煤矿辅助作业技术装备现状和展望

2018-06-02 15:32焦轶

价值工程 2018年15期

焦轶

Present Status and Prospects of Coal Mine Auxiliary Operation Technical Equipment

摘要：为解决我国煤矿辅助作业用工多、效率低的问题，通过分析国内外辅助作业现状，重点探讨了煤矿辅助运输和巷道维修2个制约辅助作业效率提高的主要问题，介绍了无轨辅助运输技术和巷道修复技术等辅助作业新技术装备研制和推广应用情况，最后对辅助作业技术装备的发展方向提出了展望和建议。

Abstract： In order to solve the problem of too many employees and inefficiency in auxiliary operation in coal mine， by analyzing the present status of domestic and foreign auxiliary operation， this paper mainly discusses the coal mine auxiliary haulage and tunnel renovation which are the two primal problems to restrict the efficiency improvement of auxiliary operation， and expounds the development， popularization and application of new technical equipment for auxiliary operation such as trackless auxiliary haulage technology and tunnel renovation technology， and ultimately proposes the expectations and suggestions for the development direction of auxiliary operation technology equipment.

關键词：辅助作业；辅助运输；巷道修复

Key words： auxiliary operation；auxiliary haulage；tunnel renovation

中图分类号：TD52 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）15-0244-02

0 引言

煤炭开采技术经过十年科技攻关和技术创新，煤炭开采机械化水平日益提高，我国在关键“采、掘”领域成套装备技术已达到国际先进水平。相对高速发展的采掘技术装备，煤矿辅助作业机械化水平还有很大差距，用工多、效率低，严重制约了我国煤矿安全生产水平、矿井全员工效的提高。

据不完全统计，采煤作业人数约占矿井总人数的1/4，采煤队的成本仅占原煤生产总成本的1/5，其他辅助环节的成本支出占总成本的1/3左右，直接成本不高，间接成本不低是煤矿当下存在的主要问题之一，急需采掘装备与辅助作业装备同步发展，推动我国煤矿开采的机械化水平的整体提高。针对这一问题，本文重点分析了国内煤矿在辅助运输、巷道修复及支护等辅助作业环节的现状及存在的问题，介绍了辅助作业装备的最新研究进展，总结了辅助作业装备的发展方向及趋势。

1 国内煤矿井下辅助作业现状

煤炭企业的生产作业流程分为开拓作业、掘进作业、开采作业、提升运输作业四个核心作业，以及通风、排水、辅助运输、机电设备安装与维修、灾害治理、巷修、瓦斯抽放与检测等七个辅助作业环节[1]。

1.1 辅助运输

煤矿井下辅助运输主要指矿井作业所需材料、机电设备和作业人员的运输，通常具有如下特点：①运输线路随着工作地点的延伸、缩短或迁移而经常变化；②工作地点分散，使得运输线路环节多、分支多；③井下巷道空间受限制，有沼气和煤粉，需要防爆设备，这些特点决定了辅助设备类型具有多样性[2]。

在国内，大多数老矿的辅助运输系统仍以调度绞车、架空电机车、蓄电池电机车、无级绳绞车、架空乘人装置等有轨运输为主，采用多段接力的传统运输方式，轨道运输不仅投入大量的设备成本，而且效率低下、事故率高。自20世纪90年代末期，从国外引进无轨辅助运输技术和装备，目前已得到很好的推广和应用，无轨辅助运输因具有多用途、机动灵活、技术先进、安全高效的特点，从真正意义上改变了辅助运输的瓶颈问题，大幅减少了辅助运输人员，提高了矿井的运输效率。

1.2 巷道修复

巷道修护作业主要是对巷道进行维护和修理，保证行人、物资、原煤运输通道和风路的畅通。随着我国煤炭资源的开采逐渐由浅部转入深部，平均开采深度已达到600m以上。在深部矿井中，顺槽长期处于复杂围岩条件下，承受地应力多向作用，受采动影响强烈，造成巷道变形速度快，变形量大、片帮、底鼓甚至冒顶，架棚段巷道支架破坏严重，严重影响煤矿安全生产。为解决上述问题，煤矿每年投入大量人力物力进行巷道修复扩帮工作，主要依靠人工进行，采用手动风镐破岩、铁锹铲装、气动锚杆机/凿岩机锚钻施工、搭脚手架人工架棚等方式进行巷道修复施工。每支巷修队人员基本都在150人以上，巷道修复效率低下。

2 辅助作业新技术装备

2.1 辅助运输设备

长期以来，矿井辅助运输存在运输线路复杂多变、工作地点分散、运输环节多、待运物料品种多形状杂、井下巷道空间小、平行交叉作业多，从根本上决定了辅助运输在煤矿生产减人提效上成为典型的薄弱环节。我国大多数煤矿辅助运输采用轨道运输，形式单一，环节不配套，采用多段节理，投入大量设备成本，而且效率低下，事故率高[3]。

无轨辅助运输车辆有着运输效率高、机动灵活、运输成本低、用人少等优点，在部分底板较好、坡度较小、断面适宜的矿井得到了大量推广，在减人提效方面效果显著，近些年得到快速推广，包括各种以防爆柴油机和蓄电池为动力源的运人、运料和特种用途车辆，如支架搬运车、铲车、多功能车等。

2.1.1 运人车

近年来，我国自行研制的煤矿井下运输人员车辆，在车辆的舒适性、驾驶操纵性、行驶安全、可靠性、车辆定位监测系统、通讯系统等方面都达到了先进技术水平，采用专用底盘，涡轮增压技术，可有效提高发动机功率，降低尾气排放，可实现10-30人员运输的系列产品。

2.1.2 运料车

运料车主要运送作业材料、矸石以及设备零部件的车辆。经过近十年的发展，在车辆动力性、操纵灵活性、安全可靠性、燃油经济性等方面取得了突破性技术进展，并在实际应用中取得了很好的效果。如WC3Y型防爆柴油无轨胶轮车适用于煤矿井下顺槽物料及设备的运输，操作简单、操作灵活、适应复杂条件运行，被广泛应用。

2.1.3 特种运输车

特种运输车主要针对综采工作面设备搬家工艺而设计，包括支架搬运车、多功能车等车型。20世纪80年代初，我国开始尝试引进和自主研制，并在部分矿井进行了应用，条件适宜的矿井使用效果较好。近几年来，支架搬运车已逐步系列化，以发动机为動力源的WC40Y、WC55Y、WC80Y支架搬运车，性能达到了国际先进水平。随着我国环保意识的增强，以防爆蓄电池为动力源的支架搬运车正在成为新的研发方向，如WX35J支架搬运车，国内首台以蓄电池为动力源的重型搬运车已应用于神东公司搬家作业。

2.2 巷修机

巷道修复依不同矿井条件而差异，工艺条件复杂、作业工序多，需要进行不同的修复作业，挑顶、刷帮、起底、锚护、装运、提升、安装等。实现一机多功，具备全面巷道维修能力，可以实现机械化减人，提高劳动工效，降低生产成本[4]。

国外的巷修设备主要有德国生产的EQ200型多功能巷道修复机，该机集成多种末端执行机构，包括挖斗、铲斗、破碎锤、工作台、锚杆钻机等，通过液压快换连接机构实现多末端机构快速切换。此外，还可根据实际需求，配备铣挖滚筒、钻机、作业平台、锚索切断器、拖梁器等工具，实现刷帮、作业车、锚索锚杆切断、替棚等巷修作业功能。

国内专业巷修设备主要有HXYL-120/90系列多功能巷道修复机[5]。该设备集扩巷、挖装、输送及锚护功能于一体，与带式转载机和带式输送机配套，实现巷道修复机械化作业。该机采用履带底盘，具有破碎扩巷、挖掘装载、转载运输及锚护等功能，实现巷道修复的机械化作业，取代人工风镐破碎-人工锚护-手工装运清理的巷道修复工艺，提高巷道修复的效率及安全性。

3 煤矿辅助作业技术装备发展方向及展望

3.1 辅助运输

辅助运输设备的发展目标：降低辅助运输的劳动强度，提高辅助运输的效率，具体发展方向有如下几个方面：

①井下材料、设备和人员的运输设备的研制，特别是采区辅助运输设备的研制；

②供料地点到井下用户运输线路中，中转点最少的运输系统和设备的研制；

③对辅助材料不经转载，直接运到用户的合理组织和最佳路线方案的研究。

3.2 巷道修复

巷道修复作业工序多，工艺复杂，巷道变形类别不同，需要进行不同的修复作业，巷道修复机械需要实现不同的功能。巷道修复过程的这一特点，决定了煤矿巷道修复机总体发展趋势：集成度高、功能齐备、互换性强，可高效完成井下巷道修复的破、挖、装、运、剪、提等全流程作业。具体发展方向有：

①集成度高、互换性好，实现一机多用；

②加强巷道变形监测，实现监测-维护一体化管控，延长巷道使用周期。

随着煤炭行业对煤矿辅助作业装备重视程度不断提高，煤矿辅助作业装备的机械化程度将得到快速发展，与核心采、掘装备的研发与应用齐头并进，进一步提高煤矿全员劳动工效、进一步减少煤矿井下作业人员、进一步降低煤炭生产成本，共同促进我国煤矿安全生产水平进一步提高。

参考文献：