王蔣偉

華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲二礦 山西呂梁 033300

就目前來(lái)看，我國(guó)煤礦綜合開采裝備日漸成熟，礦井配套設(shè)施不斷完善。由于煤礦井下巷道掘進(jìn)工作量日漸增長(zhǎng)，開采與掘金失衡問(wèn)題更加嚴(yán)峻。為使煤礦行業(yè)更好實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，需認(rèn)清當(dāng)前煤礦巷道掘進(jìn)裝備在應(yīng)用期間存在的各類問(wèn)題，不斷優(yōu)化巷道掘進(jìn)裝備內(nèi)部結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，從根本上提升掘進(jìn)裝備的運(yùn)行性能，延長(zhǎng)掘進(jìn)裝備使用壽命。

1 煤礦巷道掘進(jìn)裝備現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段煤礦巷道掘進(jìn)裝備種類較多，可應(yīng)用在不同作業(yè)環(huán)境中，實(shí)際應(yīng)用效果更加突出。在煤礦井下煤以及半煤巖層的機(jī)械化掘進(jìn)過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)裝置多為中型裝置、重型裝置，截割功率在120kw 以上，整機(jī)質(zhì)量為35 噸的裝備掘進(jìn)機(jī)占使用總量的80%。

在全巖巷道掘進(jìn)過(guò)程中，主要采用重型與超重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)效果更為顯著[1]。將其應(yīng)用在煤礦掘進(jìn)過(guò)程中，掘進(jìn)效率高、切割速度慢，能夠極大程度降低粉塵產(chǎn)出量，不需要輔助其他移動(dòng)設(shè)施。在當(dāng)前煤礦巷道掘進(jìn)裝備中，還應(yīng)用了全自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，使設(shè)備故障問(wèn)題發(fā)生幾率不斷下降。

與國(guó)外巷道掘進(jìn)裝備相比，國(guó)產(chǎn)大功率重型掘進(jìn)裝置綜合性能較高，但截割性能參數(shù)較低，需將研發(fā)重點(diǎn)放置在高性能切割刀具基礎(chǔ)上。同時(shí)，在巷道掘進(jìn)裝置研發(fā)過(guò)程中，裝運(yùn)及行走載荷沒有得到嚴(yán)格計(jì)算，缺乏完整的設(shè)計(jì)理論，除塵系統(tǒng)的運(yùn)行效果依然有待加強(qiáng)。

2 煤礦巷道掘進(jìn)裝置問(wèn)題

2.1 掘錨平行作業(yè)問(wèn)題

在煤礦巷道掘進(jìn)系統(tǒng)中，主要包括掘進(jìn)裝備、配套運(yùn)輸裝備、巷道支護(hù)、供電系統(tǒng)等，不同裝備之間相互配合，形成連續(xù)均勻的運(yùn)行系統(tǒng)。當(dāng)前巷道掘錨中主要采用前掘后錨、交替作業(yè)的方式，尚未實(shí)現(xiàn)掘錨平行作業(yè)目標(biāo)，連續(xù)作業(yè)性能較差，需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)采掘工藝，不斷完掘錨設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一體化巷道掘進(jìn)目標(biāo)。

2.2 硬巖截割技術(shù)問(wèn)題

在煤礦巷道掘進(jìn)過(guò)程中，硬巖截割技術(shù)一直以來(lái)都是懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展面臨的重大難題[2]。現(xiàn)階段我國(guó)掘進(jìn)裝置單向抗壓強(qiáng)度不超過(guò)120MPa，掘進(jìn)刀具不夠優(yōu)化，在截割時(shí)，通常使用截齒尖接觸巖體破碎煤巖抗壓強(qiáng)度，形成粉末壓實(shí)核。受到巷道圍巖特征、空間尺寸、設(shè)備配套設(shè)施不完善等因素影響，巷道掘進(jìn)的硬巖截割效果不佳，技術(shù)改進(jìn)有限。

3 煤礦巷道掘進(jìn)裝備關(guān)鍵技術(shù)

3.1 掘錨一體化技術(shù)

現(xiàn)階段煤礦巷道掘錨一體化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加突出，掘進(jìn)速度快、支護(hù)效果較好，可適用于不同地區(qū)的煤礦焊道作業(yè)。經(jīng)過(guò)實(shí)際統(tǒng)計(jì)計(jì)算，將掘錨一體化技術(shù)應(yīng)用在巷道掘進(jìn)過(guò)程中，成巷技術(shù)比傳統(tǒng)技術(shù)提速70%。我國(guó)有關(guān)部門正積極投入研發(fā)掘錨一體化工作中，相應(yīng)的截錨一體化裝備已經(jīng)在大型煤礦中投入使用。

3.2 掘進(jìn)裝備適用空間

在煤礦巷道掘進(jìn)裝備應(yīng)用過(guò)程中，掘進(jìn)裝備的硬性截齒與斷面截割性能可直接影響到裝備使用空間，需要研究人員加大截割裝置的創(chuàng)新研發(fā)力度，從根本上保障決定質(zhì)量效率。

3.3 懸臂式掘進(jìn)裝備液壓錨桿鉆機(jī)

現(xiàn)階段常用于國(guó)內(nèi)煤礦巷道掘進(jìn)中的設(shè)備主要為配套單體錨桿鉆機(jī)，實(shí)施掘后即錨的順序，存在作業(yè)流程長(zhǎng)、掘進(jìn)效率低等問(wèn)題[3]。因此為從根本上提升我國(guó)煤礦掘進(jìn)水平，需要使用更加先進(jìn)的懸臂式掘進(jìn)裝備液壓錨桿鉆機(jī)，保障掘進(jìn)設(shè)備運(yùn)行期間的可控性，增強(qiáng)決定效果。

3.4 單巷連續(xù)快速掘進(jìn)設(shè)備

主要就是在煤礦巷道掘進(jìn)裝備基礎(chǔ)上，使用超前支護(hù)手段，制定出單巷快速掘進(jìn)配套方案。將液壓錨桿鉆臂系統(tǒng)布置在超前支護(hù)系統(tǒng)下方，在掘進(jìn)機(jī)上增設(shè)接料、物料轉(zhuǎn)載、錨固功能與一體的運(yùn)錨機(jī)，形成一個(gè)連續(xù)快速的掘進(jìn)系統(tǒng)。在掘進(jìn)裝置完成一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)后，超前支護(hù)系統(tǒng)也向前行走一個(gè)循環(huán)，保持一定的支撐力，使頂板支護(hù)工作安全高效開展。

單巷連續(xù)快速掘進(jìn)技術(shù)主要就是在巷道掘錨作業(yè)過(guò)程中，錨桿與錨索作業(yè)形成一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)，應(yīng)用機(jī)載鉆臂系統(tǒng)打設(shè)部分頂錨桿，而后進(jìn)入下一掘進(jìn)循環(huán)。該技術(shù)使得煤礦巷道掘進(jìn)效果的適用性更強(qiáng)，切實(shí)提升了掘進(jìn)開機(jī)率，使工人勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度減輕，井下作業(yè)環(huán)境得到改善。

4 煤礦巷道掘進(jìn)裝備發(fā)展趨勢(shì)

煤礦焊道掘進(jìn)裝備發(fā)展任務(wù)應(yīng)放置在探索新的截割技術(shù)上，通過(guò)加大新型截割技術(shù)研發(fā)力度，從根本上擴(kuò)大截割應(yīng)用覆蓋面。

使用掘支錨運(yùn)一體化作業(yè)形式，確保掘進(jìn)裝備的功能不斷完善。當(dāng)前巷道掘進(jìn)裝備主要由液壓錨桿鉆機(jī)系統(tǒng)、機(jī)載超前支護(hù)系統(tǒng)、機(jī)載除塵系統(tǒng)組成，借助多功能掘進(jìn)裝備與配套設(shè)施，將裝備內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行集成統(tǒng)一化管理，可快速提升單機(jī)成巷裝備運(yùn)行速率，巷道掘進(jìn)效果。

注重建立起煤礦行道掘進(jìn)裝備整機(jī)實(shí)驗(yàn)室、截割刀具實(shí)驗(yàn)室等，對(duì)截割技術(shù)進(jìn)行深入的基礎(chǔ)理論研究[4]。用科學(xué)手段增強(qiáng)煤礦巷道掘進(jìn)裝備對(duì)硬巖截割的適應(yīng)性，控制截割刀具磨損程度。

大力研發(fā)煤礦巷道快速掘進(jìn)成套技術(shù)與裝備，依照掘進(jìn)作業(yè)循環(huán)特征，探索出掘進(jìn)、支護(hù)、錨固于一體的施工工藝，更好實(shí)現(xiàn)綜合掘進(jìn)作業(yè)系統(tǒng)集成化研發(fā)目標(biāo)。注重開發(fā)掘進(jìn)裝備監(jiān)測(cè)與智能控制系統(tǒng)，對(duì)掘進(jìn)裝備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全程監(jiān)控。及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理裝備運(yùn)行過(guò)程中存在的故障問(wèn)題，延長(zhǎng)煤礦巷道掘進(jìn)裝備使用壽命，保障煤礦掘工作的綜合效益。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，為有效應(yīng)對(duì)煤礦開采期間存在的各類問(wèn)題，切實(shí)提升煤礦生產(chǎn)質(zhì)量與效率，需加強(qiáng)煤礦巷道掘進(jìn)裝備的優(yōu)化與改造力度，積極引進(jìn)先進(jìn)科技技術(shù)，增強(qiáng)煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)機(jī)械化水平，從根本上保障巷道掘進(jìn)作業(yè)效果。