煤矿综合机械化快速掘进技术探析

煤矿综合机械化快速掘进技术探析

郑海建

山东唐口煤业有限公司

摘要：我国煤炭资源分布非常广泛，而且不同区域的煤炭资源储量地质条件等都有很大差别。同时随着开采深度的不断加大，对开采技术的要求也越来越高。当前若想更高效地进行煤炭开采，就必须充分利用各种先进技术，因此煤炭企业在这样的背景下应明确综合机械化快速掘进技术，以及这项技术的应用要点，从而促进井下开采效率和安全性的共同提升。

关键词：煤矿综合机械化；快速掘进；技术

一、矿井基本概况

唐口煤业于2006年1月建成生产，核定生产能力为390万吨/年。矿井为立井开拓方式，在北部工业广场内布置主、副、风三个井筒，南部工业广场内布置副井、回风井两个井筒。现生产水平为-990m水平。可采煤层为3（3上）煤层，开采方法为走向长壁后退式采煤法，全部垮落法管理顶板，采煤工艺为综采、综放。

二、快速掘进装备规划

规划快掘迎头正常掘进期间采用EBZ200A型悬臂式掘进机施工，下一步优选装备大功率综掘机，进一步提升截割效率。当迎头过断层期间更换EBZ318型掘进机施工，提高岩巷掘进效率。

煤流系统：采用DSJ100/630型带式输送机，配备集控系统，实现集中控制，同时配套1米迈步式自移机尾，实现跟机液压自移。

支护系统：主要支护工器具为MQT-125/3.5锚杆机、MQTB-75/2.3煤帮机和锚杆钻车进行锚网索主动支护，巷道后方配套使用BRW40/20乳化泵站和ZQ2000/22/45型巷道超前支护单元进行被动支护。

辅助运输：使用DLZ110F型柴油单轨吊运输物料、设备，限员站至迎头区域采用DL60/36P型锂电池单轨吊辅助运输物料，确保机械运料紧跟迎头，最大化减小职工劳动强度。

防冲卸压：采用两台ZDY4200LPS型全液压钻车施工预卸压钻孔，力争班4-5小时完成卸压工作，为掘进时长最大化创作条件。

3 煤矿综合机械化快速掘进技术要点

3.1 机械设备的合理选择

既然综合机械化快速掘进技术是通过各种机械设备的有效配合才可以实现，那么分析这项技术的要点之前就必须对机械设备的选择加以明确。首先要明确一点，当前我国的井下开采中机械化水平相较于过去已经得到了显著提升，各种机械设备开始快速普及。但要注意综合机械化快快速掘进技术对设备的要求比较高，而且特别重视各类机械设备的配合，如果机械设备不能顺畅配合将会严重影响工作进度，甚至还会造成井下安全事故[3]。具体来讲，在综合机械化快速掘进技术中所使用的机械设备有掘锚一体机、装载机运输机等，以及一些机械设备上使用的设施。选择过程中一方面要关注质量，另一方面要关注设备之间的配合度，以此作为综合机械化快速掘进技术的应用导向和基础。

3.2 锚杆支护技术

（1）锚杆支护技术的理论依据

第一是悬吊理论，在这一理论的指导下，可将锚杆打入上部的稳定岩层，从而通过稳定岩层结合锚杆的作用悬吊脆弱岩层，避免发生岩层离层和脱落的状况。第二是组合梁理论，在这一理论中，可以将巷道顶板看作存在若干分层的岩层，并将两帮看作梁，通过锚杆支护能够将两侧的梁和顶板结合为一个整体，这样岩层就不会发生滑动和离层。第三是组合拱理论，在这一理论下可以在围岩破碎区域通过较小的间距设计预应力锚杆，这样受锚杆影响，岩体内部就会出现均匀性压缩，可提升岩体的承载能力。第四是水平应力，巷道中岩层的水平应力大于垂直应力，且最大水平应力通常都为最小水平应力的1.5倍到2.5倍，由于水平应力过大，会严重影响巷道的稳定性，对此需要通过施锚杆支护的方式提升巷道整体性，从而减轻水平应力影响。

（2）锚杆支护要点

第一是锚杆的选择，目前螺纹钢锚杆、树脂锚杆、圆钢树脂锚杆、注浆锚杆、缝管锚杆等的应用比较普遍，锚杆的类型不同，其应用条件也具有一定差异，具体可以参考以一下几种条件选择锚杆类型。首先螺纹钢树脂锚杆的应用最为普遍，能够适用于各种条件的围岩支护中。圆钢树脂锚杆更适合运用在强度较高，完整性较好，且比较稳定的围岩支护中。缝管锚杆适合应用在超前支护和临时支护中。注浆锚杆适合应用在破碎围岩巷道的支护中。具体应用还需结合煤矿巷道实际条件合理选择，从而促进锚杆支护作用的充分发挥。

（3）锚杆支护工艺

第一，评估围岩的地质学特征。具体有煤层厚度、倾角、地质构造、水文条件、巷道的几何形状尺寸、岩层厚度、分层情况、巷道主线方向、岩层和煤层的物理参数等多项内容，要结合这些内容对岩层做出综合判断，接下来制定可靠的锚杆支护方案。这里有一点需要注意，明确参数要求的同时，还要控制钻孔直径和锚杆直径的差值，一般在4～8 mm之间，同时控制钻孔直径和锚杆杆体直径的差值，一般在6～10 mm之间。另外在支护过程中要注意，应对矿压进行实时监测，从而及时调整支付方案。

第二，锚杆支护材料的选择，锚杆支护材料有托板、螺母、锚固剂、钢带、锚杆等，过程中要依据相关要求对这些材料的质量进行严格控制，同时以巷道的实际需求为基础选择钢带和锚索，确保钢带的抗压强度始终处于375 MPa以上，锚索的抗拉强度始终处在1860 MPa以上。

第三，锚杆支护监测，在锚杆支护施工中应对监测提高重视，并充分结合各种监测方式，具体有日常监测和综合检测两种。其中日常监测指的是通过日常检查活动发现是否存在异常状况，发现异常状况后要迅速锁定异常位置，然后及时处理。综合监测指的是结合相关要求评价锚杆的支护效果，然后判断支护强度是否满足要求。

3.3 现代化监测技术的应用

在煤矿综合机械化快速掘进当中，现代化监测技术具有非常重要的作用，这是因为综合机械化快速掘进技术整合了多种设备，而且在现代技术的推动下极大提升了自动化水平。减少了对人力的依赖，并且在设备自动化运行的同时，也可以通过传感器、定位装置等对设备实施有效监测。比如可监测设备的运行情况，对设备是否存在故障等实时诊断。实际监测过程中，可以通过监测查看设备当前的截面尺寸以及推进方向，然后对照监测结果合理设计标准，接下来就可以判断设备的运行状态是否正常。

另外，由于各类型企业设备长时间在井下恶劣环境中运行，而且设备运行过程中还可能因为各种原因导致磨损，对于这种情况，需要通过实时在线监测查看设备是否存在故障，或者通过传感器及时获取当前设备的震动情况，从而保障设备能够正常运行。另外，通过定位装置能够通过实时查看设备当前的具体位置，其利用的是井下布置的在线监测系统，可令系统获取设备位置信息，然后再传输给后台，接下来后台就可以获知设备的具体位置。

4 结语

综上所述，我国的经济建设对煤炭资源的依赖性非常高，而且还在逐年增长。对于这种情况，应不断提升煤矿生产效率，加强煤矿生产对各类型机械设备的应用，然后结合各种机械设备构建基于综合体系化的快速掘进模式，从而在这种模式的推动下一方面提高生产效率，另一方面也保证井下作业的安全性，更为我国煤炭产业的健康发展提供有力支持。本文对此做了简要阐述，首先提到了综合机械化快速掘进，然后介绍了综合机械化快速掘进中机械设备的选择、锚杆支护、现代监测技术的应用等要点，以期为相关人员提供一些有价值的参考，从而促进综合机械化快速掘进技术在我国煤炭开采中的深入应用，并为我国煤炭事业的发展作出贡献。

参考文献

[1]杨少雄. 煤矿综合机械化掘进系统智能化建设要点探讨[J]. 内蒙古煤炭经济, 2021(7):2.

[2]翟路路. 我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展[J]. 工程技术发展, 2021, 2(1):50-51.

[3]王通. 煤矿综合机械化快速掘进质量技术要点[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2021.

郑海建（1984-），男，山东鱼台人，2012年毕业于山东科技大学，本科，工程师，现从事采掘技术管理工作。