论煤矿综合机械化快速掘进技术

廖 波

（四川工程职业技术学院，德阳 618000）



论煤矿综合机械化快速掘进技术

廖 波

（四川工程职业技术学院，德阳 618000）

摘 要：我国煤碳含量的丰富性与经济发展对煤炭资源的依赖性，决定了煤炭资源是当前经济发展的重要组成部分。在煤炭资源的开发中，将根据煤层的厚度决定开发的过程。通过对煤矿掘进技术进行分析不难发现，机械化快速掘进技术可在实际中取得进步。本文对煤矿综合机械化快速掘进技术进行理论分析，同时探讨有关巷道快速掘进的应用，并在综采工作面上提出见解。

关键词：煤矿 综合机械化 快速掘进 巷道

由于每一煤层的厚度都会随着煤层的加深而变厚，因此实际使用过程中，需要保证每一煤层的厚度有可以测量的范围。所以，实际应用中，需要开掘出较大的巷道，以保证当前煤炭资源能够合理开采。现代科学技术的发展，已经使生产工作面逐渐加大。这往往使开采量能够达到千万吨级，以满足经济发展对能源供应的需求。目前，对于如何解决在开采过程中面临的问题，并使得开采的产量能够稳定上升，让开采的产量能够达到需求，是当前煤炭开采面临的重要问题，而这需要靠技术手段的革新来解决。

1 快速掘进技术概况

1.1 技术要求

综合机械化快速掘进技术，主要是在煤矿工作面的掘进过程中，将装载机、输送机、掘进机等机械的功能进行综合集成，以便实现全面掘进工作。综合机械化快速掘进技术可以把掘进、运输、支护、供水、通风、电力等系统的相关设备有机整合起来，形成全面完整、互相协调配合、能够连续生产以及效率很高的掘进系统，从而使煤炭开采过程中的大部分环节实现机械化作业，有效推动了采煤掘进的经济效益和掘进速度。应用综合机械化快速掘进技术的过程中，一般具有以下几个方面的基本要求。

第一，综合机械化快速掘进技术的发展核心应该是大功率、高可靠度的长壁煤层综采技术。它不仅可以有效提升采煤工作面产量的大幅提升，还可以最大程度降低回采工作面的数量。这样可以使采煤巷道的布置更加简便，减少采煤对外界因素的影响，从而促进采煤向集约高效的方向转型。

第二，优化改革采煤工作巷道布置，完善巷道支护技术，从而不断提升运输系统基本性能。根据实际采煤作业情况，可以在一定程度上增大采取尺寸，提升有效面积，增加工作面的推进长度，以促进采煤作业的连续性和高效化。

第三，在综合机械化快速掘进技术的应用过程中，需要加强技术创新。通过不断投入新设备和新技术，促进采煤掘进速度有效提升，从而有效推动综合采煤工作面向高效、快速和高产的方向发展。

第四，综合机械化快速掘进技术在应用过程中，应当大力改进支护技术，促进其发展。通过有效处理存在与巷道支护方面的问题，可为采煤综合工作面的安全和快速掘进打下坚实的基础。

1.2 有效降尘

实际操作中，综合机械化快速掘进技术往往需要更多的生产条件。此时，要考虑到降尘在实际施工中的作用。通过小型增压水泵让巷道采集面的空气得到净化，以达到快速掘进的要求。在实际应用中，需要通过掘进机提供动力，以驱动水压的产生，并对安装喷嘴的位置进行合理优化，保证喷洒时的水量稳定且具有水雾性。此外，需配备长筒式负压降尘装置，以产生低压降尘水。同时，要考虑到实际通风情况，以对快速掘进面的空气进行净化。

1.3 缩短支护时间

快速掘进的过程一般通过锚杆进行支护。也就是说，通过打锚的方式，提高巷道的支护作用，加快掘进的速度，从而减少工人工作的强度。实际施工过程中，大多采用机载锚杆进行打锚工作，并安装锚杆，减少人为施工带来的不安全因素。实际上，传统锚杆的安装不平衡现象大部分是由于人工的不稳定性造成的。而采用机械化的施工方式，不仅可以减少人工的工作量，而且也能增加支护的安全强度。但是，在锚杆施工中，需要靠机器操作，并使用先进的锚杆施工器具，以提高巷道的掘进速度与成巷速度。

2 巷道掘进技术存在的问题

2.1 掏槽方式有待改善

在采集面生产过程中，一般需要通过巷道掘进技术在煤矿中进行掏槽。目前，掏槽存在的主要问题就是掏槽方式效率低和循环效率低的问题。以祁东煤矿为例，其作业井田面积45km²,实际生产能力200万吨，可采煤层10层，主采煤层4层。但是，它在掏槽方式上却存在着效率不高的情况，主要体现在其主要掏槽形式为楔形掏槽的方式，其循环尺寸为1.2～1.5m。这会导致掏槽的效率过慢，同时在实际操作上也会导致生产效率太低。

2.2 施工不够协调

由于施工作业人员的素质不高，且现场生产的巷道掘进技术效果差，将会严重影响巷道的掘进速度。目前，巷道的施工作业主要采用瞄喷支护方式建立安全框架。而由于施工过程的繁杂，容易导致生产效率低下，并使机械无法满足设备运行的动力需要，从而往往会给施工人员带来不小的工作压力。同时，也不能充分发挥机械操作的功能性，往往极大影响系统的生产能力，并使设备事故频发，影响生产的安全性。

2.3 提高团队协作

团队施工在提升施工效率上有重要的促进作用。在实际的使用中，对团队施工存在的问题，可以根据巷道快速掘进的实际方案对现实情况进行一定的改进。针对目前存在的情况，要把机械操作应用到实际的维护上。对施工中存在的问题，要注意对实际操作方案的处理与解析，合理设计施工所需要的设计方案，并调整相关操作，促进机械化快速发展，重点创新技术，以达到合理改善的目的。

2.4 实际采集面工作不够协调

快速掘进技术下的采集面的主要特点就是高集成化的技术要求。因此，在进行采集面工作的同时，还需要注意防尘与巷道掘进等相关技术要求。但是，目前很多巷道掘进技术最大的问题就是采集面工作与其他工作技术存在不协调的问题。因此，施工过程中，采集面工作要注意改善施工设计的方案，并对相关人员的具体施工责任进行细化与分工，以此保证施工过程能够对施工对象与开采量的协调处理。此外，由于目前巷道掘进技术的施工人员素质良莠不齐，所以实际施工操作上往往存在着很多问题。为了保证采集面工作的协调性，要注意施工人员操作的规范性，并保证在施工过程中对实际施工的合理分工。

3 综采工作面分析

3.1 支护方案

支护方案的设计可以采用3D建模方式，通过电脑集成数据，建立三维模式，使支护方案达到最优。通过FLAC3D模型，巷道依据地质条件、岩石力学参数，建立合理的构成框架。这在实际施工与操作上，将会增加施工的效果与施工的安全作用。支护方案的设计可以采取最优化解决的方式。因为实际操作中，往往会因为数据的情况使实际操作的效果出现问题。而选择最优化的解决方式，能够有效提升实际的生产效果。

3.2 参数优化

参数优化，即是对巷道中的生产情况进行电脑模拟，让产生的生产方案最大限度适用于周围的岩性情况及生产煤层的厚度情况。由现场施工的经验可见，锚杆的距离与深度、爆破的强度与准度、除尘情况等生产过程中的种种问题，都将影响生产的实际效果。因此，对参数进行优化，在实际运用中非常重要。

4 快速掘进技术的改进设计

4.1 设计改革

在综合改善施工的环境与施工过程中，需要重点对锚杆的支护作用进行合理创新与技术化改进。针对当前已有的煤巷锚杆支护技术，需要将综合采集面与掘进技术进行发展，逐步实现掘进瞄固的一体化，支持快速工作面的发展与生成。同时，促进机械化发展将会改进存在大断面采集的需要，在条件允许的情况下，逐步实现掘进固锚的一体化，更好地支持煤炭采集工作面的快速发展，提高生产效率。

4.2 加大技术创新

通过研发新技术提高生产效率，并保证生产的稳定性，稳定技术的更新周期，并不断改善新技术在实际操作中的运用情况，提高煤炭产量与煤炭生产质量。依靠对技术的投入，也能使煤矿生产综采面的工作达到高产与高效，从而实现生产效率与生产速度上的显著进步，并增加经济效益，提高生产与发展的有效性。实际生产中，也要投入新设备，以保证施工的经济效益，增加并提高生产的安全性及煤炭生产的附加值。

4.3 保证施工的安全性

由于矿井生产属于高危险生产行业，因此在保证巷道生产的安全性上，快速掘进技术必须要进行合理研发。实际上，对矿井工作面巷道进行合理布置，可有效提高生产的安全性能；优化巷道掘进的技术手段，可在提高系统性能的同时，增加采集工作的稳定性与有效性，提高生产效率。实际操作中，需要结合实际的采集情况，对现场进行合理布局，以发展生产，促进机械化快速掘进技术在实际操作中的生产效果。

4.4 提高生产效率

快速掘进技术的特点就是能够通过综合集成的生产设备，使一系列的生产过程能够达到快速高效的实施情况。综合机械化的快速掘进技术，将以高度可靠性以及大功率为性能特点，并在工作的单产量生产上产生明显优势，增加综合采集面的推进长度。而提高巷道的有效面积，能够满足巷道生产的有效环境，并对高效集约化的生产提供更多有利的生产要素，使得实际生产过程中，高效集约化的生产模式积极有效地应用于大功率生产的全过程。

5 实例分析

在某煤矿的采煤作业中，其平巷的设计工程量为630m，坡度为3‰，回风大巷的设计工程量是1860m。在掘进作业中，采用MK3型岩巷掘进机。根据相关资料来看，该煤矿的工作面巷道的断面形状是半圆拱形，断面宽度值为6.03m，断面高度为4.68m，净断面宽度为5.78m，净断面高度为4.51m。根据相关的勘察资料显示，该条巷道穿过的岩层结构性质较为简单，主要成分是细砂岩和砂质泥岩。

在该煤矿的采煤作业中，通过MK3型岩巷掘进机展开掘进工作。在掘进作业过程中产生的岩层碎石以及矸石，通过胶带运输机运输到矸石仓中。矸石仓的尾部安装了耙矸机，可以把矸石自动移动到矿车内，进而通过电机车转移到副井下口，再通过提升机转移至地面。

在采煤掘进作业过程中，工作面顶板结构稳定时，每掘进1.5m设置3棚；工作面顶板结构破碎失稳时，每掘进0.5m设置1棚，或者每1m设置2棚。支护方式根据实际情况，分为永久支护和临时支护两种类型。永久支护选用U29可缩性钢支架进行支护，以0.5m作为标准进行棚距控制，最大限度保持巷道的安全和稳定。而临时支护主要是使用11#工字钢两段充当前探梁，长度为4m，以起到临时支护的作用。两种支护方式存在的区段不一，发挥的实际作用也存在区别。在支护方式符合综合机械化快速掘进后，还需对相关配套设备进行完善。该采煤作业主要对支护形式和降沉进行了优化。

6 结束语

对于快速掘进技术的发展与应用，应该注意保护施工工人的安全，同时提高作业面积的生效效率，保证煤炭资源的生产产量得到有效提高。在实际操作中，可以改进支护的参数以提高作业面的稳定性。作业方式要逐步朝着“三掘三喷”发展，并不断提高作业的效率。实际应用中，应当结合实例，制定合理的巷道作业计划，并使不同开采环境的巷道生产能够达到一个较高的产量水平。

参考文献

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On Coal Mechanized Rapid Excavation Technology

LIAO Bo
(Sichuan Engineering Vocational Technical College, Deyang 618000)

Abstract:China's abundant coal and Economic Development of content dependence of coal res ources determines the development of coal resources ha s be come an important part of current economic development. In t he development of coal resources, t he decision to develop a process based on t he thickness of the coal s eams. Through the analysis of underground tunneling technology is not difficult to find, mechanized rapid excavation technology can actually make progress. In t his paper, the comprehensive mechanized coal mining technology for rapid excavation of theoretical analysis, but also discusses the application of the relevant roadway excavation rapidly and put forward their point of fully mechanized mining face views.

Key words:Coal, integrated mechanization, fast driving, roadway