芻議我國煤礦掘進(jìn)裝備技術(shù)發(fā)展的幾點(diǎn)思路

井沖 史明方

摘 要：隨著資源逐漸開采減少，高效開采煤炭資源就顯得尤為重要。加之我國煤炭資源消耗大，需要相關(guān)開采技術(shù)降低煤炭開采過程中不必要的浪費(fèi)，提升煤炭企業(yè)的生產(chǎn)率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。因此，對(duì)我國煤礦的采掘裝備提出了更高的要求，采掘裝備需要更高的效率，更先進(jìn)的機(jī)械化水平，從而保證機(jī)械設(shè)備能夠采掘更多的煤炭?；诖耍疚膶?duì)我國當(dāng)前煤礦采掘設(shè)備技術(shù)水平進(jìn)行相關(guān)分析，以作參考。

關(guān)鍵詞：煤礦;掘進(jìn)裝備;掘進(jìn)技術(shù)

一、我國煤礦采掘裝備的發(fā)展情況

（一）煤礦巷道綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)和裝備

煤礦巷道綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)和裝備煤礦巷道綜合機(jī)械化掘進(jìn)主要由轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)、懸臂式掘進(jìn)機(jī)、單體錨桿鉆機(jī)、供電系統(tǒng)以及通風(fēng)除塵裝備等一系列設(shè)備組成。我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代，在20世紀(jì)80年代初從國外引進(jìn)了S-100型和AM50型兩種類型的掘進(jìn)機(jī)，通過對(duì)這兩種機(jī)型的應(yīng)用和改進(jìn)，極大地提高了我國煤礦巷道綜掘機(jī)械化技術(shù)發(fā)展的進(jìn)程。目前，我國掘進(jìn)機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，能夠極大地滿足我國煤礦生產(chǎn)的需求。

（二）大斷面煤礦巷道連續(xù)采煤機(jī)高效掘進(jìn)技術(shù)和裝備

連續(xù)采煤機(jī)作為一種高效的綜合機(jī)械化掘進(jìn)開采設(shè)備，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)大斷面落煤、運(yùn)送作業(yè)，適用于井下矩形斷面的短壁和雙巷或多巷開采，是一種有效提高煤炭開采能力的先進(jìn)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)快速掘進(jìn)，節(jié)約開采作業(yè)的成本，但是該項(xiàng)技術(shù)對(duì)煤層的賦存條件要求較高，且不能單巷掘進(jìn)，因此，僅在內(nèi)蒙古的神東礦區(qū)有所應(yīng)用。就掘進(jìn)設(shè)備而言，全部為進(jìn)口，國內(nèi)尚無此類生產(chǎn)廠家，正處于研發(fā)當(dāng)中。

（三）掘錨設(shè)備一體化掘進(jìn)技術(shù)和裝備

長期以來，開發(fā)掘錨聯(lián)合裝備，實(shí)現(xiàn)“掘錨一體化”作業(yè)，是煤炭行業(yè)公認(rèn)的增加錨桿支護(hù)和煤礦巷道掘進(jìn)速度的重要手段。目前，掘錨機(jī)組設(shè)備主要有兩類：一類是以連續(xù)采煤機(jī)為形式的掘錨機(jī)組;另一類是懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載錨桿機(jī)形式的掘錨機(jī)。掘錨機(jī)的原理是將巷道掘進(jìn)與巷道支護(hù)有效地結(jié)合起來，以便實(shí)現(xiàn)同一臺(tái)機(jī)組設(shè)備來完成巷道掘進(jìn)與巷道支護(hù)工作，從而大大提高巷道掘進(jìn)和巷道支護(hù)設(shè)備換位作業(yè)的效率。該項(xiàng)技術(shù)是采取截割落煤和錨網(wǎng)支護(hù)同時(shí)作業(yè)的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)開采流程的優(yōu)化，大幅度提高開采效率，具有速度快、自動(dòng)化程度高、人工強(qiáng)度低和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在大斷面煤礦巷道的掘進(jìn)開采中特別實(shí)用。就設(shè)備而言，掘錨一體化裝備機(jī)組是國內(nèi)自主創(chuàng)新項(xiàng)目，是當(dāng)前國際一流的煤礦巷道掘進(jìn)開采科研成果。

二、我國煤礦掘進(jìn)設(shè)備技術(shù)的未來發(fā)展方向

（一）開發(fā)掘進(jìn)聯(lián)合機(jī)組

經(jīng)過多年來采煤技術(shù)發(fā)展，目前我國已經(jīng)形成完善的開采技術(shù)以及懸臂式掘進(jìn)機(jī)技術(shù)，目前國內(nèi)的懸臂式掘進(jìn)技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平，但無論是進(jìn)口和國產(chǎn)設(shè)備一旦成為掘進(jìn)設(shè)備，將很難實(shí)現(xiàn)快速的掘進(jìn)技術(shù)要求。由于存在嚴(yán)重的采掘失調(diào)問題，除受到機(jī)器本身的可靠性影響之外，還會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)、供電、排水等問題，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致決定速度降低。現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)大多是與斷面機(jī)掘進(jìn)機(jī)原理保持一致的，但在裝運(yùn)方式上存在一定差異，截割包括橫、縱軸的切割方式，同時(shí)能夠配合切割頭形成S型的軌跡，進(jìn)而產(chǎn)生斷面切割。

（二）開發(fā)連續(xù)采煤機(jī)

當(dāng)前國內(nèi)礦區(qū)積極引進(jìn)先進(jìn)的采煤經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)能夠在開采上實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)回采的高效統(tǒng)一，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)房柱和長壁的有效聯(lián)合。在長壁工作面中設(shè)置了多條巷道，在兩側(cè)部位采用采煤機(jī)完成房柱開采后，可以在工作面利用這種方法完成后續(xù)作業(yè)。在基建時(shí)對(duì)于一些大型礦井來說可以先進(jìn)行小井的開采，當(dāng)掘進(jìn)到兩個(gè)續(xù)盤之后能夠形成生產(chǎn)力，取消準(zhǔn)備和采煤之間的界限，從一定程度上來看掘進(jìn)也屬于一種產(chǎn)生過程，能夠提高產(chǎn)量，利用連續(xù)采煤機(jī)在長壁工作面進(jìn)行平巷采礦，平均班產(chǎn)達(dá)到千噸以上，相當(dāng)于綜采并能夠滿足工作面的通風(fēng)量，利于長壁工作面快速推進(jìn)，方便工作人員通行和運(yùn)輸材料。采用房柱式的開采方式可以采出更多的資源，盡管需要制作擋風(fēng)墻，但其投入成本與回收價(jià)值相比是比較可觀的。對(duì)于三下壓煤，邊角煤開采過程中，為確保煤柱強(qiáng)度，防止地表出現(xiàn)變形，需要采取連續(xù)采煤機(jī)進(jìn)行條帶汪格維利開采完成回采。

（三）提高掘進(jìn)機(jī)截割硬巖的能力

當(dāng)前新型截割技術(shù)以及相應(yīng)的刀具能夠提升掘進(jìn)機(jī)的截割能力，該技術(shù)主要是針對(duì)一些復(fù)雜地質(zhì)的應(yīng)變能力，實(shí)際能夠截割硬度高達(dá)一百兆帕的煤巖，且能夠顯著擴(kuò)大其適用性。

目前，可以通過增加電工功率，機(jī)身重量，降低切割速度的方式來提升掘進(jìn)機(jī)的截割能力。當(dāng)前結(jié)構(gòu)功率已經(jīng)發(fā)展到了20千瓦，可采用鎬形截齒破切煤巖的方式，但相對(duì)來說這種方式會(huì)使機(jī)器體積較大，能量消耗多，存在嚴(yán)重的截齒磨損。為解決這一問題，可以開展慣性沖擊輔助切割的相關(guān)研究，以及盤形滾刀截割頭切割理論分析。通過研究發(fā)現(xiàn)通過增加慣性沖擊破巖相比原生產(chǎn)率來說能夠提升30%以上，而且能源消耗降低13%，而相對(duì)來看，班進(jìn)尺提升兩倍，利用震動(dòng)切割能夠提升過斷層能力，有效改善結(jié)果效果，進(jìn)一步拓寬其使用范圍。而針對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)來說能夠通過增強(qiáng)慣性切割，提升切割能力，成為當(dāng)前掘進(jìn)機(jī)的創(chuàng)新重點(diǎn)。

三、我國煤礦采掘裝備發(fā)展趨勢(shì)

（一）注重基礎(chǔ)技術(shù)的研究和開發(fā)

科學(xué)技術(shù)才是最重要的生產(chǎn)力，在當(dāng)前的形勢(shì)下，我國采煤設(shè)備的制造技術(shù)不斷提升，主要依靠國家相關(guān)部門的科學(xué)管理，主體企業(yè)不斷研究。煤炭企業(yè)要取得長遠(yuǎn)的發(fā)展，必須重視科學(xué)技術(shù)，企業(yè)應(yīng)該大膽創(chuàng)新，敢于開發(fā)新的生產(chǎn)設(shè)備，不斷改善工藝流程提升效率，規(guī)范檢驗(yàn)制度和檢驗(yàn)方法，努力擴(kuò)大科研成果，保持制造技術(shù)先進(jìn)一流?，F(xiàn)代化煤礦企業(yè)的建立，需要提升設(shè)備開發(fā)能力，重視基礎(chǔ)技術(shù)的研究和開發(fā)能力建設(shè)，加大科研開發(fā)的投入，學(xué)習(xí)掌握先進(jìn)制造技術(shù)，從而保證相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)。

（二）控制集中化

通過使用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和其他一些技術(shù)，使控制中心可以對(duì)采煤機(jī)、輸送機(jī)、破碎機(jī)等裝備實(shí)現(xiàn)集中控制，采煤機(jī)可以準(zhǔn)確沿煤層切割，液壓支架根據(jù)指令進(jìn)行升、降、移動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)、輸送機(jī)、液壓支架的閉環(huán)控制和綜合管理，并達(dá)到作業(yè)流程自動(dòng)化完成和作業(yè)生產(chǎn)可視化管理的目標(biāo)。對(duì)相關(guān)的控制系統(tǒng)重點(diǎn)研究，如故障診斷與專家系統(tǒng)、工況監(jiān)測(cè)和顯示系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、采煤機(jī)作業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、電路的漏電監(jiān)測(cè)和保護(hù)技術(shù)、搖臂自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)等。

（三）機(jī)電一體化

隨著機(jī)電一體化的廣泛應(yīng)用，它的概念逐漸為人所知，它是機(jī)械工程和自動(dòng)化的一種，將電子器件的信息處理和控制能力融合在機(jī)械裝置中的一種復(fù)合技術(shù)。該技術(shù)伴隨著計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展得以快速發(fā)展，在實(shí)際生活中廣泛得到應(yīng)用，現(xiàn)在的自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備就是機(jī)電一體化設(shè)備，隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品外觀會(huì)更加人性化、功能更強(qiáng)大、安全可靠性更高。如果將機(jī)電一體化應(yīng)用于煤礦采掘行業(yè)，不僅可以有效提升企業(yè)的生產(chǎn)力，這些機(jī)電一體化肯定能為企業(yè)的生產(chǎn)提供良好的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)束語

綜上所述，我國的煤礦采掘裝備機(jī)械化程度已經(jīng)具有一定規(guī)模，但是技術(shù)水平仍需要不斷提高，基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用、機(jī)電一體化等才是煤礦采掘設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)，企業(yè)相關(guān)的研發(fā)還需要朝著這些方向繼續(xù)努力，從而改善我國煤礦資源開采現(xiàn)狀，減少資源開采過程中的資源浪費(fèi)，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)多快好省的健康發(fā)展。

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