煤矿高效掘进技术现状与发展趋势

周同

冀中能源峰峰集团新屯矿 河北邯郸 056201

1 我国煤矿高效掘进技术现状

1.1 煤矿巷道综采技术现状

掘进机、装载机、单体锚杆机是煤矿巷道综采掘进的主要机械设备。其中，悬臂式掘进机功能有行走、运载和切割，工作机构包括切割臂、输送机、回转台、装载机和履带等。针对工作要求，采用的切割方式也不同，悬臂式掘进机分为横轴与纵轴两种形式。从重量角度分也可分为四种，即轻型、重型、中型和特轻型。悬臂式掘进机具有能连续开挖、超挖少、爆破震动少、灵活度高等优点，可将其用到任何一种支护或断面结构隧道中[1]。施工准备时间较短，但是利用率较低，影响掘进速度。

1.2 全液压钻车掘进技术现状

在开展大断面岩巷掘进工程时，常常应用相配套的工作方案，比如以CMJ17履带式为主体，由ZC-3为辅，这样掘进速度提高到2m/min，该设备工作效率较高，同时还具有便利性和机动性的特点。配套系统中具有装岩、凿岩效率高的优势，在钻凿大断岩时一个小时内可凿出70多个炮眼，是普通设施工作效率的两倍。全液压劳动强度较小，可实现爆破、钻眼一次完成，支护质量也得到了提高。

2 复杂地质条件下煤矿巷道掘进支护技术应用要点

2.1 结合实际选用合适设备并调好相关参数

针对目前很多煤矿巷道掘进效率低、安全性差的问题，有必要结合实际情况选用更先进更实用的设备，目前技术比较先进成熟的综掘机比较适用于各类复杂地质条件的矿产巷道掘进工程。针对这些设备首先需要让具备专业操作技术的技术人员进行操作和管理，通过具体地质状况和工程要求设定好相关设备参数数值，控制好设备作业过程中的振动。同时在支护结构构件时，要为综掘机工作预留空间，做好相关工作的协调和配合，确保掘进工作和支护构建工作协调配合进行。在设备使用管理期间，需要对设备本身运行状况和相关参数进行监测，凭借科学的预警规则，及时处理好各类突发状况[2]。

2.2 采用先进技术手段

目前全球煤矿产业都面临着一个问题，就是地表浅层煤矿资源开采殆尽，多数煤矿都需要在1km-2km的地层下，采矿深度提升，给巷道掘进及相关管理技术带来了巨大挑战，尤其是这些地层区域的地质结构非常复杂，且容易面临多种未知情况。具体表现在围岩比较容易出现流体现象，这些情况下浅层煤矿巷道掘进作业采用的设备和技术不再适用，一些新兴技术的应用非常有必要。例如，目前以动态耦合技术为代表的深层巷道掘进技术被大量应用，其能够很好适应深地层煤矿复杂且动态性较强的地质环境。同时可以利用综掘机等比较先进的掘进设备来提升巷道支护结构稳定性，降低干扰，提升掘进作业质量和安全。

2.3 灵活采用临时支护技术

因为复杂的地质条件下容易出现多种突发状况，此时比较成熟的临时支护技术的应用非常有必要。具体来讲，临时支护技术主要是在巷道掘进过程中，面对因地震、操作失误或一些不可预知因素造成的支护结构受影响情况，需要临时制定紧急方案对失衡部位加强支护。另外，在临时支护技术应用期间，还要对整体支护架构强度进行测算，避免临时支护结构施工对本身支护体系造成影响。

3 试析煤矿开展运用掘进技术中的重点及要点问题

3.1 掘进技术难点

一般来讲，在矿井开采作业中地质条件都是相对较为复杂且恶劣的，这样一来就使得矿井开采作业难度进一步加大，在试开采作业过程中往往会出现许多难点问题。如：当煤矿开采程度在不断增大时，矿井顶板岩石应力同时还出出现上升趋势；矿井顶部底板越脆弱那么在进行煤矿开采过程中就更易出现破碎问题；由于矿井地质条件的复杂性而使得巷道出现断层坡度比较大；在矿井中占比较大的往往是薄煤层，这样也给整体煤矿开采管理工作增加较大难度。

3.2 分析矿井地质条件对煤矿区域方面的影响

由于煤矿开采作业中地质环境相对较为恶劣，这就使地在开采过程中极易出现断层和断层较多以及矿井地压过大等问题，而对于煤层内部来说其地质条件也是极不稳定的，且水文环境也会相对复杂许多，所以，在这种特殊区域进行定位过程中通常都会选取高应力软岩深层矿井。

4 煤矿高效掘进技术的发展

4.1 巷道掘进技术的发展

在大断面煤矿工程中所使用到的掘进技术大多数是连续采煤技术，其中所使用到的机器也是连续采煤机器。连续采煤机与普通采煤机相比，它的工作速度更快，并且除了能进行采煤工作外，它还能完成掘进工作，从而使两者二合一。然而，连续采煤机虽然在大断面多巷道煤矿中的应用已经比较成熟了，但是在其他煤矿工程中的应用却仍然存在各种各样的问题，因此，必须要根据煤矿工程不同对采煤技术和掘进技术进行适当的调整，使其更符合煤矿的要求[3]。

4.2 掘锚一体化技术的发展

掘锚一体化技术主要应用到的地方是在单巷道和双巷道中，这两种巷道的特点是其顶板部分条件较差，因此，掘锚一体化技术对单巷道和双巷道的主要作用是提高它的支护作用和掘进速度。其中最明显的作用就是掘进速度的提高了，在某些工程中，掘锚一体化技术甚至能将掘进工作的速度提高0.5倍之多。除了上面两个比较明显的作用外，掘锚一体化还能对煤矿掘进工作的周围环境进行调节改善，并且使周围环境一直保持在一个稳定的状态。最后，掘锚一体化还能将机械设备的利用率提高。

4.3 混合巷道掘进技术的发展

悬臂掘进机的发展方向是自动化和现代化，这是为了使煤矿掘进工作变得更加智能化，从而提高开采挖掘工作的安全性，同时，还能在一定程度上提高煤矿开采工作的效率。对于混合巷道的煤矿工程而言，它的地理环境复杂多变，有很多不同的因素都能在不同程度上影响到整个煤矿掘进工作，同时，由于在混合巷道煤矿掘进过程中使用频率最高的是高悬臂掘进机，因此，想要提高在混合巷道煤矿中的掘进工作，首先应该提高高悬臂掘进机的性能。提高高悬臂掘进机的性能虽然不能消除影响掘进工程的因素，但是，它能增强掘进工作的抵抗能力。

5 结语

煤矿高效掘进技术对煤矿工程而言，任何细节的不严谨、不科学，都会影响整体质量和安全。因此针对复杂地质条件下的煤矿巷道掘进技术进行深入研究，尤其是做好相关条件下的巷道支护工作，非常有必要。