煤矿综合机械化快速掘进技术分析

2016-08-11李成涛重庆川九建设有限责任公司重庆市渝北区401120

低碳世界 2016年10期

李成涛（重庆川九建设有限责任公司，重庆市渝北区401120）

煤矿综合机械化快速掘进技术分析

李成涛（重庆川九建设有限责任公司，重庆市渝北区401120）

在我国煤炭生产过程中，综合机械化程度日益提高，以综合机械化为基础的快速掘进技术也获得了良好的发展。基于此，本文首先分析了煤矿综合机械化快速掘进有关技术要求，其次对煤矿综合机械化快速掘进技术要点进行了详细的阐述，最后以某煤矿工程为例，对该项技术的具体应用进行了一定的研究。

煤矿；综合机械化；快速掘进；技术分析

1　引言

近年来，在我国矿井建设中，传统的煤矿掘进机械化程度与掘进进度已经无法满足矿井实际生产的需求，导致采掘接替紧张问题的频繁发生，基于此，必须深入的研究煤矿综合机械化快速掘进技术，以推动我国煤矿行业的持续发展。

2　煤矿综合机械化快速掘进有关技术要求

2.1机械化快速掘进技术的可靠性

机械化快速掘进技术必须要具备一定的可靠性，主要是以大功率为核心特征，并且在采掘形式上还可通过长壁综采技术，以全面提高煤矿采掘的工作面单产量，最大限度的减少回采面的数目，同时还可简化工作面的巷道布置，符合高效集约化生产的基本特点。

2.2工作面的巷道分布的合理性

通过对矿井工作面的巷道分布进行合理的布置，并且不断改革巷道掘进过程的支护技术，可有效完善矿井的自动化运输系统，优化整个系统的性能。但在此过程中，还需要依据煤矿自身的实际情况，并且通过有效结合采区工作面尺寸的变化情况的方式，不断提高采掘的工作面的推进长度，增加巷道的断面的有效面积，更好地满足综合机械化快速掘进技术的应用，确保煤矿生产的高效性与连续性。

2.3煤矿采掘技术的创新性

对于煤矿采掘技术的发展，不仅需要机械化掘进技术的设备发展，还需要不断加大采掘技术的创新，并且还要大力投入新技术以及新设备的研发，以提升煤矿巷道掘进速度，进而更好地满足煤矿采掘工作面的要求，确保煤矿生产的高产量与快速推进等方面的基本要求。

2.4掘进支护技术的安全性

在改善煤矿机械胡快速掘进技术的过程中，必须对当前已有的掘进支护技术进行重点改善，并且还要对支护技术进行合理的创新，以此来有效的解决当前大多数煤矿存在的大断面以及长距离的巷道支护较弱等问题，从本质上提高煤矿采掘工作面的安全性，最终为掘进作业的快速执行打下良好的安全基础（图1）。

图1　煤矿掘进作业面（单位：m）

此外，在当前允许的条件下，可以尽量使用综采掘进技术，逐步完成掘进以及锚固整体的发展趋势，并且还要大力推广连续采煤机的应用，从而为煤矿工作面高效掘进作业奠定坚实的基础。

3　煤矿综合机械化快速掘进技术要点分析

3.1五阳煤矿工程概况

五阳煤矿矿井位于山西省襄垣县侯堡、王桥镇境内。施工工程位于K3煤层顶板上10～30m，为二叠系下统山西组地层，岩石主要为灰—深灰色中厚层中粒含长石石英砂岩夹薄层砂质泥岩，局部为细粒或粗粒，具板状交错层理，杂基为泥岩、菱铁质及炭质泥岩，层面上常见大量水化的黑白云母碎片。该工程所处区域有断层和局部小的陷落柱。工程岩石地层硬度系数为3～6，顶板较为破碎。K3煤层厚5.36m，煤层稳定。大巷工程布置在K3煤层之上，整个工程在施工过程中不存在揭煤现象。

工程所处地层埋深较深，地表补充水不明显，工程水文地质简单，为三类一型，工程涌水主要为岩层裂隙水、施工排水，根据现场实际调研情况确定，回风大巷涌水量按5m3/h计，胶带大巷涌水量按15m3/h计，轨道大巷涌水量按10m3/h计，三条大巷同时施工时涌水预计总量30m3。但该矿属高瓦斯矿井；3#煤属不自燃煤层，但煤尘具有爆炸性危险。

3.2煤矿综合机械化快速掘进技术要点

该煤矿工程中，南岭风井回风大巷、南岭风井胶带大巷采用EBZ260A，512kW，1140V型全岩掘进机掘进施工，掘进段岩石实际揭露为泥岩、砂岩互层，；南岭风井轨道大巷采用CMJ2-27，55kW，660V凿岩台车和 ZWY-180L，75kW，660V矿用履带式挖装机配套施工。施工作业采用三八作业制。

在采用MK3型岩巷掘进机进行掘进作业时，对于作业过程中产生的矸石，需要通过胶带运输机运输到矸石仓中。同时还要通过矸石仓尾部位安装的耙矸机将矸石装到矿车内，之后再通过电机车运送到副井下口，最后采用提升机将其提升至地面。

此外，在进行掘进作业时，在工作面顶板结构较为稳定的情况下，需要每掘进1.5m设置3棚；而如果工作面顶板结构存在破碎失稳情况，则需要每掘进0.5m设置1棚或者每1m设置2棚。

对于该煤矿永久支护作业，应当选用U29可缩性钢支架进行支护，并设置了0.5m棚距。对于该煤矿工程降尘作业，则应当在掘进机上安装CR5-25型小型增压水泵，可利用掘进机动力驱动的作用，使水在通过水泵之后，压力从1MPa上升到10MPa，之后再利用喷嘴来进行喷洒，以实现降尘的效果。每个喷嘴安装有两个喷头，通过反作用力可以实现喷头自动旋转，使喷洒能够全方位无死角地进行。

通过采用了上述的一系列综合机械快速掘进技术，该巷道掘进速度显著提升，从月进210m左右上升到了250m左右，增幅达到了19%。不仅如此，巷道掘进的断面整齐，轮廓清晰，节约了支护材料和施工时间，避免了应力问题出现，大大提升了掘进工作面的稳定性，增加了企业经济效益。

3.3煤矿综合机械快速掘进改善措施

3.3.1合理选用机械

在采用综合机械化快速掘进技术进行煤矿开采作业时，需要重点做好掘进机的选择，其直接联系着巷道掘进的经济效益和掘进速度。一般情况下，在采用掘进机进行有关作业时，往往会产生较大的振动冲击，再加上矿井下环境较为恶劣，这就要求掘进设备必须具有良好的安全性和可靠性，只有这样，才能够维持长时间的周期运转状况。

此外，对于掘进机的电气、液压与元件等方面，还需对其质量与性能进行严格的控制，对于具有关键性作用的元器件，应当尽可能的选用高安全系数的部件。对于机械连接和齿轮传动的相关装置，应该尽可能地选用组件或独立部件，最大程度减少串联系统的使用。可以使用嵌装结构取代螺栓结构，不仅能够简化机械结构，还可以大幅提升设备可靠性。

3.3.2采用测控技术，不断提高设备机电一体化

①对相关机械设备实现自动操控，如掘进机的功率调节、切割断面的尺寸、作业方向等，可以在掘进机上安装装传感器，对掘进机的运行状态进行实时监控。②进一步强化相关机械设备的自我故障诊断和工况监测功能，经传感器构建准确完善的自动化信息数据采集监测系统，实现对相关机械设备的油压、油温、负荷、电压等数据和状况进行采集监测，从而达到对设备自我故障诊断和工况监测的效果。③构建远程控制系统。通过计算机信息技术，基于自动化信息数据采集监测系统而构建远程控制系统，实现远距离控制机械作业，从而减少人力投入，提升采煤作业的安全性。

3.3.3不断完善配套设备

在综合机械化快速掘进技术运用过程中，巷道支护和运输等相关配套设备能力具有十分重要的作用。配套设备性能的低下与不完善，会导致掘进速度较慢，例如支护、运输、通风、供水、电力等配套设备，目前均不完善，进而阻碍了掘进作业的顺利进行。

基于此，在进行巷道支护作业时，应当尽可能的采用锚杆支护，不仅能够有效降低作业难度，减少作业量，支护效果也较为良好，是提高掘进速度的有效途径。此外，对于锚杆支护，还可以通过机载锚杆钻机进行钻孔和安装，以提高支护锚杆的作业效率。而降尘系统可以使用高压喷雾降尘等新技术，通过增压水泵，连接到掘进机的动力系统，将水泵中的水大幅增压之后通过喷嘴进行喷洒，可以起到显著的降尘作用。