关于掘锚机组在煤矿掘进中应用技术的探讨

王小东

摘 要：社会生产生活对煤炭资源的需求带动了煤炭开采行业的发展，从而也对煤炭开采技术提出了更高的要求，由此我国煤炭企业从国外引进了掘锚机组。基于此，本文将掘锚机组作为研究对象，对其在煤矿巷道掘进中的应用进行分析。首先阐述了掘锚机组的组成及应用优势，然后介绍了掘锚机组的应用要点，并将神东煤炭集团布尔台煤矿作为实例，分析掘锚机组的具体应用效果，最后给出了完善掘锚机组的对策，以期促进掘锚机组在煤矿巷道掘进中的应用。

关键词：掘锚机组；掘进技术；煤矿巷道

中图分类号：TD263.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）20-0164-02

作为产煤大国，我国的煤炭产量在不可再生能源中在占据较大的比例，对煤矿开采技术有较高的要求。在我国煤矿巷道掘进中，掘锚机组这一掘进技术，大大提升了煤矿巷道掘进的效率和安全性，促进了我国煤炭资源的高效、安全、高质量生产。因此，对于掘锚机组掘锚一体化掘进技术的分析是很有必要的。

1 掘锚机组掘锚一体化掘进技术分析

1.1 掘锚机组掘锚一体化掘进技术的组成

在煤炭开采过程中，煤矿巷道掘进的危险性相对较高，为了提升煤矿巷道掘进的安全性，煤炭企业需要设置有效的支护技术，防止顶板或者巷壁出现坍塌，造成安全事故。作为煤矿巷道掘进技术，掘锚机组具备较高的安全性，其一体化掘进主要由以下三个方面实现。

第一，掘锚机组，在掘锚一体化掘进技术中，掘锚机组是核心内容，掘锚机组兼备掘进机和锚杆钻机的功能，通过两者的有效融合，实现了掘锚的平行施工，有助于掘进效率的提升。经过长期发展之后，掘锚机组的功能越来越完善，主要由掘锚作业平行施工机组以及煤后支护机组组成。随着我国煤炭行业的自动化发展，煤矿巷道的掘进要求随之增加，我国开始从国外引进掘锚机组，并投入了大量的资金用于掘锚机组的研发，以期研发出适用于我国煤矿与地质条件的掘锚机组。

第二，锚杆支护技术，在煤矿巷道掘进中，锚杆支护是主要的安全防护措施，能够保障掘进作业的安全。锚杆支护技术主要是应用金属件或者玻璃钢制成杆柱，然后钻取相应的孔洞，将其锚固于煤矿巷道硐室周围的岩体中，以此提高岩体的稳定性，从而发挥其支护作用。锚杆支护技术具有支护效果好、操作简单且成本低廉等优势。将我国某煤炭企业为例，该企业在引进掘锚机组的同时，提高对锚杆支护技术的重视，选择金属件作为锚杆，并按照矩形形状进行锚杆的布置，通过锚杆顶端树脂的应用，提高锚杆的支护效果；选择钢绞线作为锚索，并在顶端设置两个锚固剂，根据围岩属性不同，支护参数要随时改变，然后将锚索锚固，确保锚索和岩层面始终保持垂直状态，在保障掘进安全的同时，提高了巷道掘进速度。

第三，后续配套技术，虽然掘锚机组一体化掘进技术具有显著的优势，结合了采煤机及锚杆钻机的功能，但是仍旧需要与后续配套技术进行配合应用，共同完成煤矿巷道掘进作业。其中，掘锚机组主要负责装煤、落煤及运输作业；锚杆支护技术主要负责支护作业。但是在实际的煤矿巷道掘进作业中，煤炭企业需要确保各个作业环境顺利完成，这样才能够实现一体化、自动化、机械化掘进。因此，煤炭企业需要配合应用后续配套技术，保障煤矿巷道掘进作业的顺利完工[1]。

1.2 掘锚机组掘锚一体化掘进技术的优势

观察国外的掘锚机组应用状况可知，掘锚机组在煤矿巷道掘进中具有显著的优势，主要体现在以下几点：

第一，提高掘进效率，该技术能够有效提升煤矿的成巷速度及掘进速度，其截割滚筒能够在6米的范围内实现一次成巷，有助于开采效率的提升，而且掘锚机组中应用了导轨式强力液压锚杆钻机，能够节约支护时间。

第二，提升锚杆支护质量，应用掘锚机组进行一体化掘进，能够有效提升锚杆支护的质量，保障锚杆支护的效果。在顶板暴露之后，操作人员可以及时安装锚杆，防止顶板在锚杆支护之前出现离层现象。与此同时，锚杆机组具有临时支护系统，其顶推力可达40kN，能够实现顶板的预压缩，将施加的顶推力转化成锚杆的预紧力，从而提升锚杆的支护质量与支护效果。

第三，改善开采作业环境，掘锚机组能够一次成巷，其巷道成型相对较好，掘锚机组的控制人员可以处于安全的巷道内进行遥控操作，在很大程度上提高了掘进作业的安全性。与此同时，在掘锚机组掘进的过程中，其操作具有显著的自动化及现代化特征，再加上良好的锚杆支护效果，使得掘进劳动强度显著降低[2]。

2 掘锚机组掘锚一体化掘进技术在煤矿巷道掘进中的应用

2.1 一体化掘进技术的应用要点

2.1.1 掘锚机组作业要点

在应用一體化掘进技术进行煤矿巷道的掘进施工时，开采人员需要将中线作为掘进基础，将一米的距离作为一个循环，进行截割掘锚机作业。开采人员首先要把截割头操作油缸抬起在巷道顶板位置，然后再切入煤矿巷道的煤体中，实现从上往下的切割；在掘锚机组切割到煤层底板的部位时，掘锚机司机合理控制好截割头的垂直位置，在保障巷道底板平整的基础上，完成底煤的切割；当所有余煤装载完成之后，掘锚机司机需要再次调整截割头的位置，开始下一个循环，实现掘锚机组在煤矿巷道中的一体化掘进。

2.1.2 装载运输作业要点

掘锚机组中的装载运输设备主要是指中部输送机以及收集头机构。在实际的截割作业过程中，掘锚机司机需要确保收集头机构利用自身的耙爪装载机构将所有的落入煤输送到中部输送机中，然后再由中部输送机将开采的煤块输送到掘锚机后方的连运一号车中，连运一号车会将煤块破碎后均匀运输到跨骑式输送机中；最后，由跨骑式输送机运输到胶带输送机中，从而将煤块运输到主运输系统中，完成煤块的装载运输作业[3]。

2.1.3 支护作业要点

在应用锚索支护方式时，开采人员需要按照如下流程进行支护操作，为掘锚机的掘进提供安全保障：

第一，操作人员需要做好锚杆钻眼工作，在进行锚索支护之前，掘锚机的司机需要利用遥控设备将掘锚机调整为支护状态，伸出稳定靴，支起掘锚机的液压支撑，合理控制掘锚机中的支护梁伸缩阀与前后倾斜阀，在煤矿巷道的工作顶板位置，完成顶棚的支护。需要注意的是，当司机操控掘锚机钻臂的摆动阀门时，需要确保两侧的钻架都可以触碰到钻眼部位，并根据事先设计决定的眼深和具体的煤矿巷道高度，选择相匹配的钻杆完成安装工作，最后使用旋转阀与钻机给进阀，控制钻杆完成钻眼操作，并将钻杆旋转退出。

第二，在锚索安装的同时，操作人员需要在第一步中打好的钻孔内放置树脂，然后再填入锚索。具体的操作流程如下：将锚索的下部位安装于搅拌器中，并将钻箱升到锚索的底部，和钻眼距离约60厘米的部位即可；然后继续升高钻箱，并进行转动，完成锚索搅拌操作。需要注意的是，操作人员需要掌握好锚索外漏长度及提升转动的速度，并将搅动时间控制在10-12秒。

第三，固定锚索，在树脂凝固之后，需要通过掘锚机锚杆机司机的人工操作，安装锚索具以及锚索托盘。具体的操作要求如下，支护工需要将锚索的外露部分和掘锚机的张拉泵头连接在一起，另一名开采操作人员需要张拉锚索，确保锚索的初锚力达到相应要求初张力。张拉完成之后，松开张拉泵进行下一个锚索的张拉。

2.2 一体化掘进技术的应用实例

本文将国家能源集团神东煤炭集团布尔台煤矿作为研究对象，分析其掘锚机组一体化掘进技术的应用。在该煤矿中，一体化掘进技术广泛应用于顺槽，其中以22207运输顺槽为例，其总长度为4800米，巷道煤层的倾角1-3°，上覆基岩的厚度在280-315米之间；松散层的厚度在12-28米之间，夹矸厚度在0.2-7.2米之间不间断伴随。在进行该煤矿巷道的掘进时，煤炭的破、落、装载运输和巷道支护均由掘锚机组和配套设备完成，实现了一体化掘进。开采人员选择MB670型掘锚机以及LY2000型连运一号车，具体的掘进操作与上述流程别无二致，这里不再赘述。应用一体化掘进技术，布尔台煤矿22207运输顺槽每天掘进32米，月进尺为800m，有效解决了煤矿存在的回采工作面接续紧张问题，实现了煤矿的高效开采。

具体而言，一体化掘进技术的实践应用优势有以下几种：第一，掘锚机的司机能够通过遥控设备控制煤矿巷道的掘进，司机本人处于安全性较高的巷道内，提高了煤矿开采的安全性，而且无线遥控操作可以使司机更为准确地掌握煤矿巷道的掘进层位，使煤矿巷道的掘进一次成型，降低了煤矿巷道的管理难度，有助于开采质量的提升；第二，掘锚机组能够同时进行顶锚、锚索以及帮锚的长期支护，不需要进行频繁调机，而且掘锚机的履带不会对煤层底板造成破坏，有助于开采效率和安全性的提升；第三，掘锚机组主要进行单巷掘进，能够实现一次成巷，在很大程度上简化了巷道后期的维护工序，而且不需要或者很少需要开调车硐室，从而降低了掘进工程量，避免煤矿巷道开采作业中出现无效掘进，有助于掘进效率的提升。

2.3 一体化掘进技术的完善

在实际的掘锚机组一体化掘进技术应用过程中，因为我国煤矿在生产技术以及地质条件方面与国外存在较大的差异，所以煤矿企业需要进行我国煤矿适应性的分析，明確岩层条件、煤层倾角以及岩石硬度等地质条件，选择合适的型号的掘锚机。比如，在布尔台煤矿中掘锚机组将顶锚杆安装的部位设置在迎头的1.9米处，将帮锚杆安装在距离迎头的2.9米处。而在其他煤矿巷道中，煤炭企业需要根据实际状况设置锚杆的安装部位。

与此同时，因为掘锚机组采用一次进刀成巷作业，使得巷道断面呈现出矩形。再加上掘锚机组具备相对较大的截割滚筒宽度，通常在6米之间，这就要求煤矿巷道具备较大的断面。但是就实际状况而言，仅有神东煤炭集团以及大同企业的矿区能够达到这一范围，大部分矿区的煤矿巷道都在4.5米左右。因此，在进行掘锚机组一体化掘进技术的应用时，需要进行技术调整与更新，确保其应用于4.5米宽的煤矿巷道，促进我国煤矿行业的自动化发展[4]。

3 结语

综上所述，掘锚机组能够显著提升煤矿巷道掘进的效率，保障煤炭开采的安全性，需要受到煤炭企业的重视。通过本文的分析可知，煤炭企业需要加强掘锚机组的引进与开发，结合我国煤矿的地质状况与岩体条件，研发出适用于我国煤矿巷道掘进的掘锚机组，充分发挥出掘锚机组的重要作用，促进我国煤炭行业的可持续发展，带动我国经济发展。希望本文的分析可以为相关研究提供理论参考。

参考文献

[1]武德正，魏喜红.煤矿巷道掘进装备关键技术现状和发展趋势分析[J].山西能源学院学报，2018，31（01）：53-55.

[2]邢海波，马琳.复杂地质条件下煤矿巷道掘进支护技术的应用浅谈[J].山东工业技术，2018，（04）：113.

[3]刘琰.煤矿巷道掘进技术的现状与发展研究[J].决策探索（中），2018，（01）：15-16.

[4]王育虎.煤矿高效掘进技术的研究[J].机械管理开发，2016，31（06）：141-142.