煤矿高效掘进技术研究

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  摘 要:随着我国煤炭工业的快速发展,巷道掘进技术作为煤矿安全开采的重要组成部分,其工作效率与煤矿的质量和生产效率有极大的关系。其中掘进设备的先进性和技术水平直接关系着煤矿生产工作能否安全高效的进行,要想提高煤矿的生产效率就要求将高效掘进技术应用到掘进工作中。本文主要针对我国煤矿开采掘进技术发展的目前状况和分析影快速响掘进的主要因素并提出相应解决办法,为我国煤矿开采技术提供技术依据。
  关键词:高效掘进技术;煤矿;生产效率;发展方向
  我国幅员辽阔,煤炭资源富集,多年以来煤矿储量始终栖居于全球首位。煤矿产业在我国国民经济结构中占有举足轻重的地位。煤炭资源属于不可再生资源,它广泛分布在拥有五千多年历史的中华大地上,至今已形成许多种类。近些年来,煤矿开采技术的不断进步使得煤矿掺量逐年增加,巷道开采模式也得到了广泛应用。基于各类煤层在厚度、储量等方面的不同特点,需要采用围岩巷道的形式进行矿产采掘。为了保证采矿业务能够可持续发展,企业必须不断更新采矿工艺,在确保巷道稳定的前提下实现矿采效率的提升。但以传统采掘技术来看,在工艺、技术等方面仍有需要改进的问题。为此,企业需要进不断优化采掘工艺和掘进技术为实现采矿事业的可持续发展夯实根基。
  一、我国煤矿高效掘进技术发展现状
  要优化采矿工艺,改造矿井设计,首先应该了解煤层巷道的不同位置。客观来讲,煤矿采掘水平只要取决于所采用的巷道采掘工艺是否合理,掘进技术是否先进。下面首先分析当前我国煤矿掘进技术的发展状况:
  1)当前,我国主要采用综合机械化掘进技术实现对矿产的采掘。该技术以悬臂式掘进以及单机锚杆钻机技术为主。我国基于PLC控制系统研发的煤矿掘进专用机械设备运行稳定,动力强,日常保养和维修维护频率低,并且能够自动进行故障诊断与故障监测,机械性能十分可靠。
  2)我国通过借鉴世界范围内的先进采矿技术而自主研发的以小功率的掘进机为主的巷道掘进工法,目前以在采矿领域得到了广泛应用。但是由于小功率机械的适用范围有限,后续又从国外引进了一批像悬臂式掘进机一类的大功率掘进设备。在大断面矿层的掘进中,所使用的掘进机械和相关设备充分发挥了其出色的机械稳定性以及较强的适应性。但是严格来讲,这些大型掘进设备的自动化控制水平以及掘进工艺与我国当前的煤矿采掘要求并不十分契合,需要对其进行升级改造,以提高其采掘效率。
  二、对影响煤矿掘进效率的因素进行分析
  1)施工工艺的影响。在煤矿采掘作业过程中,采掘效率在很大程度上取决于综掘机的机械性能和自动化程度。若使用机械化水平较低的综掘设备,掘进工艺自然无法得到提高。据有关人员统计,在煤矿采掘作业流程中, 围岩支护工艺所耗费的时间超过了整个工程作业时间的60%,即使采用了锚喷工艺来优化支护结构,但仍无法实现支护效率的提升。
  2)受地质情况及机械化装备的影响。在采矿作业中,断层或構造带也是影响掘进效率的主要因素。通常来说,巷道掘进的工艺流程十分复杂,掘进期间一旦某一环节出现问题,就可能拖延整个工程的作业时间,严重的情况下还有可能引发安全事故。而且,我国目前的综掘机和相关设备自动化水平并不高, 以运输和装载为例,打孔、喷浆工序目前仍以人力操作为主。因此,要提高煤矿采掘效率,就必须提高掘进设备的机械化水平。
  三、提升煤巷快速掘进的方法
  1)进一步完善掘进技术和施工工法。除了相对完善的掘进工艺以外,要真正实现巷道掘进效率的提升,还需要积极引进新技术、新工艺。比如,引进锚杆联合支护技术来改善围岩支护结构的稳定性;采用相对完善的施工工法,并且注意掘进工序的连续性,通过不同工序之间同步施工(如巷道掘进进行到一定程度后同步进行围岩支护),加快进度,缩短工期,这样便能大幅度提高掘进效率。
  2)结合施工组织能力实现多工序交叉作业。多工序同步施工,是提高巷道掘进效率的有效工法,但具体实施时必须以保证人员安全和巷道稳定为前提。一般来说,可以在巷道掘进的过程中同步割煤,两道工序交叉作业,就能节省很多时间。另外,在实施多工序交叉作业之前,还要考虑煤矿企业的施工管理能力和机械台班数量、机械性能等其它因素,结合实际情况合理选择施工循环模式。当前,大多數煤矿企业都是在采掘和装煤两道工序中实施交叉作业,其它工序均为平行作业模式。
  3)提高稳定性,加强润滑系统。在巷道掘进中,为了控制人工截割深度,需要将抗压强度感应器安装在割煤设备上,在切割到较大岩石时感应器会自动预警;可通过增设自动伸缩侧支撑使综掘机在作业过程中保持稳定。另外,在井下作业时,经常会出现注油困难或不适合人工润滑的问题,可设置自动润滑步骤来提高系统的润滑程度,就是在系统中设置自动润滑程序,结合井下作业环境进行自动润滑。
  4)采用喷雾泵控制井下粉尘。对掘进机进行技术改造后发现其存在铲板偏移的问题,只需要将铲板快速换新即可。针对掘进过程中粉尘量过大的问题,可使用喷雾泵来增加空气湿度,实现对粉尘的有效治理。
  5)采用自动化、智能化的掘进系统。大数据时代的到来和网络科技的发展为煤矿生产系统自动化、智能化改造提供了可能性。遥控技术和计算机断面控制系统在井下掘进系统中的大规模应用,使井下实现了数据远程传输、生产动态监测以及智能检测,生产监测一体化操作系统使得掘进机转载运输更加便捷,有效解决了井下实时通信的难题,并且自动化、智能化的生产控制系统能够对切割深度和机械运动轨迹进行自动监控和调整,大大提高了煤矿自动化生产水平,节省了一大笔人工成本。
  四、结语
  总而言之,巷道掘进作为煤矿采掘作业中的重要工序,对煤矿生产效率和生产成本的影响可见一斑。整个采矿工程的施工效率和安全系数也主要取决于采掘工艺和巷道掘进技术是否先进、是否合理。由于巷道掘进在技术和工艺上的复杂性,施工期间难免出现问题,采矿企业应该针对掘进过程中的可能存在的问题提前布控,积极借鉴先进的采掘工艺和施工工法,及时更新设备和工艺,提高掘进自动化水平,在有效规避各类风险的同时实现生产效益的提升。
  参考文献:
  [1] 郭海生.煤矿巷道掘进的影响因素和应对措施研究[J].内蒙古煤炭经济,2015(1):9.
  [2] 王星.煤矿巷道掘进的影响因素和应对措施研究[J].城市建设理论研究,2015(15).
  [3] 管俊才,柳军涛.煤矿巷道掘进的影响因素及应对措施研究[J].山西煤炭管理干部学院学报,2014(2):37-38.
  作者简介:亢艳军(1984-),男,汉族,山西忻州岢岚人,助理工程师,研究方向:煤矿掘进施工技术。
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