國內掘進技術發(fā)展歷程

【摘要】國內掘進技術經歷了四十多年的發(fā)展，不斷趨于成熟，也逐漸縮小了與國際發(fā)達國家之間的距離。掘進技術的成熟保證了煤礦采煤工作面的正常接替，為煤礦的高效生產奠定了堅實的基礎。本文就筆者數十年在煤礦掘進工作的經驗，探討一下關于煤礦掘進技術的發(fā)展歷程，有不足之處請指正。

【關鍵詞】掘進技術；發(fā)展歷程；煤礦

在國內國民經濟不斷發(fā)展的現(xiàn)階段，煤礦已成為經濟發(fā)展的重要動力之一，特別是在科學技術水平提升的當下，對于煤礦開采和生產工作也提出了越來越高的要求。煤炭資源是不可再生資源，且人們在日常生活和社會生產中對煤炭的需求量與日俱增，要求在掘進作業(yè)中引入新技術和新工藝。從中國煤礦掘進技術的發(fā)展和應用現(xiàn)狀來看，由于受多種因素的影響，其中還存在很多實際問題，對現(xiàn)代煤礦掘進技術進行改進和優(yōu)化，已成為企業(yè)實現(xiàn)降本增效的必經之路，對于煤礦業(yè)的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義，因此要對其問題予以高度重視。

1 中國煤礦掘進技術發(fā)展綜述

1.1 光面爆破技術

光面爆破技術，是迄今為止，沿用時間最長、使用范圍最廣的一種煤礦開采掘進技術。該技術以較好地確保巖圍的完整性和穩(wěn)定性為基礎，根據設計的輪廓，巖層更精確地發(fā)生斷裂，使巖面更加的平整、規(guī)則。光面爆破技術對于圍巖的穩(wěn)定性破壞程度小，掘進的速度快； 然而，光面爆破技術一般情況下需要借助更多的特殊設備才能得以應用，并且對鉆孔精度有更高的要求，所以爆破工序需要很長時間才能完成。

1.2 掘錨一體化掘錨機組

目前，在中國煤礦掘進作業(yè)中，所用到的掘錨一體化掘錨機組大多數都是以連續(xù)采煤機為基礎的發(fā)機結合。一臺設備可以同時具有掘進以及支護兩種功能，使掘進和支護設備大大減少了換位作業(yè)所花費的時間。由此，顛覆了傳統(tǒng)的單一作業(yè)的方式，改善了煤礦開采流程，凸顯其可靠、快速、自動化、高效率的優(yōu)勢。

1.3 負載反饋調速技術

于切割牽引速度來說，它是煤礦掘進機的重要工況參數之一。它不僅與掘進機自身密切相關，而且與煤巖的硬度、機器的鉆入深度以及切削厚度都密切相關。負載反饋調速技術以切割牽引速度為核心，通過比例多路換向閥、變量泵-負載反饋無級調速等調整切割牽引深度，由此來確保掘進機工作時的可靠性。

1.4 分裂機及液壓錘的積極應用

當今，科學技術正在逐步發(fā)展，中國通過對先進掘進技術的學習及研究，自主研發(fā)了一系列的先進掘進機器，這其中，最具有代表性的是分裂器和液壓錘。于煤礦掘進作業(yè)之中實現(xiàn)了分裂機以及液壓錘的聯(lián)合應用。需要首先利用分裂機把礦巖分裂，之后使用液壓錘把已經分裂的礦巖粉碎，再裝車運送，這表現(xiàn)出高度的靈活性、精確性及可操作性。

2 煤礦掘進技術的應用現(xiàn)狀及存在問題

我國在煤礦掘進技術方面的研究始于20世紀60年代中期，最初表現(xiàn)為規(guī)模小和成果小等特點。同時存在機重較輕、破巖能力較差、設備功率較小、可靠性較差等問題。 1979年以后，懸臂式掘進機得以實現(xiàn)了相對廣泛的推廣和應用。在40多年中，經過不斷研發(fā)，已開發(fā)研制出20多種不同型號的掘進機，逐步形成系列化產品； 但總的來說，與國外一些發(fā)達國家相比，中國的掘進機技術的可靠性還有待進一步加強。

現(xiàn)在來看，煤礦掘進技術的應用問題主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

（1）挖掘機。遇到巖石時，挖掘機會產生較大的振動，極其容易導致電氣元件損壞、縮短機器壽命；

（2）挖掘機需要在每工作一段時間之后，補充油量。但井下注油，常常會有灰塵進入管道，對挖掘機進行維修時常會大大降低工作效率；

（3）掘進機應根據巷道寬度更換不同的鏟板。在更換鏟板時，中國的許多掘進機必須首先要將行走部拆除，這大大浪費了人力、物力以及財力；

（4）于一些大型的掘進機來說，由于受到其自??身的尺寸和承重限制影響，機器分體最大不可拆卸件超高、超重，僅被用于特大型的煤礦；

（5）掘進機中絕大部分除塵效果都很差，極有可能將工作人員的視力造成模糊；

（6）掘進機輸機鏈條的緊度不足，會導致卡鏈和軸承損壞等等一些問題出現(xiàn)。

3 現(xiàn)代煤礦掘進技術的改進方法

3.1 選用具備優(yōu)良性能的掘進機

在煤礦掘進工作里，核心設備就是掘進機，實際選擇過程中，應結合具體情況進行。當前，中國在掘進機的引進以及國產化方面取得了較大進展。中國重點機構推出的挖掘機型號包含以下幾種：由煤科總院上海分院和南京晨光機械廠合作制造的ELMB型；由煤科總院太原分院和淮南煤機廠合作制造的EL-90型；由淮南煤機廠和奧地利沃斯特——阿爾卑尼公司合作制造的AM-50型；由煤科總院太原分院和佳木斯煤機廠合作制造的EMIA-30型；由佳木斯煤機廠和日本三井三池公司合作制造的MRH-510-41型。煤礦掘進工作選擇掘進機時需充分考慮到礦井的實際需要以及掘進機的綜合性能。

3.2 大力引入連續(xù)采煤機

于發(fā)達國家來說，他們所維持的高效的采煤量與其所采用的連續(xù)采煤機所進行的多巷掘進是密不可分的。連續(xù)采煤機多巷掘進適合在巷道采煤作業(yè)上進行使用。運用連續(xù)采煤機，實現(xiàn)了采掘一體化，挖掘速度相對較快，巷道內作業(yè)的靈活性相對較大； 連續(xù)采煤機本身的布置非常緊湊，它獨特的驅動器以及直流傳力電機可以明顯提高機器效率以及過載能力。比如，中國晉煤集團寺河礦與趙莊礦等礦井在開發(fā)時，引進了連續(xù)采煤機，在多巷掘進以及掘支平行施工等方面都體現(xiàn)了非常強大的能力。

3.3 掘進機技術的優(yōu)化改進

掘進機技術的改進主要從如下三個方面進行：

（1）通過對硬巖掘進機的使用環(huán)境以及工作性質的考慮，為將掘進機的穩(wěn)定性得以提高，可以在掘進機的后支撐上增加側支撐；

（2）為掘進機增加一套自動潤滑的系統(tǒng)。在掘進機工作了一定的時間之后，可以對掘進機進行統(tǒng)一布管，并且將掘進機編入進自動潤滑系統(tǒng)之中而無需再借助人工手動潤滑。井下作業(yè)時，可以運用雙柱輸油路，當自動潤滑系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障的時候，可以轉換為手動潤滑的模式，進而保障掘進機正常運行；

（3）在掘進機的鏟板的位置加一個接點，連接第一輸送器與銷軸，之后再與第一運輸機的后支撐相連接，進而構成四連桿機構；實現(xiàn)鏟板與第一輸送機同時操作，使其尾端的從動輪和與動鏈輪之間的距離保持恒定，進而有效處理了鏈條松緊不穩(wěn)定、頻繁調節(jié)裝置的問題。

3.4 建立快速炮掘進機械化作業(yè)線

建立快速炮掘進機械化作業(yè)線，是改進現(xiàn)代煤礦掘進技術技術的另一種方法。對煤礦企業(yè)來說，要積極創(chuàng)造條件，建立科學合理的炮掘進機械化作業(yè)線，實現(xiàn)機械化施工工序，進而使掘進效果表現(xiàn)出快速、高效、安全以及低能耗等一系列特點； 同時，完善掘進機作業(yè)線配套設施，如濕式煤電鉆、裝煤機、支架、刮板輸送機、錨桿機以及瓦斯斷電儀等，以建立高效和高產的礦井模式。

3.5 煤礦掘進工作安全性的提升

（1）改進光爆技術，促使巷道成形。在對巷道進行爆破作業(yè)的過程當中，大多數都采用淺孔光面爆破的方法。為進一步提高進尺，可采用深孔爆破技術，一方面能有效保證整體的施工質量，另一方面還顯著提升了施工效率，使得煤礦掘進速度滿足相關規(guī)定要求；同時，為了促使巷道成形，還應不斷加大孔徑，將多余的擴炮孔轉移到周邊，并增加周邊的眼數量，從而實現(xiàn)設備的高效利用；

（2）完善掘進工作面的優(yōu)化系統(tǒng)。煤礦掘進工作安全性的提升還需對掘進工作面的優(yōu)化系統(tǒng)予以完善。在實際進行煤礦掘進的過程中，工作面自動化系統(tǒng)可實現(xiàn)圖像上傳，同時對掘進機進行有效維護，對其故障的原因予以檢測分析；工作面自動化系統(tǒng)具有掘進遙控、原創(chuàng)遙控和定位截斷等功能特點，對工作面皮帶機和除塵裝置實現(xiàn)了集中管控，使得掘進工作自動控制系統(tǒng)深入到各個環(huán)節(jié)當中去，實現(xiàn)了結構和工藝二者的有機結合；

（3）實現(xiàn)煤礦掘進循環(huán)作業(yè)。掘進技術是煤礦開采中最為關鍵的組成部分，為了切實提高掘進速度和效率，較好地完成煤礦采集和生產等任務，還需實現(xiàn)煤礦掘進循環(huán)作業(yè)，即在保證截割、運輸、支護、通風和抽放等工序上正規(guī)作業(yè)的基礎之上，提升煤礦掘進的質量和效率。例如，在同一個循環(huán)中，可實現(xiàn)多項施工作業(yè)的同步進行，在平面掘進時實現(xiàn)協(xié)調作業(yè)，對時間和空間實現(xiàn)了充分利用，從而保證了整體的掘進進度。

4 結語

現(xiàn)代煤礦掘進技術的改進是煤礦企業(yè)發(fā)展中亟待解決的實際問題，是確保掘進作業(yè)安全性和高效率的必然要求，同時也是現(xiàn)代化發(fā)展的主流趨勢，在推動煤礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中起到了積極的作用。圍繞現(xiàn)代煤礦掘進技術的改進進行了深入探究，得出以下幾點結論：

（1）從中國煤礦掘進技術的發(fā)展來看，其經歷了從光面爆破技術、掘錨一體化掘錨機組、負載反饋調速技術到分裂機、液壓錘的廣泛應用的過程，且不同技術均具有自身的優(yōu)勢和弊端；

（2）中國掘進機技術的發(fā)展緩慢，與發(fā)達國家之間存在著較大差距，其掘進的可靠性還有待實現(xiàn)進一步加強，在實際應用過程中還普遍存在壽命短、效率低、除塵效果差、安全性不高等問題；

（3）現(xiàn)代煤礦掘進技術的改進，首先要選用性能優(yōu)良的掘進機，對掘進機技術予以化；其次要建立起快速炮掘進機械化作業(yè)線；再次要注重對掘進工作安全性水平的提升，以此來大幅度提升煤礦掘進作業(yè)效率。

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作者簡介：王會盼（1980年7月-）男，河北省保定市人，淮南礦業(yè)集團煤業(yè)分公司謝橋礦工程師，研究方向為煤礦掘進。