煤矿掘进效率主要制约因素及对策浅析

高品

摘 要：目前，掘进机属于较为先进的设备，集机、电、液于一体，属于煤矿井下掘进作业的核心设备，掘进作业能否达到预先设定的要求，主要取决于掘进机工作时稳定性和安全性能，煤矿采掘关系直接影响到矿井安全均衡稳定生产。近年来，由于煤矿综采工作面普遍采用大功率、高自动化程度采煤装备，工作面单产不断提高、推进速度不断加快，这对煤矿掘进效率提出了更高的要求。提升掘进效率、实现快速掘进成为煤矿可持续健康发展和安全高效集约化生产的重要保障。

关键词：煤矿;掘进效率;制约因素;对策

引言

煤炭是中国的支柱能源，且在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。2020年，煤炭在中国一次能源消费中占比高达56.58%。中国煤炭资源赋存条件复杂，大多采用地下开采，井下巷道掘进工作量巨大。当前，中国综采工作面技术较为成熟，回采速度已有大幅提升，而巷道掘进速度受工作空间和地质环境的影响，仍存在进尺慢、效率低的问题，严重制约了矿井的开采效率。为了满足新形势下智能化矿井建设的要求，有必要对煤矿巷道智能化掘进关键技术进行研究。

1综掘机掘进操作的特点

在煤矿井下掘进过程中，经常遇到巷道顶板变形、凸起或者塌陷等安全事故。这些事故会导致煤矿井下地质构造特征发生变化，比如出现裂缝、地面下沉等，使得煤矿井下施工过程中容易发生水害等问题。综掘机是煤矿企业从国外引入的一种先进的矿井掘进设备，它是通过与自身所配备的锚杆机相互协调配合完成工作。这种锚杆机自带动力，可以在煤矿井下掘进过程中交叉进行掘进与支护，并且这种掘进机可以在双巷甚至是多巷中使用，在井下施工时，可以在不同的巷道中交叉循环地进行掘进、支护施工操作。此外，使用掘锚机掘进时，可以与大断面煤矿巷道锚杆支护技术配合。这种操作既可以实现掘进和支護同时进行，又可以促进井下通风工作顺利进行。在传统掘进技术的基础上，应用掘进设备可以实现井下快速掘进，是一种快速掘进技术。在煤矿井下掘进过程中，综掘机是以设备的截割头为依靠，依次通过切槽、采垛这两个工作流程进行采掘形成煤矿巷道。另外，综掘机配备有2个重要的机电设备（收集头机构和刮板输送机），当开始截割时，煤（矸）就会落在收集头铲板的表面，且收集头铲板持续、不中断地运行，就可以将截割的煤输送到刮板输送机。接着，刮板输送机可以将煤运输到梭车的车斗中，由梭车运输到给料破碎机。梭车一直往返于综掘机与破碎机之间，将采得的煤破碎后再通过胶带运输离开掘进工作面，实现快速掘进。

2影响综掘机掘进的因素分析

随着综掘机的掘进，不良的地质构造特征会导致煤矿岩石构造破损，巷道顶板的强度不足，难以承受矿井综掘机掘进生产的强度，容易出现顶板冒落的情况。为了避免矿井掘进生产过程中出现工作面顶板冒落的情况，综掘机掘进过程中的空顶距就会缩短，增加了综掘机倒机操作的次数和时间，进而导致综掘机掘进循环进度变慢，降低了掘进工作速率及效率。煤矿褶皱结构、断层等地质构造特征会导致一些容易充水的通道形成，进而引发水患、水害等安全事故。而对于褶皱构造来说，其会导致煤层上附着高浓度瓦斯甚至发生溢出现象，也会导致煤矿井下瓦斯分布不平衡、不均匀。而对于断层结构来说，它会引发构造应力，使得瓦斯难以自由扩散，在空间狭小的煤矿井中，瓦斯流通困难，在断层末端积累，引发瓦斯中毒等安全事故。受地质构造特征的影响，综掘机在掘进过程中容易发生瓦斯爆炸、水害等事故，不仅会影响综掘机的掘进速度，还会影响施工作业的安全性，不利于矿井安全掘进生产。

3提升综掘机掘进效率及质量的措施

3.1选择合适的掘进设备

掘进机在掘进工程中发挥着重要作用。在挖掘过程中，工作人员需要根据煤矿的实际情况选择掘进设备，如巷道长度及煤层的内部构造等特点。通常情况下，若实际巷道的长度小于300m，只需要普通型的掘进设备即可;反之，则需要综合性较强的掘进设备。作业人员需要调查掘进设备的信息，了解煤矿开采的实际情况，减少开挖时间，使得挖掘设备能够满足实际生产需求。型号合适的设备能够在挖掘过程中充分其价值与作用，确保工程顺利进行。

3.2运用临时支护技术，选择掘进机的类型

在选择掘进机的类型时，需要将巷道长度作为主要判断准则，根据实际施工情况选择掘进机的类型，充分发挥出普通掘进机与综合掘进机的优势与价值，顺利开展工程任务，提高施工过程的效率与质量。综合掘进机能够运用其自身的液压系统完成工作任务。在完成设备开关机的操作时，可以运用系统闭锁装置，提高掘进过程的安全性与稳定性，提高掘进效率与质量。作业人员通过综合掘进机的液压锁应用各种临时支护技术，有效降低了煤矿工作过程中的风险与隐患，为顺利完成工作任务提供了强有力的保障。

3.3应用分次支护技术

煤矿井下巷道掘进是一个包含多道工序的系统工程，但究其本质而言主要涉及掘进和支护两大工序。两者互相影响，共同决定着煤矿生产效率。当前，随着掘进和支护作业机械化程度的不断提高，掘进和支护效率也得到极大提升。但掘进作业与锚杆（索）支护作业仍处于交替施工状态，为提升巷道掘进速度，工程技术人员用以下2种方法来缩减锚杆（索）支护作业耗时：1）提高钻孔效率。采用优化机械设备、优化钻孔布置等方法，提高钻孔效率，缩短打孔和锚杆的安装时间。该方法对施工队伍的设备机械化水平和人员技术水平要求较高，且在一些地质条件较为复杂的工程中并不适用。2）优化掘进工艺。同时展开多个作业面，采用双巷掘进或多巷掘进，提高巷道掘进速度，该方法也对地质条件要求较高，且不能实现掘进和支护的平行作业，只能在我国部分矿区采用，难以全面推广。为解决采掘和支护不能平行作业的问题。分次支护的基本思想是，将传统的一次成巷支护（ad段）分为多个支护阶段（ab段和bc段）。当巷道开挖后，在开挖断面附近围岩应力释放尚不充分，此时，可用少量锚杆（索）进行先期支护，在一定程度上限制巷道变形的发展，保证围岩的稳定性。随着开挖面的推进，围岩应力和变形进一步释放，再对巷道进行二次支护，控制围岩变形的发展，二次支护并不影响前方的掘进工作。

结语

煤矿采掘接续紧张是煤矿安全生产的大敌，已经被国家有关部门列为重大安全生产隐患。由于部分煤矿掘进设备落后，掘进单进水平较低，并且存在重采轻掘现象，掘进进尺欠账较多，导致采掘接续比较紧张，已经在一定程度上制约了煤矿的均衡稳定生产。本文分析了煤矿掘进效率的主要制约因素，并针对性地提出了提升煤矿掘进效率的主要措施，为提升煤矿掘进效率提供了有效的参考路径。

参考文献

[1]康红普.我国煤矿巷道围岩控制技术发展70年及展望[J].岩石力学与工程学报，2021，40（1）：1-30.

[2]王国法，庞义辉，任怀伟，等.煤炭安全高效综采理论、技术与装备的创新和实践[J].煤炭学报，2018，43（4）：903-913.