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        煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究

        2016-12-05 11:04:34趙勇貴州黔西化窩煤業(yè)有限公司貴州黔西551500
        低碳世界 2016年22期
        關(guān)鍵詞:錨桿煤礦系統(tǒng)

        趙勇(貴州黔西化窩煤業(yè)有限公司,貴州 黔西551500)

        煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究

        趙勇(貴州黔西化窩煤業(yè)有限公司,貴州 黔西551500)

        隨著我國(guó)煤礦生產(chǎn)的不斷發(fā)展,為提高掘進(jìn)效率,加強(qiáng)對(duì)煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)的研究已經(jīng)顯得十分的重要。本文主要結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn),闡述了煤礦高效快速掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

        煤礦;高效;快速;掘進(jìn);現(xiàn)狀;發(fā)展;一體化;智能化

        引言

        我國(guó)是煤炭資源儲(chǔ)量比較豐富的國(guó)家,隨著我國(guó)乃至世界對(duì)煤炭需求量的不斷增加,煤炭開采工作面臨著越來(lái)越大的工作壓力,提高煤炭開采掘進(jìn)效率已經(jīng)顯得迫在眉睫,成為當(dāng)前新形勢(shì)下迫切需要解決的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

        1 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)

        隨著我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整,百萬(wàn)千萬(wàn)噸礦井越來(lái)越多,規(guī)模不斷的擴(kuò)大,采煤的速度越來(lái)越快,但掘進(jìn)速度卻沒(méi)有明顯提高。采、掘失衡已經(jīng)成為制約我國(guó)煤礦高產(chǎn)高效的主要因素。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),掘進(jìn)效率低的主要矛盾在于掘、錨不平衡,割煤時(shí)間占17~34%,錨護(hù)時(shí)間占50~67%,掘進(jìn)速度相對(duì)較快,而錨護(hù)作業(yè)占用了過(guò)多的時(shí)間。因此,發(fā)展掘、錨平行作業(yè)裝備及工藝,提高錨護(hù)作業(yè)效率,是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。我國(guó)煤炭賦存條件千差萬(wàn)別,很難研制出一套適應(yīng)各種條件的快速掘進(jìn)技術(shù)與裝備。因此,在“掘、支平行作業(yè)”理念的指導(dǎo)下,因地制宜的設(shè)計(jì)適應(yīng)某種地質(zhì)條件的快掘系統(tǒng)是必由之路。在我國(guó),以中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院為主的科研院所和裝備制造企業(yè)在快速掘進(jìn)系統(tǒng)方面投入了大量的人力、物力、財(cái)力,部分快掘裝備已經(jīng)在神東、潞安等煤炭集團(tuán)投入使用,取得了可喜的成績(jī),目前來(lái)看,國(guó)內(nèi)主要存在以下幾種適應(yīng)不同條件的高效掘進(jìn)技術(shù)。

        1.1 掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)

        該技術(shù)適用于頂板破碎,需臨時(shí)性支護(hù)的煤及半煤巖巷道,較小斷面巷道掘進(jìn),目標(biāo)月進(jìn)尺≥600m。掘進(jìn)機(jī)連續(xù)向前掘進(jìn),超前支架對(duì)空頂進(jìn)行臨時(shí)性支護(hù),運(yùn)錨機(jī)在轉(zhuǎn)載的同時(shí)進(jìn)行錨桿的打設(shè)。一個(gè)作業(yè)循環(huán)完成以后,掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn),超前支架交叉式邁步向前行走,空頂始終處于支護(hù)狀態(tài),同時(shí)運(yùn)錨機(jī)拉動(dòng)二運(yùn)也向前行走,進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

        表1 掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)參數(shù)

        掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)示意圖見(jiàn)圖1。

        圖1 掘進(jìn)機(jī)超前支護(hù)快掘技術(shù)示意圖

        1.2 雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘技術(shù)

        雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘技術(shù)適用于頂板破碎,需及時(shí)支護(hù)的煤及半煤巖巷道,較小斷面巷道掘進(jìn),目標(biāo)月進(jìn)尺≥500m。掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)一到兩排后,截割臂著地,兩臺(tái)錨桿機(jī)分別遙控伸到工作面迎頭,根據(jù)需要打部分頂或幫的錨桿或錨索,運(yùn)錨機(jī)在轉(zhuǎn)載的同時(shí)進(jìn)行其余錨桿或錨索的補(bǔ)打。雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

        表2 雙錨掘進(jìn)機(jī)快掘系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

        1.3 高集成度快掘技術(shù)

        高集成度快掘技術(shù)適用于中厚煤層巷道的快速掘進(jìn):頂?shù)装遢^穩(wěn)定,允許空頂15m以上;煤層傾角≤3°;斷面寬度5.4~6.0m,高度3.5~4.5m;在神東大柳塔礦最高月進(jìn)尺3088m。掘錨機(jī)負(fù)責(zé)全斷面一次成型的掘進(jìn);破碎轉(zhuǎn)載機(jī)在破碎、轉(zhuǎn)載的同時(shí),還可牽引后方的膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn);10臂錨桿鉆車跨騎在可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)上,負(fù)責(zé)打6根頂錨,4根側(cè)錨,頂、幫支護(hù)可同時(shí)進(jìn)行;可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)可上下、左右彎曲,搭接在自移機(jī)尾上,搭接行程最大可達(dá)150m。該套系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程遙控操作,司機(jī)位于十臂錨桿鉆車上,遙控工作面迎頭的所有設(shè)備。高集成度快掘技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

        表3 高集成度快掘技術(shù)參數(shù)

        1.4 “三位一體”高適應(yīng)性快掘技術(shù)

        “三位一體”高適應(yīng)性快掘技術(shù)適用于頂板側(cè)幫較穩(wěn)定中等斷面的煤巷掘進(jìn),允許空頂0.5m以上;煤層傾角≤3°;斷面寬度4.6~5.4m,高度3~4.2m;最高月進(jìn)尺≥1000m。該套快掘技術(shù),掘錨機(jī)負(fù)責(zé)全斷面一次成型的掘進(jìn),同時(shí)帶有臨時(shí)支護(hù),負(fù)責(zé)打迎頭的四根頂錨;幫錨機(jī)在破碎、轉(zhuǎn)載的同時(shí),還可牽引后方的膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)前進(jìn),且還負(fù)責(zé)打兩幫的錨桿;三臂錨索鉆車跨騎于可彎曲膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)上,在后方補(bǔ)打錨索;其余部分與高集成度快掘系統(tǒng)類似?!叭灰惑w”高適應(yīng)性快掘技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。

        2 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀

        2.1 連續(xù)采煤機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀

        我國(guó)在對(duì)連續(xù)采煤機(jī)技術(shù)的運(yùn)用和研究方面起步是比較晚的,在核心技術(shù)上還需要不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。20世紀(jì)90年代,我國(guó)煤炭開采先進(jìn)企業(yè)才開始對(duì)新一代的掘進(jìn)機(jī)械從國(guó)外引進(jìn),對(duì)之后我國(guó)掘進(jìn)機(jī)械設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展具有重要的意義。經(jīng)過(guò)了二十多年的不斷研究和努力,目前我國(guó)已經(jīng)具備了生產(chǎn)多種型號(hào)的掘進(jìn)機(jī)械的能力。但是因?yàn)槲覈?guó)工業(yè)起步相對(duì)來(lái)說(shuō)比較晚,所以在對(duì)掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)的基礎(chǔ)方面還比較薄弱,我國(guó)高效掘進(jìn)技術(shù)仍然面臨著產(chǎn)量低以及兼容可靠性不足的現(xiàn)狀,與國(guó)外相比,仍然存在著一定的差距。

        表4 “三位一體”高適應(yīng)性快掘技術(shù)參數(shù)

        2.2 掘錨機(jī)組技術(shù)現(xiàn)狀

        我國(guó)煤礦資源分布廣闊,并且煤礦底層結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,針對(duì)上述特點(diǎn)我國(guó)煤礦掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的重要問(wèn)題就是研制出實(shí)用性強(qiáng)以及可靠性高的掘進(jìn)器械。目前我國(guó)煤礦開采行業(yè)還處在不斷摸索成長(zhǎng)的境地,對(duì)于系統(tǒng)化的掘進(jìn)管理以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)控還存在著不足。所以,必須不斷的加強(qiáng)研究,對(duì)制約我國(guó)掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整,保證高效掘進(jìn)。目前高效掘進(jìn)設(shè)備最好的技術(shù)水平就是掘錨機(jī)組,但是該技術(shù)在我國(guó)還屬于試驗(yàn)和研究階段。還需要不斷的提高掘錨機(jī)組的整體設(shè)計(jì)。

        3 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

        3.1 研究新技術(shù),擴(kuò)大使用范圍

        不斷探索新的截割技術(shù)、不斷擴(kuò)大適用范圍。研究、試驗(yàn)新的截割技術(shù),尤其是硬巖截割技術(shù);研究新型的截割方式與硬巖截齒,擴(kuò)展適用范圍。

        3.2 大力發(fā)展自動(dòng)控制技術(shù)

        隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展,快掘系統(tǒng)自動(dòng)化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。主要表現(xiàn)為:推進(jìn)智能導(dǎo)航、全功能遙控、智能監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)型故障診斷、記憶截割、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)取?/p>

        3.3 多功能集成趨勢(shì)明顯

        快掘系統(tǒng)成套裝備集成錨鉆系統(tǒng)、臨時(shí)支護(hù)系統(tǒng)、高效除塵系統(tǒng)、前探物探系統(tǒng)等,通過(guò)多功能的集成達(dá)到平行作業(yè),提高單進(jìn)的目標(biāo)。

        3.4 工作可靠性不斷提高

        可靠性是其進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。因此,快掘系統(tǒng)各設(shè)備系統(tǒng)匹配、結(jié)構(gòu)型式、使用材質(zhì)等都要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。

        3.5 煤礦機(jī)電一體化

        現(xiàn)在,我國(guó)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)不能滿足煤炭的開采工作,機(jī)電一體化的煤炭設(shè)備在煤炭開采中扮演著越來(lái)越重要的角色,煤礦機(jī)械一體化的到來(lái)可以有效的提高煤炭開采的效率,讓煤炭的開采運(yùn)輸逐漸走向一體化,保障煤炭資源開發(fā)的一體化可以有效的提高效率,保障生產(chǎn)的安全性。提高煤炭產(chǎn)量是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,所以耍盡快實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)械的現(xiàn)代化,因此我們要不斷加強(qiáng)煤礦機(jī)械的創(chuàng)新,讓其不斷的走向現(xiàn)代化、智能化是現(xiàn)在市場(chǎng)的需求。所以,煤炭設(shè)備的發(fā)展問(wèn)題將會(huì)影響到整個(gè)煤炭行業(yè)的發(fā)展。

        3.6 智能化

        煤礦機(jī)械的發(fā)展正在逐漸的從傳統(tǒng)的制造技術(shù)向先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行發(fā)展,爭(zhēng)取不斷的走向智能化的操作系統(tǒng),讓它自身具有的優(yōu)勢(shì)可以在整個(gè)行業(yè)中不斷的發(fā)展。因此使用到更廣的領(lǐng)域中,把智能化的生產(chǎn)技術(shù)使用在煤礦機(jī)械的生產(chǎn)中也會(huì)有很好的發(fā)展前景,把煤礦機(jī)械的操作系統(tǒng)變得更精確更智能,不但可以有效提高煤炭開采的產(chǎn)量,還要保證一定的安全和可靠性。

        3.7 功能綜合化及設(shè)備現(xiàn)代化

        機(jī)械操作逐漸向著自動(dòng)智能的趨勢(shì)轉(zhuǎn)變,煤炭行業(yè)如果想在市場(chǎng)和資源競(jìng)爭(zhēng)中取得良好的發(fā)展前景,就要逐漸的適應(yīng)這種發(fā)展趨勢(shì),煤炭行業(yè)的發(fā)展要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)之上學(xué)習(xí)和引進(jìn)先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能化的操作模式,這種生產(chǎn)模式的變更可以有效的提高生產(chǎn)效率,還可以減少企業(yè)人員數(shù)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。此外,推廣使用我國(guó)自主研發(fā)的設(shè)備可以節(jié)約成本,同時(shí)也可以擺脫國(guó)外技術(shù)的制約。

        4 結(jié)語(yǔ)

        高效掘進(jìn)技術(shù)是保證煤礦開采高產(chǎn)和高質(zhì)量的重要基礎(chǔ),國(guó)外煤礦掘進(jìn)技術(shù)的一體化和智能化發(fā)展水平已經(jīng)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟,我國(guó)的掘進(jìn)技術(shù)仍然還處于不斷的發(fā)展和研究階段。必須加強(qiáng)對(duì)高效掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的研究,不斷的提高我國(guó)高效掘進(jìn)技術(shù)的水平,促進(jìn)煤礦開采行業(yè)的不斷的發(fā)展。

        [1]韓啟華.東榮三礦煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2012(09):56~57.

        [2]伍小杰,楊 剛,葛 娟,石婷婷.煤礦掘進(jìn)工作面自動(dòng)化技術(shù)研究[J].煤礦機(jī)電,2010(02):23~24.

        [3]王忠誠(chéng),劉春友.全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)及其在我國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用[J].東北水利水電,2001(08):78~79.

        [4]栗魯平.煤礦巷道高效掘進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的研究現(xiàn)狀[J].科技資訊,2011(10):94.

        TD263.3

        A

        2095-2066(2016)22-0032-02

        2016-7-10

        趙 勇(1975-),男,彝族,貴州黔西人,助理工程師,大專,主要從事煤礦管理工作。

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