◎白燕樂

煤炭是非常重要的能源，在生產(chǎn)生活中均發(fā)揮著重要性的作用，做好煤礦開采十分的關鍵和必要。但煤礦開采作業(yè)會涉及到較多的專業(yè)知識，所使用的開采技術與掘進支護技術較多，且實際使用時專業(yè)性較強，若是未能正確且科學使用，極易誘發(fā)安全事故[1]。從當前煤礦開采技術與掘進支護技術的應用來看，具有著較好的應用優(yōu)勢，且在復雜地質(zhì)條件下同樣可以取得較好的應用效果。以煤礦的掘進支護技術為例來說，常用的有綜掘機掘進工藝、連續(xù)采煤機掘進工藝、連續(xù)采煤機回采工作面支護工藝、掘錨一體機掘進工藝，其中的一些技術工藝有著非常顯著的應用優(yōu)勢，在信息化和智能化技術的幫助下可以實現(xiàn)智能化掘進。本文對煤礦開采技術與掘進支護技術的應用要點作一分析探討，現(xiàn)作如下的論述。

一、煤礦開采技術的應用要點

1.硬頂煤控制技術。

當前所使用的硬頂煤控制技術主要包括兩種，一是高壓注水壓裂技術，二是頂煤深孔爆破處理技術。從本質(zhì)上來說，硬頂煤控制技術屬于一種配套設備技術，適合應用于頂煤的冒放性差、塊度大的情況下。在使用硬頂煤控制技術時，一方面要確保頂煤可以快速破裂，合理控制頂板，另一方面要有效發(fā)揮輸送機的優(yōu)勢，確保煤礦開采作業(yè)的安全與穩(wěn)定。隨著近年來硬頂煤控制技術的不斷完善優(yōu)化，應用優(yōu)勢更加的顯著，放煤時間可以大大縮短，整個煤礦開采效率也可以因此而提升。

2.硬頂板技術。

硬頂板技術主要依靠傾斜頂板和巖層定向水力壓裂技術，能夠達到隨采隨冒的效果，在提升煤礦開采效率中所發(fā)揮出的優(yōu)勢是毋庸置疑的。另外，可以在垮落時按照步距來進行，既可以確保頂煤破碎的速度，同時又可以保證煤礦開采作業(yè)的安全。

3.“三下”采煤技術。

“三下”采煤技術在煤礦開采中有著十分廣泛的應用，且在長時間的應用過程中積累了較多的成功經(jīng)驗，應用優(yōu)勢顯著。在當前的“三下”采煤技術應用與發(fā)展中，常用的包括條帶開采技術、協(xié)調(diào)開采技術、充填開采技術、局部開采技術、井柱開采技術。

（1）條帶開采技術：條帶開采技術的應用主要涉及到巖石力學、開采沉陷學這兩大內(nèi)容，應用時會有一定的難度。在應用優(yōu)點上，帶開采技術不會改變原有的采煤方法，同時可以嚴格按照護體的要求設計開采方案；在應用缺點上，條帶開采技術的采出效率較低，巷道掘進量較大。在開采方案的設計中，必須認真分析煤柱的荷載、承載能力、寬度，并遵循三點原則，一是確保條帶不會出現(xiàn)破浪變形，二是確保煤柱具有良好的穩(wěn)定性，且是長期穩(wěn)定性，三是確保地表變形程度可以始終達到地面保護要求。一般情況下，條帶開采技術設計包括五步，即初步確定條帶開采寬度→初步確定條帶留設煤柱寬度→分析確定條帶尺寸→確定條帶開采的實際尺寸→最終確定條帶開采方案。

（2）協(xié)調(diào)開采技術：在“三下”采煤技術中，協(xié)調(diào)開采技術的應用優(yōu)勢十分顯著，能夠有效控制地表變形，這需要是因為協(xié)調(diào)開采技術可以巧妙實現(xiàn)開采方向的布置。結合當前所使用的協(xié)調(diào)開采技術來看，有推廣應用價值的方法有三種，一是全柱開采，二是煤層群活厚煤層分層協(xié)調(diào)開采，三是雙向與背向開采。以全柱開采方法為例來說，往往需要多個工作面聯(lián)合開采，以此減少開采作業(yè)對保護對象的影響。在優(yōu)點上，全柱開采方法可以全面回收資源，不會引發(fā)遺留問題；在缺點上，往往會有較大的管理難度，尤其是設備占用較大。除此之外，在開采過程中需要保證勻速推進。

（3）充填開采技術：充填開采技術可以使用頂板管理這一方法，能夠減少地表沉降和地表變形，需要使用相關的充填工藝和材料，多使用離層注漿充填技術。在長時間的使用過程中發(fā)現(xiàn)，充填開采技術可以適用各種條件下的“三下”采煤問題，且可以最大限度的回收“三下”壓煤資源，最大限度減少了煤炭資源的損失。更為關鍵的一點，充填開采技術應用過程中不會造成太大的地表移動和變形，所以不會誘發(fā)安全隱患。但這一技術也存在著一定的缺陷，比如會改變采煤工藝，很容易影響到生產(chǎn)進度，增加生產(chǎn)成本。

（4）局部開采技術：局部開采技術主要是利用地表變形和開采面積之間的關系，通過有效控制開采區(qū)域的面積可以實現(xiàn)保護地面建筑的目標，常用的方法包括條帶開采、限厚開采、房柱式開采。以房柱式開采技術為例來說，可以將煤層切割為正方形或長方形的煤柱，長度通常在十幾米到二三十米，在煤柱的支撐下可以實現(xiàn)安全開采。但當煤柱的數(shù)量過多時，會無法確保上下煤層煤柱的對齊布置，而且煤柱的尺寸通常較小，無法實現(xiàn)長期穩(wěn)定。

（5）井柱開采技術：井柱開采技術在應用時有著較強的特殊性，可以實現(xiàn)豎井保護煤柱回收的目的?？偟膩碚f，井柱開采技術會涉及到井下開采技術和井筒保護技術，應用時會較為復雜和專業(yè)，所以并未得到十分廣泛的應用。

4.深層井開采技術。

深層井開采技術有著較為廣泛的應用，在實際使用時可以較有效地控制煤層開采額的礦壓，尤其是可以預防沖擊低壓，在治理瓦斯與熱害中也有著顯著優(yōu)勢。需要特別注意一點，在使用深層井開采技術時，要對深井的通風性、井向、應力場分布特點、深井圍巖狀態(tài)、深井場地環(huán)境開展全面的分析，結合實際情況選用裝備、掘進技術、支護技術，比如會使用到深井開采熱害處理技術、深井高采高銷技術。

二、煤礦掘進支護技術的應用要點

1.煤巷、半煤巖掘進工藝。

當前所使用的煤巷、半煤巖掘進工藝較多，主要包括綜掘機掘進工藝、連續(xù)采煤機掘進工藝、掘錨一體機掘進工藝、連續(xù)采煤機回采工作面支護工藝。

（1）綜掘機掘進工藝：綜掘機掘進工藝包括較多的方法，主要有綜掘機機載雙錨支護、綜掘機配單體氣動錨桿鉆機支護、綜掘機配兩臂式錨桿鉆車支護、綜掘機運錨機一體化工藝、綜掘機配單軌吊液壓鉆機支護。以綜掘機配單體氣動錨桿鉆機支護為例來說，是一種最為成熟的巷道掘進與支護技術，能夠同時實現(xiàn)掘進和支護。再以綜掘機配兩臂式錨桿鉆車支護為例來說，可以適用于圍巖較破碎的巷道支護，并實現(xiàn)掘進和支護的交替作業(yè)。

（2）連續(xù)采煤機掘進工藝：主要有連采機多巷快速掘進與支護、連采機單巷快速掘進與支護。連采機是煤巷快速掘進中一種新型裝備，顯著優(yōu)勢是成型好、掘進速度快、可實現(xiàn)掘進與支護平行作業(yè)，工藝類型也較多，比如聯(lián)合使用連續(xù)采煤機、梭車、帶式輸送機、錨桿鉆車、給料破碎機。

（3）連續(xù)采煤機回采工作面支護工藝：在當前的煤巷、半煤巖掘進工藝應用中，連續(xù)采煤機回采工作面支護工藝未得到較廣泛的應用，多是作為一種輔助性的工藝加以使用，不過也在長時間的應用中積累了一些經(jīng)驗，比如可以使用2臺行走液壓支架管理頂板，以此來優(yōu)化采場布置和頂板控制。

（4）掘錨一體機掘進工藝：在掘錨一體機掘進工藝中，掘錨一體機發(fā)揮著重要性的作用，可以有效完成切割、裝運、錨桿支護。與連續(xù)采煤機的應用相比，掘錨一體機的應用優(yōu)勢更多，實用性和適用性更佳。在長時間的應用中發(fā)現(xiàn)，掘錨一體機的掘進工效可以是懸臂式掘進機的3倍以上，這大大提升了煤礦開采掘進的效率。在實際使用掘錨一體機掘進工藝時，可以采用兩種作業(yè)方案，一是聯(lián)合使用掘錨一體機和掘錨后配套，二是聯(lián)合使用掘錨一體機、轉載皮帶、八臂錨桿鉆車。以掘錨一體機和掘錨后配套的聯(lián)合使用為例來說，技術優(yōu)勢集中體現(xiàn)在三個方面，一是可以實現(xiàn)掘進、支護與運輸?shù)娜灰惑w，二是在每掘進25m時便可以前移一次皮帶，有著較高的掘進效率，三是可以實現(xiàn)掘進與支護的平行作業(yè)，且安全高效。

2.巖巷掘進工藝。

在巖巷掘進工藝中，常用的掘進支護技術有巖巷鉆裝機組掘進、巖巷重型掘進機、巖巷盾構機掘進。

（1）巖巷鉆裝機組掘進：這一掘進支護技術的優(yōu)勢之一便是可以將鑿巖與裝運這兩項工作結合起來，常用的設備有CMAY1型巖巷鉆裝機組、CMZY2型巖巷鉆裝機組。能夠提升設備交叉換位時的效率，可實現(xiàn)掘進作業(yè)的快速推進。另外，巖巷鉆裝機組掘進這一技術應用時不需要投入太多的人力，勞動強度低，且安全性能高。更為關鍵的是，可以實現(xiàn)鉆裝一體化，通常月均進尺可以達到100m，月最高進尺可以達到220m。

（2）巖巷重型掘進機：當前常使用的硬巖掘進機包括BBH300、EBZ300、EBH450，均可以實現(xiàn)巖巷的快速掘進。

（3）巖巷盾構機掘進：盾構機的應用十分常見且廣泛，尤其是在隧道掘進中發(fā)揮著重要的作用，掘進效率可以達到月最高進尺1034m。在近年來的煤礦開采與掘進中，盾構機的應用較為常見，在煤礦斜井設計與施工中有著較好的應用效果，甚至已經(jīng)可以達到世界先進水平。

3.非煤礦山巷道掘進工藝。

在近年的非煤礦山開采中，懸臂式掘進機、連續(xù)采煤機均有著較為廣泛的應用，可以滿足非煤礦山巷道掘進的要求。更為重要的是，在當前的非煤礦山巷道掘進工藝中，新型耐腐蝕玻璃鋼錨網(wǎng)成套技術、錨網(wǎng)帶索支護技術的廣泛應用，直接革新了傳統(tǒng)的非煤礦山巷道掘進工藝。具體來說，可以使用的設備主要包括EBZ120懸臂式掘進機、EBZ260懸臂式掘進機、EBZ160懸臂式掘進機。以EBZ260懸臂式掘進機為例來說，可以直接實現(xiàn)巷道掘進，可以構建出拱形斷面，并使用錨噴支護，通常月進尺可以達到300m。

4.智能化巷道支護工藝。

在智能化巷道支護工藝中，當前主要使用順槽巷道無反復支撐支護技術、巷道機械化支護、多功能巷道支護修復機。

以順槽巷道無反復支撐支護技術為例來說，優(yōu)勢之一便是可以很好地替代傳統(tǒng)的十字鉸接頂梁、單體支柱，在綜采工作面的超前支護中有著良好的應用效果，且有著較高的機械化水平，勞動強度低。在實際開展掘進支護時，需要使用到多架單跨門式支架、搬運車，利用鏈條連接相鄰支撐裝置，確?？梢耘c順槽巷道超前支護成為一個整體，為實現(xiàn)良好的長距離機械化超前支護，可以考慮增設單跨支撐裝置。相比于傳統(tǒng)的十字鉸接頂梁、單體支柱，順槽巷道無反復支撐支護技術的成本節(jié)約可以達到70%，效率可以提升30%以上。

再以巷道機械化支護為例，可以使用的現(xiàn)代化設備較多，主要有CMM2-25煤礦用液壓錨桿鉆車、CMM4-25煤礦用液壓錨桿鉆車、CMM8-25煤礦用液壓錨桿鉆車、CMM10-30煤礦用液壓錨桿鉆車，均有著較好的應用優(yōu)勢。以CMM10-30為例來說，這一設備可以同時實現(xiàn)掘進、支護和運輸，且可以做到全斷面支護，有著非常高的支護效率，可以實現(xiàn)掘進支護的自動化和智能化。

三、煤礦掘進支護技術的應用與發(fā)展——以掘進智能化技術為例

在近年來的煤礦掘進支護技術應用中，一直存在著采掘失衡這一問題，而且掘進支護作業(yè)中很容易受到多種不利因素的影響，嚴重威脅著作業(yè)人員的安全。針對這一問題，掘進裝備智能化得到了較好的發(fā)展與應用，當前已經(jīng)形成了四種關鍵性技術，即井下巷道封閉空間掘進導航技術、遠程操作控制技術、裝備作業(yè)機構自動控制技術、裝備間協(xié)同移動控制。

1.井下巷道封閉空間掘進導航技術。

這一技術依托于慣性技術與光電技術，所建構的采煤機導航控制系統(tǒng)可以動態(tài)掌握煤礦掘進支護信息，能夠應用在連采機、掘進機、快速掘進系統(tǒng)、邊幫開采設備這些場景中。

2.遠程操作控制技術。

借助這一技術可以讓作業(yè)人員徹底遠離工作面迎頭操作，不會對作業(yè)人員的生命安全造成影響。當前基于遠程操作控制技術所研發(fā)出的掘進支護技術較多，主要有錨索自動打孔裝置、智能錨桿支護機器人、掘進機自動切割系統(tǒng)。

3.裝備作業(yè)機構自動控制技術。

基于這一技術所應用的掘進支護產(chǎn)品主要有邊幫設備遠控平臺、掘進機遠控平臺、連采機遠控平臺、快掘設備集控艙。值得一提的是，在應用裝備作業(yè)機構自動控制技術時，當前已經(jīng)對截割機構實現(xiàn)有效的記憶截取、定位截取、自動截割面成形，技術的應用優(yōu)勢毋庸置疑。

4.裝備間協(xié)同移動控制。

基于智能化技術的優(yōu)勢，可以建構起連采機自動化控制系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、攝像頭系統(tǒng)、集中控制平臺、井下通訊網(wǎng)絡、視距遙控器。所秉承的集中控制和協(xié)同分布策略能夠大大確保設備在空間內(nèi)的協(xié)同，這對于提升掘進支護效率與安全有十分大的裨益。

四、結語

當前廣泛使用的煤礦開采技術與掘進支護技術有著顯著優(yōu)勢，可以很好地滿足煤礦開采事業(yè)的發(fā)展需求，值得推廣應用。但隨著煤礦綠色開采理念的貫徹落實，當前所使用的一些技術尚且存在著缺陷和不足，無法實現(xiàn)真正意義上的綠色化、智能化開采，所以后續(xù)要進一步加大研究力度，尤其是要依托于智能化技術大力創(chuàng)新煤礦開采技術與掘進支護技術，更好地解決煤礦掘進支護中的問題，促進煤礦事業(yè)的健康發(fā)展。