的环境中顺利进行。这对于煤矿行业而言是极为重要的，能够让其拥有更广阔的发展前景，并且可以为社会创造更多的经济收益。

二、巷道机械化掘进工艺发展现状

经过多年的发展，巷道机械化掘进工艺得到了快速的发展。根据掘进巷道的类型，可以将掘进工艺分为岩巷的综合机械化掘进工艺和煤巷的连续采煤机掘进工艺。这两种工艺采用的设备存在较大的差别，而且效率也存在较大的差别。综合机械化掘进工艺主要采用综掘机、刮板输送机以及车载临时支护装置等，而连续采煤机掘进工艺主要采用的是连续采煤机、梭车以及锚杆机等。连续采煤机掘进工艺在煤巷掘进中效率非常高，通常一个月能掘进几千米，但是不适用于岩巷的掘进；而综合机械化掘进工艺适用于大断面岩巷的掘进，但是掘进的速度远远低于连续采煤机掘进工艺。

三、煤矿综合机械化采煤工艺分析

1.薄煤层综合开采工艺分析。

在煤矿开采的过程中，薄煤层质量会受到地质条件及开采技术的影响，造成开采效率及开采质量不断下降的后果。随着采煤工艺水平的不断提高，煤矿综合机械化趋势明显，能够高效提高采煤强度，在开采存储量较大的薄煤层时引发社会各界的关注。薄煤层厚度较小，储煤含量巨大，拥有较大的开采难度，需要提高综采工艺水平，获得更高的开采产量。强度较大的采煤工具会对薄煤层的结构稳定性产生较大影响，导致煤矿开采效率较低，开采量难以满足实际要求。运用综合机械化开采工艺，能够切实提高煤矿开采过程的安全性与可靠性，不断提高煤矿综采效率。

2.填充开采技术。

在进行煤矿采挖的时候，经常使用填充开采技术。填充开采技术的核心在于填充，最初使用该技术的时候应用石头作为过渡，逐渐发展成为使用不可燃的辅助材料作为填充。在煤矿开采到一定阶段的时候，矿石层会发生一些变化，这使得气蚀和堵塞现象发生的概率提高，对煤矿的稳定性有着很大的威胁，因此需要使用一些材料对采煤的空洞进行填充，让空洞上层结构的安全性得到保障，同时逐渐降低开采工作的压力。采矿工作需要具有恒定的压力以及相容性，保证围岩和侵蚀的稳定性，防止冒落围岩破坏。

3.短壁综合开采工艺分析。

在回采巷道的过程中，运用短壁综合开采工艺能够提高机械化掘进的速度与效率，确保在综采工作面的上部和下部快速完成作业。短壁综合开采工艺的应用范围十分广泛，机动性较灵活，运用采掘合一的方式完成开采。通过回收部分不规则的煤柱及块煤，能够有效解决工作面张紧程度高、采掘比例不协调的问题。在开采中厚煤层及缓倾斜煤层时具有十分显著的开采效果，引起了煤矿开采界的关注。中小型煤矿生产过程中需要积极引入该综采工艺，推动煤矿开采计划的顺利实施。在实际开采之前，可以科学完成规划工作，合理规划煤炭资源，创造出良好的煤矿开采环境，为后续施工建设的顺利完成奠定强有力的基础，有效提高施工质量，降低人身安全事故发生的概率，切实提高煤矿生产过程的整体效率。

4.缓倾斜煤层开采技术。

缓倾斜煤层技术是针对薄煤层和厚煤层使用的开采技术原理。采用一次性采煤的方法能够加强对顶板的保护。使用新技术减缓煤层的时候，必须要对支撑结构的强度进行加强，使其满足相关的标准，防止支架出现倾斜。缓倾斜煤层开采技术的支撑结构经久耐用，能够防止焊接梁的上部被损坏，同时能够防止四根立柱出现变形的情况，这让煤矿开采的可靠性得到进一步的提升，使得结构安全性得到了更好的保障。在使用这种开采技术的时候，一定要注意对采矿机械设备进行正确的管理和使用，在采矿过程中，对影响煤矿开采的因素进行有效的控制，使得煤矿开采的效率得到提升。

四、提升机械化挖掘技术质量的主要途径

1.采用更为智能的监测技术。

使用现代化监测技术对于煤矿行业的发展极为重要，只有使用更加智能化的技术掘进工作才能进展得更加顺利，为掘进技术提供更为先进的辅助作用。综合机械化技术的顺利实施需要使用多种先进技术，这样才能够从根本上提升自动化水平，才能够节约更多的人力资源和物料资源。在使用现代化监测技术的时候，可以有效保证煤矿采掘工作实施的同时，对其各个工作环节的质量进行显著提升，机械设备或者工作程序中一旦出现问题，工作人员也能够在这种技术的支持下在第一时间发掘安全故障出现的位置，并在有限的时间内将所有故障问题顺利完成。比如，当监测工作在实施的时候，需要对切割面的实际尺寸进行测量和监控，这样才能够从根本上保证监控工作的质量，能够对工作面位置情况进行实施监控，还能够对施工现场的开停闭锁情况进行精准控制，并且能够让每个机械设备都保持在更加稳定的状态，让整个工作流程都能够在最为适合的环境中顺利进行。不仅如此，工作面在很多时候还会产生相应的有害气体，监测工作在实施的时候也能够及时察觉到其中产生的各种问题，也可以确定好各个推进工作环节所需要的指标，这样才能够进一步提升掘进机工作的质量。

2.改进巷道的支护工艺。

在巷道掘进过程中，保证支护速度非常重要，可以说，支护速度对巷道的掘进速度起着决定作用。通常情况下，可以采用锚杆或锚索进行支护，不仅支护的效率高，而且支护的强度大，特别是锚杆机的普及，极大地提高了巷道支护的效率。但是锚杆支护只适用于岩层比较完整的情况，而对于岩层比较破碎的情况，还需要其他支护设施。为此，需要改进巷道的支护工艺，使其适用于特殊情况下的支护。目前，经常采用架棚或铺网的方式进行特殊条件下的支护，但是存在着施工速度慢的问题，主要是因为需要运输大量的支护材料和进行长时间的安装作业。针对这种情况，需要研发一种可以快速进行支护作业的支护设备。这种支护设备不仅要便于施工，还要具有很强的可移动性。现在很多掘进机上带有机载临时支护平台，可以满足特殊情况下的需要

3.采煤自动化技术在机械化程度中的有效应用。

采煤自动化技术最早在上个世纪就已经有了广泛应用，并且实现了大幅度的提升，煤矿企业逐步将电气自动化在实际开采过程中的每个环节进行了应用的普及以及尝试。同时自动化水平随之有了进步，但是，从其先进性的角度来看，与国际技术相比还是存在一定的差距。如何在自动化技术中掌握到最高效形式，使整个煤矿的实际开采实现机械化程度的有效提高，成为了煤矿行业始终寻求的重点事业。随着我国改革开放的不断发展，国家应高度重视人才的有效培养以及国际交流人才的不断引进，利用取长补短的形式，才能使技术得到进一步的挖掘。从最初的开采环节、运输以及最后的提升等每个环节展开自动化技术的尝试性研发，保证每个环节的人工操作均可以实现机械化，这就是在机械化程度方面需要对采煤机动化技术进行不断挖掘的关键内容。

4.提高施工工艺水平。

为了提升岩巷掘进的工作效率，对于传统的岩巷掘进工作方法要予以转变，尝试借助新机械设备带来的帮助，融合新的施工技术，根据现场实际情况提高施工工艺水平，提升岩巷掘进工作效率。要保持施工工艺的连续性，让不同的工序能够平行开展施工，并且合理应用先进的机械设备，提升整体的装备水平，保障岩巷掘进的施工速度。（1）使用EBZ260 岩巷掘进机开展出矸、割矸工作，正确实现一次成巷。每1-2m 之间进行循环进尺，每1-2h 进行循环作业。（2）借助EBZ260 岩巷掘进机、带式输送机等相关机械设备，在运输环节进行合理应用，让煤矿的运输实现全方位的机械化，提升运输工作效率。（3）在出完工作面矸石的基础上，要退出EBZ260 岩巷掘进机，并且借助液压锚杆钻车开展后续工作，做好顶帮的支护工作，通过这样的形式更快实现岩巷支护目标，并减少相关工作人员的工作压力。

5.治理煤矿安全隐患。

在煤矿中进行井下作业的时候，可能会受到顶板、瓦斯以及水等多方面环境因素的干扰，使得生产环节中容易出现很多处理不当的情况，这让安全事故隐患出现的概率大幅提升，对井下职工的人身安全产生威胁。因此在进行煤矿采集工作的时候，必须高度重视对隐患的排查工作，对其中任何细小的隐患都应该及时的进行排查和处理，防止出现隐患升级的情况，将安全隐患提前进行控制。除此以外，煤矿企业必须要对规章制度和事故检测的方式进行完善，让安全事故防治的措施更加得到，尤其在煤矿施工挖掘临近含水层、瓦斯超限等危险性较大的情况下，应该制定临时的应对措施，将可能存在的安全隐患进行消除，保障煤矿的开采能够正常的运行。

6.煤矿机械综合运行过程。

煤炭开采是由挖掘"运输等众多彼此紧密联系的环节所构成的复杂过程，再加上煤炭体积较大，因此完成煤炭生产所需的设备也都是大型的，相应的功率消耗也不容小觑！在开采过程中，对设备的反作用力损害非常严重，也就是说用于煤炭生产的设备寿命都比较短！一旦设备损坏，由于体积较大，再加上只能在高功率的电力支持下才能运作，所以一方面需要花费大量时间进行维修，另一方面维修工作也是相当困难！而使用了机电一体化数控技术之后，其能够根据外部环境调整设备状态，使其适应当前施工的操作需要，并能监控和防范内部故障的发生，一定程度上降低机械设备受损的几率，保证机械设备安全灵活地应用。

7.改进掘进设备。

在巷道机械化掘进工艺中，成套的掘进设备是面临的主要问题。目前，中国掘进设备的缺陷包括两个方面：一方面是掘进设备的适用性差，另一方面是掘进设备的可靠性差。为此，需要改进掘进设备。对于掘进设备适用性差的问题，其主要体现在巷道综合机械化掘进工艺上，具体表现为设备的整体性差。也就是说，在巷道掘进过程中，各个工艺不能有效地衔接，导致巷道整体掘进速度较慢。针对这种情况，需要进行深入研究，具体应该做好以下几方面工作：（1）分析各道工序衔接中存在的问题，特别是破岩和支护的衔接，重点要提高掘进机的开机率。（2）提高设备的可移动性。由于机械化设备多是重型设备，保证设备具有较强的可移动性十分关键。（3）强化掘锚一体化的实施。为了做到掘进与支护同步进行，必须要大力推广掘锚一体机。考虑到中国煤矿实际情况的复杂性，应用时需要根据实际情况进行改进，从而达到理想的效果。

五、快速掘进技术在煤矿开采中的应用

随着智能化计算机信息技术的进步，掘进设备与技术也取得突破进展，自动化和智能化逐步提高，大大提高了掘进速度，劳动工效取得了新的突破。但是，由于地域差异及重视程度不同，总体水平还是偏低，不同程度地存在着设备可靠性差、设备配套性差、开机率低，掘进速度慢等弊端，使煤巷快速掘进质量受到一定影响，掘进设备与技术还有待于进一步提高和完善。例如铲车可以不仅可以实现装、运、卸3 种作业功能，铲车还可以完成其他辅助性运输工作，例如运送锚杆、拖运其他设备等。比如积极推广应用掘锚一体化技术，国外，澳大利亚制造的机载锚杆钻机使用效果比较好，我国曾进行过机载锚杆钻机的研究，通过在国产综合掘进机上配置1～2 台机载锚杆钻机实现掘锚一体功能，在保证掘进质量的同时提高掘进工效。

六、结束语

综上所述，煤矿开采技术在实施的时候需要考虑到多个层面的因素，并且需要积极使用到最为适合的掘进技术，这样才能够保证所有工作都在有限的时间内保持较高的质量，并且能够保证工作环境的安全稳定性。在具体使用综合机械技术的时候，工作人员应该重点关注使用配套的支护手段，这样才能够充分结合后续更加复杂的矿井地质情况制定出最具有针对性的施工计划，并且能够确定使用掘进机的具体规格和型号，让支护质量能够得到显著提升。让煤矿生产企业能够长久稳定的发展，获得更为宽广的发展前景。