李成濤（重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶市渝北區(qū)401120）

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煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)分析

李成濤（重慶川九建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶市渝北區(qū)401120）

在我國煤炭生產(chǎn)過程中，綜合機械化程度日益提高，以綜合機械化為基礎(chǔ)的快速掘進技術(shù)也獲得了良好的發(fā)展?；诖?，本文首先分析了煤礦綜合機械化快速掘進有關(guān)技術(shù)要求，其次對煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)要點進行了詳細(xì)的闡述，最后以某煤礦工程為例，對該項技術(shù)的具體應(yīng)用進行了一定的研究。

煤礦；綜合機械化；快速掘進；技術(shù)分析

1　引言

近年來，在我國礦井建設(shè)中，傳統(tǒng)的煤礦掘進機械化程度與掘進進度已經(jīng)無法滿足礦井實際生產(chǎn)的需求，導(dǎo)致采掘接替緊張問題的頻繁發(fā)生，基于此，必須深入的研究煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)，以推動我國煤礦行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

2　煤礦綜合機械化快速掘進有關(guān)技術(shù)要求

2.1機械化快速掘進技術(shù)的可靠性

機械化快速掘進技術(shù)必須要具備一定的可靠性，主要是以大功率為核心特征，并且在采掘形式上還可通過長壁綜采技術(shù)，以全面提高煤礦采掘的工作面單產(chǎn)量，最大限度的減少回采面的數(shù)目，同時還可簡化工作面的巷道布置，符合高效集約化生產(chǎn)的基本特點。

2.2工作面的巷道分布的合理性

通過對礦井工作面的巷道分布進行合理的布置，并且不斷改革巷道掘進過程的支護技術(shù)，可有效完善礦井的自動化運輸系統(tǒng)，優(yōu)化整個系統(tǒng)的性能。但在此過程中，還需要依據(jù)煤礦自身的實際情況，并且通過有效結(jié)合采區(qū)工作面尺寸的變化情況的方式，不斷提高采掘的工作面的推進長度，增加巷道的斷面的有效面積，更好地滿足綜合機械化快速掘進技術(shù)的應(yīng)用，確保煤礦生產(chǎn)的高效性與連續(xù)性。

2.3煤礦采掘技術(shù)的創(chuàng)新性

對于煤礦采掘技術(shù)的發(fā)展，不僅需要機械化掘進技術(shù)的設(shè)備發(fā)展，還需要不斷加大采掘技術(shù)的創(chuàng)新，并且還要大力投入新技術(shù)以及新設(shè)備的研發(fā)，以提升煤礦巷道掘進速度，進而更好地滿足煤礦采掘工作面的要求，確保煤礦生產(chǎn)的高產(chǎn)量與快速推進等方面的基本要求。

2.4掘進支護技術(shù)的安全性

在改善煤礦機械胡快速掘進技術(shù)的過程中，必須對當(dāng)前已有的掘進支護技術(shù)進行重點改善，并且還要對支護技術(shù)進行合理的創(chuàng)新，以此來有效的解決當(dāng)前大多數(shù)煤礦存在的大斷面以及長距離的巷道支護較弱等問題，從本質(zhì)上提高煤礦采掘工作面的安全性，最終為掘進作業(yè)的快速執(zhí)行打下良好的安全基礎(chǔ)（圖1）。

圖1　煤礦掘進作業(yè)面（單位：m）

此外，在當(dāng)前允許的條件下，可以盡量使用綜采掘進技術(shù)，逐步完成掘進以及錨固整體的發(fā)展趨勢，并且還要大力推廣連續(xù)采煤機的應(yīng)用，從而為煤礦工作面高效掘進作業(yè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

3　煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)要點分析

3.1五陽煤礦工程概況

五陽煤礦礦井位于山西省襄垣縣侯堡、王橋鎮(zhèn)境內(nèi)。施工工程位于K3煤層頂板上10～30m，為二疊系下統(tǒng)山西組地層，巖石主要為灰—深灰色中厚層中粒含長石石英砂巖夾薄層砂質(zhì)泥巖，局部為細(xì)粒或粗粒，具板狀交錯層理，雜基為泥巖、菱鐵質(zhì)及炭質(zhì)泥巖，層面上常見大量水化的黑白云母碎片。該工程所處區(qū)域有斷層和局部小的陷落柱。工程巖石地層硬度系數(shù)為3～6，頂板較為破碎。K3煤層厚5.36m，煤層穩(wěn)定。大巷工程布置在K3煤層之上，整個工程在施工過程中不存在揭煤現(xiàn)象。

工程所處地層埋深較深，地表補充水不明顯，工程水文地質(zhì)簡單，為三類一型，工程涌水主要為巖層裂隙水、施工排水，根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)研情況確定，回風(fēng)大巷涌水量按5m3/h計，膠帶大巷涌水量按15m3/h計，軌道大巷涌水量按10m3/h計，三條大巷同時施工時涌水預(yù)計總量30m3。但該礦屬高瓦斯礦井；3#煤屬不自燃煤層，但煤塵具有爆炸性危險。

3.2煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)要點

該煤礦工程中，南嶺風(fēng)井回風(fēng)大巷、南嶺風(fēng)井膠帶大巷采用EBZ260A，512kW，1140V型全巖掘進機掘進施工，掘進段巖石實際揭露為泥巖、砂巖互層，；南嶺風(fēng)井軌道大巷采用CMJ2-27，55kW，660V鑿巖臺車和 ZWY-180L，75kW，660V礦用履帶式挖裝機配套施工。施工作業(yè)采用三八作業(yè)制。

在采用MK3型巖巷掘進機進行掘進作業(yè)時，對于作業(yè)過程中產(chǎn)生的矸石，需要通過膠帶運輸機運輸?shù)巾肥瘋}中。同時還要通過矸石倉尾部位安裝的耙矸機將矸石裝到礦車內(nèi)，之后再通過電機車運送到副井下口，最后采用提升機將其提升至地面。

此外，在進行掘進作業(yè)時，在工作面頂板結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的情況下，需要每掘進1.5m設(shè)置3棚；而如果工作面頂板結(jié)構(gòu)存在破碎失穩(wěn)情況，則需要每掘進0.5m設(shè)置1棚或者每1m設(shè)置2棚。

對于該煤礦永久支護作業(yè)，應(yīng)當(dāng)選用U29可縮性鋼支架進行支護，并設(shè)置了0.5m棚距。對于該煤礦工程降塵作業(yè)，則應(yīng)當(dāng)在掘進機上安裝CR5-25型小型增壓水泵，可利用掘進機動力驅(qū)動的作用，使水在通過水泵之后，壓力從1MPa上升到10MPa，之后再利用噴嘴來進行噴灑，以實現(xiàn)降塵的效果。每個噴嘴安裝有兩個噴頭，通過反作用力可以實現(xiàn)噴頭自動旋轉(zhuǎn)，使噴灑能夠全方位無死角地進行。

通過采用了上述的一系列綜合機械快速掘進技術(shù)，該巷道掘進速度顯著提升，從月進210m左右上升到了250m左右，增幅達到了19%。不僅如此，巷道掘進的斷面整齊，輪廓清晰，節(jié)約了支護材料和施工時間，避免了應(yīng)力問題出現(xiàn)，大大提升了掘進工作面的穩(wěn)定性，增加了企業(yè)經(jīng)濟效益。

3.3煤礦綜合機械快速掘進改善措施

3.3.1合理選用機械

在采用綜合機械化快速掘進技術(shù)進行煤礦開采作業(yè)時，需要重點做好掘進機的選擇，其直接聯(lián)系著巷道掘進的經(jīng)濟效益和掘進速度。一般情況下，在采用掘進機進行有關(guān)作業(yè)時，往往會產(chǎn)生較大的振動沖擊，再加上礦井下環(huán)境較為惡劣，這就要求掘進設(shè)備必須具有良好的安全性和可靠性，只有這樣，才能夠維持長時間的周期運轉(zhuǎn)狀況。

此外，對于掘進機的電氣、液壓與元件等方面，還需對其質(zhì)量與性能進行嚴(yán)格的控制，對于具有關(guān)鍵性作用的元器件，應(yīng)當(dāng)盡可能的選用高安全系數(shù)的部件。對于機械連接和齒輪傳動的相關(guān)裝置，應(yīng)該盡可能地選用組件或獨立部件，最大程度減少串聯(lián)系統(tǒng)的使用?？梢允褂们堆b結(jié)構(gòu)取代螺栓結(jié)構(gòu)，不僅能夠簡化機械結(jié)構(gòu)，還可以大幅提升設(shè)備可靠性。

3.3.2采用測控技術(shù)，不斷提高設(shè)備機電一體化

①對相關(guān)機械設(shè)備實現(xiàn)自動操控，如掘進機的功率調(diào)節(jié)、切割斷面的尺寸、作業(yè)方向等，可以在掘進機上安裝裝傳感器，對掘進機的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。②進一步強化相關(guān)機械設(shè)備的自我故障診斷和工況監(jiān)測功能，經(jīng)傳感器構(gòu)建準(zhǔn)確完善的自動化信息數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對相關(guān)機械設(shè)備的油壓、油溫、負(fù)荷、電壓等數(shù)據(jù)和狀況進行采集監(jiān)測，從而達到對設(shè)備自我故障診斷和工況監(jiān)測的效果。③構(gòu)建遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。通過計算機信息技術(shù)，基于自動化信息數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)而構(gòu)建遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制機械作業(yè)，從而減少人力投入，提升采煤作業(yè)的安全性。

3.3.3不斷完善配套設(shè)備

在綜合機械化快速掘進技術(shù)運用過程中，巷道支護和運輸?shù)认嚓P(guān)配套設(shè)備能力具有十分重要的作用。配套設(shè)備性能的低下與不完善，會導(dǎo)致掘進速度較慢，例如支護、運輸、通風(fēng)、供水、電力等配套設(shè)備，目前均不完善，進而阻礙了掘進作業(yè)的順利進行。

基于此，在進行巷道支護作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)盡可能的采用錨桿支護，不僅能夠有效降低作業(yè)難度，減少作業(yè)量，支護效果也較為良好，是提高掘進速度的有效途徑。此外，對于錨桿支護，還可以通過機載錨桿鉆機進行鉆孔和安裝，以提高支護錨桿的作業(yè)效率。而降塵系統(tǒng)可以使用高壓噴霧降塵等新技術(shù)，通過增壓水泵，連接到掘進機的動力系統(tǒng)，將水泵中的水大幅增壓之后通過噴嘴進行噴灑，可以起到顯著的降塵作用。

4　結(jié)語

綜上所述，在煤礦工作面的采掘作業(yè)中，綜合機械化快速掘進技術(shù)的應(yīng)用，可有效促進煤礦巷道綜合掘進機械化水平的提高，進而更好的滿足綜采工作面快速掘進的需求。因此，在進行煤礦工作面采掘作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)積極選用綜合機械化快速掘進技術(shù)，以推動我國煤礦產(chǎn)業(yè)的良好發(fā)展。

［1］高 超，李可可.淺談煤礦巖巷快速掘進技術(shù)［J］.中國科技投資，2013 （30）：44.

［2］李士棟.綜合機械化煤巷安全快速掘進施工技術(shù)［J］.煤礦支護，2012 （04）：25～27.

［3］宋振宇.北陽莊礦綜合機械化巖巷快速掘進技術(shù)［J］.煤礦支護，2012 （03）：41～43.

李成濤（1963-），男，高級工程師，研究生，主要從事煤礦礦井施工技術(shù)及管理工作。

TD263.5

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2095-2066（2016）10-0066-02

2016-3-8