国内掘进技术发展历程

【摘要】国内掘进技术经历了四十多年的发展，不断趋于成熟，也逐渐缩小了与国际发达国家之间的距离。掘进技术的成熟保证了煤矿采煤工作面的正常接替，为煤矿的高效生产奠定了坚实的基础。本文就笔者数十年在煤矿掘进工作的经验，探讨一下关于煤矿掘进技术的发展历程，有不足之处请指正。

【关键词】掘进技术；发展历程；煤矿

在国内国民经济不断发展的现阶段，煤矿已成为经济发展的重要动力之一，特别是在科学技术水平提升的当下，对于煤矿开采和生产工作也提出了越来越高的要求。煤炭资源是不可再生资源，且人们在日常生活和社会生产中对煤炭的需求量与日俱增，要求在掘进作业中引入新技术和新工艺。从中国煤矿掘进技术的发展和应用现状来看，由于受多种因素的影响，其中还存在很多实际问题，对现代煤矿掘进技术进行改进和优化，已成为企业实现降本增效的必经之路，对于煤矿业的发展具有十分重要的现实意义，因此要对其问题予以高度重视。

1 中国煤矿掘进技术发展综述

1.1 光面爆破技术

光面爆破技术，是迄今为止，沿用时间最长、使用范围最广的一种煤矿开采掘进技术。该技术以较好地确保岩围的完整性和稳定性为基础，根据设计的轮廓，岩层更精确地发生断裂，使岩面更加的平整、规则。光面爆破技术对于围岩的稳定性破坏程度小，掘进的速度快； 然而，光面爆破技术一般情况下需要借助更多的特殊设备才能得以应用，并且对钻孔精度有更高的要求，所以爆破工序需要很长时间才能完成。

1.2 掘锚一体化掘锚机组

目前，在中国煤矿掘进作业中，所用到的掘锚一体化掘锚机组大多数都是以连续采煤机为基础的发机结合。一台设备可以同时具有掘进以及支护两种功能，使掘进和支护设备大大减少了换位作业所花费的时间。由此，颠覆了传统的单一作业的方式，改善了煤矿开采流程，凸显其可靠、快速、自动化、高效率的优势。

1.3 负载反馈调速技术

于切割牵引速度来说，它是煤矿掘进机的重要工况参数之一。它不仅与掘进机自身密切相关，而且与煤岩的硬度、机器的钻入深度以及切削厚度都密切相关。负载反馈调速技术以切割牵引速度为核心，通过比例多路换向阀、变量泵-负载反馈无级调速等调整切割牵引深度，由此来确保掘进机工作时的可靠性。

1.4 分裂机及液压锤的积极应用

当今，科学技术正在逐步发展，中国通过对先进掘进技术的学习及研究，自主研发了一系列的先进掘進机器，这其中，最具有代表性的是分裂器和液压锤。于煤矿掘进作业之中实现了分裂机以及液压锤的联合应用。需要首先利用分裂机把矿岩分裂，之后使用液压锤把已经分裂的矿岩粉碎，再装车运送，这表现出高度的灵活性、精确性及可操作性。

2 煤矿掘进技术的应用现状及存在问题

我国在煤矿掘进技术方面的研究始于20世纪60年代中期，最初表现为规模小和成果小等特点。同时存在机重较轻、破岩能力较差、设备功率较小、可靠性较差等问题。 1979年以后，悬臂式掘进机得以实现了相对广泛的推广和应用。在40多年中，经过不断研发，已开发研制出20多种不同型号的掘进机，逐步形成系列化产品； 但总的来说，与国外一些发达国家相比，中国的掘进机技术的可靠性还有待进一步加强。

现在来看，煤矿掘进技术的应用问题主要表现在如下几个方面：

（1）挖掘机。遇到岩石时，挖掘机会产生较大的振动，极其容易导致电气元件损坏、缩短机器寿命；

（2）挖掘机需要在每工作一段时间之后，补充油量。但井下注油，常常会有灰尘进入管道，对挖掘机进行维修时常会大大降低工作效率；

（3）掘进机应根据巷道宽度更换不同的铲板。在更换铲板时，中国的许多掘进机必须首先要将行走部拆除，这大大浪费了人力、物力以及财力；

（4）于一些大型的掘进机来说，由于受到其自​​身的尺寸和承重限制影响，机器分体最大不可拆卸件超高、超重，仅被用于特大型的煤矿；

（5）掘进机中绝大部分除尘效果都很差，极有可能将工作人员的视力造成模糊；

（6）掘进机输机链条的紧度不足，会导致卡链和轴承损坏等等一些问题出现。

3 现代煤矿掘进技术的改进方法

3.1 选用具备优良性能的掘进机

在煤矿掘进工作里，核心设备就是掘进机，实际选择过程中，应结合具体情况进行。当前，中国在掘进机的引进以及国产化方面取得了较大进展。中国重点机构推出的挖掘机型号包含以下几种：由煤科总院上海分院和南京晨光机械厂合作制造的ELMB型；由煤科总院太原分院和淮南煤机厂合作制造的EL-90型；由淮南煤机厂和奥地利沃斯特——阿尔卑尼公司合作制造的AM-50型；由煤科总院太原分院和佳木斯煤机厂合作制造的EMIA-30型；由佳木斯煤机厂和日本三井三池公司合作制造的MRH-510-41型。煤矿掘进工作选择掘进机时需充分考虑到矿井的实际需要以及掘进机的综合性能。

3.2 大力引入连续采煤机

于发达国家来说，他们所维持的高效的采煤量与其所采用的连续采煤机所进行的多巷掘进是密不可分的。连续采煤机多巷掘进适合在巷道采煤作业上进行使用。运用连续采煤机，实现了采掘一体化，挖掘速度相对较快，巷道内作业的灵活性相对较大； 连续采煤机本身的布置非常紧凑，它独特的驱动器以及直流传力电机可以明显提高机器效率以及过载能力。比如，中国晋煤集团寺河矿与赵庄矿等矿井在开发时，引进了连续采煤机，在多巷掘进以及掘支平行施工等方面都体现了非常强大的能力。

3.3 掘进机技术的优化改进

掘进机技术的改进主要从如下三个方面进行：

（1）通过对硬岩掘进机的使用环境以及工作性质的考虑，为将掘进机的稳定性得以提高，可以在掘进机的后支撑上增加侧支撑；

（2）为掘进机增加一套自动润滑的系统。在掘进机工作了一定的时间之后，可以对掘进机进行统一布管，并且将掘进机编入进自动润滑系统之中而无需再借助人工手动润滑。井下作业时，可以运用双柱输油路，当自动润滑系统运行出现故障的时候，可以转换为手动润滑的模式，进而保障掘进机正常运行；

（3）在掘进机的铲板的位置加一个接点，连接第一输送器与销轴，之后再与第一运输机的后支撑相连接，进而构成四连杆机构；实现铲板与第一输送机同时操作，使其尾端的从动轮和与动链轮之间的距离保持恒定，进而有效处理了链条松紧不稳定、频繁调节装置的问题。

3.4 建立快速炮掘进机械化作业线

建立快速炮掘进机械化作业线，是改进现代煤矿掘进技术技术的另一种方法。对煤矿企业来说，要积极创造条件，建立科学合理的炮掘进机械化作业线，实现机械化施工工序，进而使掘进效果表现出快速、高效、安全以及低能耗等一系列特点； 同时，完善掘进机作业线配套设施，如湿式煤电钻、装煤机、支架、刮板输送机、锚杆机以及瓦斯断电仪等，以建立高效和高产的矿井模式。

3.5 煤矿掘进工作安全性的提升

（1）改进光爆技术，促使巷道成形。在对巷道进行爆破作业的过程当中，大多数都采用浅孔光面爆破的方法。为进一步提高进尺，可采用深孔爆破技术，一方面能有效保证整体的施工质量，另一方面还显著提升了施工效率，使得煤矿掘进速度满足相关规定要求；同时，为了促使巷道成形，还应不断加大孔径，将多余的扩炮孔转移到周边，并增加周边的眼数量，从而实现设备的高效利用；

（2）完善掘进工作面的优化系统。煤矿掘进工作安全性的提升还需对掘进工作面的优化系统予以完善。在实际进行煤矿掘进的过程中，工作面自动化系统可实现图像上传，同时对掘进机进行有效维护，对其故障的原因予以检测分析；工作面自动化系统具有掘进遥控、原创遥控和定位截断等功能特点，对工作面皮带机和除尘装置实现了集中管控，使得掘進工作自动控制系统深入到各个环节当中去，实现了结构和工艺二者的有机结合；

（3）实现煤矿掘进循环作业。掘进技术是煤矿开采中最为关键的组成部分，为了切实提高掘进速度和效率，较好地完成煤矿采集和生产等任务，还需实现煤矿掘进循环作业，即在保证截割、运输、支护、通风和抽放等工序上正规作业的基础之上，提升煤矿掘进的质量和效率。例如，在同一个循环中，可实现多项施工作业的同步进行，在平面掘进时实现协调作业，对时间和空间实现了充分利用，从而保证了整体的掘进进度。

4 结语

现代煤矿掘进技术的改进是煤矿企业发展中亟待解决的实际问题，是确保掘进作业安全性和高效率的必然要求，同时也是现代化发展的主流趋势，在推动煤矿业的可持续发展中起到了积极的作用。围绕现代煤矿掘进技术的改进进行了深入探究，得出以下几点结论：

（1）从中国煤矿掘进技术的发展来看，其经历了从光面爆破技术、掘锚一体化掘锚机组、负载反馈调速技术到分裂机、液压锤的广泛应用的过程，且不同技术均具有自身的优势和弊端；

（2）中国掘进机技术的发展缓慢，与发达国家之间存在着较大差距，其掘进的可靠性还有待实现进一步加强，在实际应用过程中还普遍存在寿命短、效率低、除尘效果差、安全性不高等问题；

（3）现代煤矿掘进技术的改进，首先要选用性能优良的掘进机，对掘进机技术予以化；其次要建立起快速炮掘进机械化作业线；再次要注重对掘进工作安全性水平的提升，以此来大幅度提升煤矿掘进作业效率。

参考文献

[1]刘百祥，周桃生.浅谈现代煤矿掘进技术的改进及优化作业[J].装备制造，2014（S2）：218-21

[2]胡昆鹏.煤矿综合机械化快速掘进技术要求及改进措施分析[J].内蒙古煤炭经济，2016（13）：26-27.

[3]王占武.浅析现代煤矿掘进技术改进的几点思考[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（2）：99-100.

[4]熊 斌.煤矿斜井综掘机快速施工技术应用研究[D].淮南：安徽理工大学，2014.

[5]许 超.试论煤矿掘进技术及安全管理[J].内蒙古煤炭经济，2015（6）：59.

作者简介：王会盼（1980年7月-）男，河北省保定市人，淮南矿业集团煤业分公司谢桥矿工程师，研究方向为煤矿掘进。