焦軼

Present Status and Prospects of Coal Mine Auxiliary Operation Technical Equipment

摘要：為解決我國煤礦輔助作業(yè)用工多、效率低的問題，通過分析國內(nèi)外輔助作業(yè)現(xiàn)狀，重點(diǎn)探討了煤礦輔助運(yùn)輸和巷道維修2個(gè)制約輔助作業(yè)效率提高的主要問題，介紹了無軌輔助運(yùn)輸技術(shù)和巷道修復(fù)技術(shù)等輔助作業(yè)新技術(shù)裝備研制和推廣應(yīng)用情況，最后對輔助作業(yè)技術(shù)裝備的發(fā)展方向提出了展望和建議。

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(guān)鍵詞：輔助作業(yè)；輔助運(yùn)輸；巷道修復(fù)

Key words： auxiliary operation；auxiliary haulage；tunnel renovation

中圖分類號：TD52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1006-4311（2018）15-0244-02

0 引言

煤炭開采技術(shù)經(jīng)過十年科技攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，煤炭開采機(jī)械化水平日益提高，我國在關(guān)鍵“采、掘”領(lǐng)域成套裝備技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。相對高速發(fā)展的采掘技術(shù)裝備，煤礦輔助作業(yè)機(jī)械化水平還有很大差距，用工多、效率低，嚴(yán)重制約了我國煤礦安全生產(chǎn)水平、礦井全員工效的提高。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，采煤作業(yè)人數(shù)約占礦井總?cè)藬?shù)的1/4，采煤隊(duì)的成本僅占原煤生產(chǎn)總成本的1/5，其他輔助環(huán)節(jié)的成本支出占總成本的1/3左右，直接成本不高，間接成本不低是煤礦當(dāng)下存在的主要問題之一，急需采掘裝備與輔助作業(yè)裝備同步發(fā)展，推動(dòng)我國煤礦開采的機(jī)械化水平的整體提高。針對這一問題，本文重點(diǎn)分析了國內(nèi)煤礦在輔助運(yùn)輸、巷道修復(fù)及支護(hù)等輔助作業(yè)環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀及存在的問題，介紹了輔助作業(yè)裝備的最新研究進(jìn)展，總結(jié)了輔助作業(yè)裝備的發(fā)展方向及趨勢。

1 國內(nèi)煤礦井下輔助作業(yè)現(xiàn)狀

煤炭企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)流程分為開拓作業(yè)、掘進(jìn)作業(yè)、開采作業(yè)、提升運(yùn)輸作業(yè)四個(gè)核心作業(yè)，以及通風(fēng)、排水、輔助運(yùn)輸、機(jī)電設(shè)備安裝與維修、災(zāi)害治理、巷修、瓦斯抽放與檢測等七個(gè)輔助作業(yè)環(huán)節(jié)[1]。

1.1 輔助運(yùn)輸

煤礦井下輔助運(yùn)輸主要指礦井作業(yè)所需材料、機(jī)電設(shè)備和作業(yè)人員的運(yùn)輸，通常具有如下特點(diǎn)：①運(yùn)輸線路隨著工作地點(diǎn)的延伸、縮短或遷移而經(jīng)常變化；②工作地點(diǎn)分散，使得運(yùn)輸線路環(huán)節(jié)多、分支多；③井下巷道空間受限制，有沼氣和煤粉，需要防爆設(shè)備，這些特點(diǎn)決定了輔助設(shè)備類型具有多樣性[2]。

在國內(nèi)，大多數(shù)老礦的輔助運(yùn)輸系統(tǒng)仍以調(diào)度絞車、架空電機(jī)車、蓄電池電機(jī)車、無級繩絞車、架空乘人裝置等有軌運(yùn)輸為主，采用多段接力的傳統(tǒng)運(yùn)輸方式，軌道運(yùn)輸不僅投入大量的設(shè)備成本，而且效率低下、事故率高。自20世紀(jì)90年代末期，從國外引進(jìn)無軌輔助運(yùn)輸技術(shù)和裝備，目前已得到很好的推廣和應(yīng)用，無軌輔助運(yùn)輸因具有多用途、機(jī)動(dòng)靈活、技術(shù)先進(jìn)、安全高效的特點(diǎn)，從真正意義上改變了輔助運(yùn)輸?shù)钠款i問題，大幅減少了輔助運(yùn)輸人員，提高了礦井的運(yùn)輸效率。

1.2 巷道修復(fù)

巷道修護(hù)作業(yè)主要是對巷道進(jìn)行維護(hù)和修理，保證行人、物資、原煤運(yùn)輸通道和風(fēng)路的暢通。隨著我國煤炭資源的開采逐漸由淺部轉(zhuǎn)入深部，平均開采深度已達(dá)到600m以上。在深部礦井中，順槽長期處于復(fù)雜圍巖條件下，承受地應(yīng)力多向作用，受采動(dòng)影響強(qiáng)烈，造成巷道變形速度快，變形量大、片幫、底鼓甚至冒頂，架棚段巷道支架破壞嚴(yán)重，嚴(yán)重影響煤礦安全生產(chǎn)。為解決上述問題，煤礦每年投入大量人力物力進(jìn)行巷道修復(fù)擴(kuò)幫工作，主要依靠人工進(jìn)行，采用手動(dòng)風(fēng)鎬破巖、鐵鍬鏟裝、氣動(dòng)錨桿機(jī)/鑿巖機(jī)錨鉆施工、搭腳手架人工架棚等方式進(jìn)行巷道修復(fù)施工。每支巷修隊(duì)人員基本都在150人以上，巷道修復(fù)效率低下。

2 輔助作業(yè)新技術(shù)裝備

2.1 輔助運(yùn)輸設(shè)備

長期以來，礦井輔助運(yùn)輸存在運(yùn)輸線路復(fù)雜多變、工作地點(diǎn)分散、運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、待運(yùn)物料品種多形狀雜、井下巷道空間小、平行交叉作業(yè)多，從根本上決定了輔助運(yùn)輸在煤礦生產(chǎn)減人提效上成為典型的薄弱環(huán)節(jié)。我國大多數(shù)煤礦輔助運(yùn)輸采用軌道運(yùn)輸，形式單一，環(huán)節(jié)不配套，采用多段節(jié)理，投入大量設(shè)備成本，而且效率低下，事故率高[3]。

無軌輔助運(yùn)輸車輛有著運(yùn)輸效率高、機(jī)動(dòng)靈活、運(yùn)輸成本低、用人少等優(yōu)點(diǎn)，在部分底板較好、坡度較小、斷面適宜的礦井得到了大量推廣，在減人提效方面效果顯著，近些年得到快速推廣，包括各種以防爆柴油機(jī)和蓄電池為動(dòng)力源的運(yùn)人、運(yùn)料和特種用途車輛，如支架搬運(yùn)車、鏟車、多功能車等。

2.1.1 運(yùn)人車

近年來，我國自行研制的煤礦井下運(yùn)輸人員車輛，在車輛的舒適性、駕駛操縱性、行駛安全、可靠性、車輛定位監(jiān)測系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等方面都達(dá)到了先進(jìn)技術(shù)水平，采用專用底盤，渦輪增壓技術(shù)，可有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低尾氣排放，可實(shí)現(xiàn)10-30人員運(yùn)輸?shù)南盗挟a(chǎn)品。

2.1.2 運(yùn)料車

運(yùn)料車主要運(yùn)送作業(yè)材料、矸石以及設(shè)備零部件的車輛。經(jīng)過近十年的發(fā)展，在車輛動(dòng)力性、操縱靈活性、安全可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性等方面取得了突破性技術(shù)進(jìn)展，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。如WC3Y型防爆柴油無軌膠輪車適用于煤礦井下順槽物料及設(shè)備的運(yùn)輸，操作簡單、操作靈活、適應(yīng)復(fù)雜條件運(yùn)行，被廣泛應(yīng)用。

2.1.3 特種運(yùn)輸車

特種運(yùn)輸車主要針對綜采工作面設(shè)備搬家工藝而設(shè)計(jì)，包括支架搬運(yùn)車、多功能車等車型。20世紀(jì)80年代初，我國開始嘗試引進(jìn)和自主研制，并在部分礦井進(jìn)行了應(yīng)用，條件適宜的礦井使用效果較好。近幾年來，支架搬運(yùn)車已逐步系列化，以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源的WC40Y、WC55Y、WC80Y支架搬運(yùn)車，性能達(dá)到了國際先進(jìn)水平。隨著我國環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以防爆蓄電池為動(dòng)力源的支架搬運(yùn)車正在成為新的研發(fā)方向，如WX35J支架搬運(yùn)車，國內(nèi)首臺(tái)以蓄電池為動(dòng)力源的重型搬運(yùn)車已應(yīng)用于神東公司搬家作業(yè)。

2.2 巷修機(jī)

巷道修復(fù)依不同礦井條件而差異，工藝條件復(fù)雜、作業(yè)工序多，需要進(jìn)行不同的修復(fù)作業(yè)，挑頂、刷幫、起底、錨護(hù)、裝運(yùn)、提升、安裝等。實(shí)現(xiàn)一機(jī)多功，具備全面巷道維修能力，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化減人，提高勞動(dòng)工效，降低生產(chǎn)成本[4]。

國外的巷修設(shè)備主要有德國生產(chǎn)的EQ200型多功能巷道修復(fù)機(jī)，該機(jī)集成多種末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括挖斗、鏟斗、破碎錘、工作臺(tái)、錨桿鉆機(jī)等，通過液壓快換連接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多末端機(jī)構(gòu)快速切換。此外，還可根據(jù)實(shí)際需求，配備銑挖滾筒、鉆機(jī)、作業(yè)平臺(tái)、錨索切斷器、拖梁器等工具，實(shí)現(xiàn)刷幫、作業(yè)車、錨索錨桿切斷、替棚等巷修作業(yè)功能。

國內(nèi)專業(yè)巷修設(shè)備主要有HXYL-120/90系列多功能巷道修復(fù)機(jī)[5]。該設(shè)備集擴(kuò)巷、挖裝、輸送及錨護(hù)功能于一體，與帶式轉(zhuǎn)載機(jī)和帶式輸送機(jī)配套，實(shí)現(xiàn)巷道修復(fù)機(jī)械化作業(yè)。該機(jī)采用履帶底盤，具有破碎擴(kuò)巷、挖掘裝載、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸及錨護(hù)等功能，實(shí)現(xiàn)巷道修復(fù)的機(jī)械化作業(yè)，取代人工風(fēng)鎬破碎-人工錨護(hù)-手工裝運(yùn)清理的巷道修復(fù)工藝，提高巷道修復(fù)的效率及安全性。

3 煤礦輔助作業(yè)技術(shù)裝備發(fā)展方向及展望

3.1 輔助運(yùn)輸

輔助運(yùn)輸設(shè)備的發(fā)展目標(biāo)：降低輔助運(yùn)輸?shù)膭趧?dòng)強(qiáng)度，提高輔助運(yùn)輸?shù)男?，具體發(fā)展方向有如下幾個(gè)方面：

①井下材料、設(shè)備和人員的運(yùn)輸設(shè)備的研制，特別是采區(qū)輔助運(yùn)輸設(shè)備的研制；

②供料地點(diǎn)到井下用戶運(yùn)輸線路中，中轉(zhuǎn)點(diǎn)最少的運(yùn)輸系統(tǒng)和設(shè)備的研制；

③對輔助材料不經(jīng)轉(zhuǎn)載，直接運(yùn)到用戶的合理組織和最佳路線方案的研究。

3.2 巷道修復(fù)

巷道修復(fù)作業(yè)工序多，工藝復(fù)雜，巷道變形類別不同，需要進(jìn)行不同的修復(fù)作業(yè)，巷道修復(fù)機(jī)械需要實(shí)現(xiàn)不同的功能。巷道修復(fù)過程的這一特點(diǎn)，決定了煤礦巷道修復(fù)機(jī)總體發(fā)展趨勢：集成度高、功能齊備、互換性強(qiáng)，可高效完成井下巷道修復(fù)的破、挖、裝、運(yùn)、剪、提等全流程作業(yè)。具體發(fā)展方向有：

①集成度高、互換性好，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用；

②加強(qiáng)巷道變形監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測-維護(hù)一體化管控，延長巷道使用周期。

隨著煤炭行業(yè)對煤礦輔助作業(yè)裝備重視程度不斷提高，煤礦輔助作業(yè)裝備的機(jī)械化程度將得到快速發(fā)展，與核心采、掘裝備的研發(fā)與應(yīng)用齊頭并進(jìn)，進(jìn)一步提高煤礦全員勞動(dòng)工效、進(jìn)一步減少煤礦井下作業(yè)人員、進(jìn)一步降低煤炭生產(chǎn)成本，共同促進(jìn)我國煤礦安全生產(chǎn)水平進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)：

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