我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展

曹宜峰　龙厚喜　李伟

摘要：煤矿开采过程中的工艺水平、掘进技术和装备，直接关系着煤炭生产企业的经济效益、生产能力和安全问题。为此，大型机械化掘进技术已经成为煤矿企业生产和安全矿井建设过程中重要的技术保障。文章主要针对我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展进行探讨和研究。

关键词：煤矿巷道；掘进技术；煤矿开采；煤机装备

中图分类号：TD263 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0008-02

1 概述

目前，随着国民经济对煤炭的需求不断增长。煤炭产量近几年持续创下历史新高，2012年我国煤炭的开采量达到了36.6亿吨的历史新记录。煤矿开采、运输、掘进等整体技术装备水平广泛应用和提高，极大地提升了我国煤炭的开采能力，为煤炭行业的高效、高产、洁净和安全生产提供了有力保障，为确保我国经济持续快速发展对能源的需求打下了坚实的基础。今后十年时间，我国煤炭机械装备业将迎来发展的黄金期。这主要是由于煤炭机械装备业市场巨大需求的三方面因素，即对已有装备进行更新的需求、新开采煤矿的生产能力需求以及地方中小型煤矿企业技术装备改进的需求。根据国家“十二五”经济发展纲要，预计到2020年我国煤炭开采量将达到35亿吨。煤炭行业新增加投资超过2000亿元；如果按七成属于固定投资、煤矿机械设备业投资按其中五成计算，则新增加的煤矿机械装备投资将达到700亿元；同时技术更新和改造需要的投资为200亿元左右。从这两个方面来看，煤炭机械装备业的市场需求将有900亿元。因此，今后几年，我国煤炭机械装备业两者相加，煤机装备制造业的市场份额将在850～900亿元之间。总体来看，今后一个时期，我国煤机装备制造业前景光明。

我国煤矿开采的主要方式是井下作业，来自井下的原煤产量达到煤炭总产量的九成以上，由此可见提高煤矿井下开采效率对提升煤炭产量意义重大。在我国大型煤矿开采中，综采机械化水平高于综掘机械化水平，煤矿井下采掘技术的不平衡发展限制了煤炭行业的快速发展。综采技术的快速发展严重增加了回采巷道的消耗。因此，提升巷道掘进技术刻不容缓，而推动机械化高效掘进技术快速发展成为巷道掘进技术发展的必然趋势。

2 我国煤矿巷道掘进技术和装备的发展现状

我国煤矿巷道主要掘进技术有以下三种：

2.1 煤矿巷道综合机械化掘进技术和装备

煤矿巷道综合机械化掘进主要由转载机、刮板输送机、悬臂式掘进机、单体锚杆钻机、供电系统以及通风除尘装备等一系列设备组成。我国悬臂式掘进机的应用始于20世纪60年代，经过了引进、吸收消化以及自主研发三个阶段。在20世纪80年代初从国外引进了S-100型和AM50型两种类型的掘进机，通过对这两种机型的应用和改进，极大地提高了我国煤矿巷道综掘机械化技术发展的进程。目前，我国每年生产的掘进机能够达到1000多台，有20多种机型，所有机型已经能够极大地满足我国煤矿生产的需求。为了进一步满足我国煤炭开采的特点，国内研究人员开发出了拥有国际领先水平的EBJ-120TP型巷道掘进机，其先进的性能可以取代国外的机型，目前已有500台该机型投入实际生产当中。这种新型的煤矿巷道掘进机，整体结构合理紧凑；小巧的机身有效降低了整个装备的重心，从而提升了其稳定性；并且该机型破岩能力很强，适应于各种巷道；液压式马达的强大驱动大大提高了整体装备的性能，优化了机身的结构；履带走向机构性能优良；带有故障诊断和工矿检测功能。该机型的先进性能在整个煤炭开采过程中得到了很好的发挥，很大程度上提高了煤矿巷道掘进开采的效率。

2.2 大断面煤矿巷道连续采煤机高效掘进技术和装备

连续采煤机作为一种高效的综合机械化掘进开采设备，能够同时实现大断面落煤、运送作业，适用于井下矩形断面的短壁和双巷或多巷开采，是一种有效提高煤炭开采能力的先进设备。国内该种机型经历了从最开始引进单机，到最后引进成套连续的采煤机。然而，目前国内还没有生产这种设备的企业。当前国内主要有鲁能集团、万利公司和晋神公司等几家大型煤炭企业用着该型连续采煤机。神东矿区在这方面是使用较好的，创下了单日掘进70m以上的新高纪录，居于国内首位。从这些煤矿企业的实际生产情况来看，连续采煤机主要用于长壁工作面顺槽双巷和三巷掘进，能够实现高效快速掘进，而且比悬臂式掘进机开采作业节约成本。这种机械装备的主要缺陷有：对煤层自然条件要求较高，不能单巷掘进。研究人员针对该机型的不足之处正在摸索研究和改进。

2.3 掘锚设备一体化掘进技术和装备

长期以来，开发掘锚联合装备，实现“掘锚一体化”作业，是煤炭行业公认的增加锚杆支护和煤矿巷道掘进速度的重要手段。通过长期的学习和研究以及借鉴国外先进技术和经验，在这方面我国也得到了长足的发展。目前，掘锚机组设备主要有两类：一类是以连续采煤机为形式的掘锚机组；另一类是悬臂式掘进机机载锚杆机形式的掘锚机。掘锚机的原理是将巷道掘进与巷道支护有效地结合起来，以便实现同一台机组设备来完成巷道掘进与巷道支护工作，从而大大提高巷道掘进和巷道支护设备换位作业的效率。掘锚一体化装备机组是国内自主创新项目，是当前国际一流的煤矿巷道掘进开采科研成果。它与以往矿井巷道掘进开采过程中扒装、运输、锚网支护、截割等传统的作业手段不同，而是采取截割落煤和锚网支护同时作业的新方法，优化了开采流程，提高了开采效率，具有速度快、自动化程度高、工效高、人工强度低和可靠性高等优点，在大断面煤矿巷道的掘进开采中特别实用。

3 煤矿巷道掘进技术和装备的发展趋势

3.1 大力发展掘锚一体化技术

目前，世界上很多煤炭生产国家，在煤炭的开采过程中都采用了掘锚一体化技术，它与锚杆钻车循环换位作业和连续采煤机相比，具有快速掘进、有效支护、适应性强的优点。锚杆钻机和连续采煤机的有效结合确定了这种机组良好的作业性能，20世纪末，国外研究人员首先创立了掘锚机组，后经各个国家研究人员的长期摸索研究和改进，大大提高了其性能，出现了单日掘进创历史的新纪录。掘锚一体化掘进技术的优点在于能够有效提升锚杆支护的效果，改善井下采掘作业环境，掘进速度可以提高一半以上，煤矿巷道掘锚一体化的提高是煤矿巷道掘进速度发展的必然趋向，对于提高矿井开采效率以及产量有着十分重要的意义，因此其成为我国努力推广和发展的关键技术。在国内研究过程中，要结合我国地质结构的特征以及我国煤炭开采的特点来研发开采新工艺。同时，掘进机机载锚杆钻机、掘锚机组等相关配套装备也要同步研发。

3.2 大力推广大断面多巷道掘进连续采煤机

连续采煤机多巷道掘进技术是国内外比较成熟的一项技术，国内在作业面顺槽操作中也取得了很好的成绩，而且刷新了国内多项最高进尺记录，是一项急需广泛推广的重要技术，目前国内连续采煤机以每年15台的速度递增，从开采情况来看，仍需大力推广。其采掘合一，是多巷道掘进开采的首选技术。对于掘进开采深度不大于500米的巷道，如果煤柱特性稳定，可以结合煤矿实际情况采取房柱式的开采模式。

4 结语

随着国民经济的快速发展，国家对煤炭的需求量日益增长。而在国有大型煤矿企业中，九成以上的煤炭开采都是机械化作业，这将给掘进技术和相关机械装备提供一个发展和改进的平台，加强优化掘进技术必然成为未来发展趋势，煤矿掘进技术也将迎来更加广阔的前景。

参考文献

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[4] 尹鹏飞，尹交英，金宝圣.浅论煤矿机械化掘进技术研究[J].科技探索，2012，（8）：295.

作者简介：曹宜峰（1979—），男，山东滕州人，滕州市煤炭工业局助理工程师，研究方向：煤矿新技术对安全的贡献。

（责任编辑：周 琼）