煤矿智能化背景下掘锚一体机发展现状和方向的探讨

关小高

摘 要： 党的十九大报告提出，加快建设制造强国，加快发展先进制造业，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。中国是全球煤炭生产第一大国。国家发改委等8部门近日印发《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，提出到2030年，各类煤矿基本实现智能化，明确了掘锚一体机发展方向，全力促进煤矿智能化发展。

关键词： 煤矿;掘锚一体机;发展现状;方向

【中图分类号】TD421.5     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.224

掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进设备与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术。

1 我国煤矿掘进技术发展和存在的问题

巷道的掘进由炮掘发展到综合机械化掘进，并随着装备与技术的不断进步，综合机械化掘进必将成为将来煤矿开拓掘进的主流方向。现在掘进机已经从以前的传统机型发展为掘锚一体机和连采机，但是无论使用什么型号的掘进机，不管它的掘进速度有多快，样式有多么复杂，都无法真正突破目前煤矿掘进生产中面临的最大技术瓶颈，那就是掘进前进到一定长度时，必须停止掘进机作业，对工作面迎头的顶板及俩帮进行支护，严禁空顶作业。这样，就出现了如下的问题：

掘进与支护无法同时平行作业，在掘进作业时，掘进机前面不得有其他人员作业，在工作面进行支护作业时，掘进机必须截割头落地并且停电闭锁。以常见的综掘锚网工艺为例，考虑到顶板及侧帮煤岩牢固及人员安全，在巷道掘进到规定距离时（一般为0.8-1.5米），必须停机进行支护，人员不能在没有支护的环境中工作，必须先进行临时支护，然后进行永久支护。掘进和支护工序不能同步进行，在掘进时，支护工必须停止支护作业，而在支护时，掘进作业必须停止。掘进作业和支护作业互相影响互相制约，严重影响了设备及人员的生产效率，严重影响掘进速度，影响单班掘进产量，从而影响企业效益和收入，无法为煤矿智能化背景下，掘锚一体机发展提供有利条件[1]。

2 煤矿快速掘进中掘锚机应用与智能化矿井关系

在矿井智能化风口，智能化矿井建设、实施大背景下，为采掘工作面的装备智能化工作提出了要求。目前主流矿井采用的综合机械化掘进机在掘进效率、工程质量、安全生产各方面都和智能化矿井打造智能化本质安全性矿井的理念渐行渐远。

因煤矿快速掘进工作具有一定复杂性、特殊性，并且，采用传统化开采方式还存在巨大安全隐患，为确保工作人员生命安全，避免造成不必要的經济损失，还需煤矿企业对挖锚机合理选择与应用。同时，煤矿快速掘进工作中掘锚一体机是重要基础设施，掘锚一体机型号、规格、性能等合理选择，影响煤矿快速掘进工作进度与效率[1]。而掘锚一体机还会在实际应用过程中分析煤矿快速掘进工作要求与标准，时刻注重效率与安全，能够确保人员生命安全，降低工作难度，减少工作人员工作量，为煤矿快速掘进提供基础保障[2]。

3 煤矿快速掘进中掘锚机的应用现状

现在我国煤炭开采技术方案领先全球，目前比较先进的掘锚一体机大部分采用低转速大功率横轴式截割滚筒，采用伸缩结构一次截割成形，截割宽度4.8米-5.2米可伸缩调节，高度3.2米，一次成巷。截割下来的煤，在左右两个耙爪的作用下进入刮板运输机，再通过后半部的转载运输机进入皮带，同时配合集成式的临时支护系统，顶部网片铺设装置，6臂或多臂钻机，实现锚杆钻孔定位，多臂同时施工，自动顶网上片（人工辅助连网）。做到大大缩短空顶时间，降低人工参与比例和强度[3]。

掘锚一体机改变了过去的单滚筒截割，巷道成型比较差，煤壁不平整的情况，所掘工作面顶底板及两帮平齐，无凹凸，所支锚杆成行成排，成巷支护质量提升，巷道面貌焕然一新。”

目前生产矿井对快速掘锚一体机应用解决比较迫切的问题就是采掘接续问题。现在新建矿井产能不超过1500万吨/年，采煤工作不超过两个，也就是一个工作面年产煤炭750万吨，经计算，这就要求准备巷道掘进进尺每天不小于31米，也就是每班进尺10-11米。

例如：贺西煤矿2417材巷安装使用的快速掘进成套装备，在整体工作效率方面有显著提升，以往当班3-4米进尺、日进尺更10米左右，而应用到掘锚一体机后，日进尺平均33米，最高时可达到40米，月进度达到1200米左右。此外，掘锚一体机实际应用过程中能够达到“一次截割成型”目的，顶底板、两帮全部持平齐状态，所有支锚杆均成行成排，使整体工作效率明显提升[4]。

4 掘锚一体机发展空间展望

掘进与开拓是煤矿生产建设最基本的工作，掘进的速度与质量直接关系到煤矿安全与效益，并且掘锚一体机的作为煤矿生产的重要生产力工具，在智能化矿井普及浪潮中占据重要的地位，降低安全事故发生率[5]。

至我国煤炭进入21世纪以来，煤炭产业给国民经济的贡献不断上升，近年来也承担着国家能源安全的重大责任，随着煤炭产业的不断发展，不断的由东部前往中西部地区，山东、安徽、河南、黑龙江等东部和中部地区的煤炭产量缩减，陕西和新疆地区的煤炭产量不断增加，新增加煤炭产能的地区资源禀赋有资源量巨大、埋藏浅、矿井灾害少等特点，建设的矿井产能均超过千万吨（级）。超大型矿井的建设、生产离不开稳定有序的回采工作面接续，相对于传统的掘进设备，智能化掘锚一体机的普及将给我国超大型矿井的高产方面做出贡献。

结语：随着掘锚一体机在实际中的应用和不断的进化，最终实现矿井无人化掘进，随着采掘设备的不断智能化升级实现矿井无人化，我们可以预见到在未来的十年时间里我国矿井特别是煤矿矿井可基本实现本质安全型采煤。

参考文献

[1] 王步康.煤矿掘进技术与装备的现状及趋势分析[J/OL].煤炭科学技术：2020，32（01）：10-26.

[2] 宋国忠，安昌辉，丁树丛.掘锚一体机在三软煤层巷道施工中的应用[J].山东煤炭科技，2020，62（08）：19-20+23+27.

[3] 王小龙.EBZ160M-2掘锚一体机在长平矿的应用[J].煤矿机械，2020，41（08）：150-153.

[4] 杨文军，奚秀东，段慧杰.矿用掘锚一体机常见故障排查要点探析[J].机电工程技术，2020，49（06）：174-176.

[5] 马瑞.厚煤层掘锚一体机快速成巷技术工艺研究[J].山东煤炭科技，2020，3（04）：137-138+141+144.