我国煤矿掘进装备技术发展的思路

我国煤矿掘进装备技术发展的思路

姜捷

开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司   河北唐山 063108

摘要：在煤炭工业生产中,煤矿生产率的高低深受掘进技术和装备的控制,想要增加煤矿的生产率,先进的巷道掘进技术和装备将是不二途径。该文根据当前矿井开采业的发展,阐述了矿井巷道挖掘技术与装备的状况,并对该技术与装备的发展做出了预测,试图在与广大同行沟通的过程中,推动中国煤炭矿业科学技术的进一步发展。

关键词：煤矿巷道 掘进装备 掘进技术 现状与发展

目前,井下作业已成为中国煤矿开发的最重要方式,根据统计,超过九成的原煤都取自于井底。由此可见,保证中国煤矿生产的关键就在于井下开采质量的重要性。但在现实的矿井开发中,复杂的地质条件是限制巷道开挖速度和效率的主要原因。所以,应该选用科学合理的工艺技术和机械设备,保证巷道挖掘的速度和工程质量。在我国经济科技持续发展的大背景下,中国煤炭开采工艺技术与设备也获得了不小的进步。但是,本着精益求精的原则,本章还将进一步对中国煤炭巷道掘进工艺技术与装备的状况和发展趋势加以介绍,以期进一步提高中国煤炭生产的技术水平与产品质量。

1当前我国煤矿巷道掘进技术和装备的状况

1．1煤矿巷道综合机械化掘进技术和装备

矿井巷道的综合机械化挖掘技术,主要应用于转载机械、悬臂式掘进机、复合单体锚杆机械、刮板材料输送、供电系统和通风除尘等装置。从上个世纪六十年代初期,中国的煤炭工业生产上就已开始大量使用悬臂式掘进机,其应用步骤可分成引进阶段、消化吸收阶段以及独立发展时期。在近年来,中国已经基本完成了对悬臂式掘进机的国产化,并且扩展到零多种型号、年产量一千余台的生产规模。其中,EBJ-10TP式掘进机是中国国内自己研制的巷道掘进机,技术已经达到了国外领先水平,并且在性能方面超越了国外的同类型号,并且目前也已经在大规模的投入了生产中。在全国重点矿井零点五煤岩巷道的挖掘中,我国普遍采用了零点五煤岩悬臂型的掘进机,进行了机械化作业。该类掘入机主要包括了中型机和重型机二个类别。一般所使用的型号涵盖了EBZ00、EBZ160、EBZ160TY、EBJ-10TP等。而上述一些型号的使用率,已占到美国国内半煤岩掘入机使用率的百分之七十左右。另外,由于过去一般使用重型悬臂式掘进机来完成大截面岩巷的挖掘作业,因此目前该型号并未广泛投入工业生产。但是根据研究,国家已经开始对超重型岩巷掘进机开展了工业性测试,该型号中除中国煤矿科学技术研究院研究的EBH三百一十五外,还包含了由石家庄煤机有限公司设计制造的EBH300。

1．2大断面巷道持续采煤机掘进技术和装备

这种采煤机可以同时进行大截面落煤和运输作业,相对来说是一个高效综合的机械化掘进开采装置,尤其适用于井下大方形截面的短壁和多巷道的采矿作业。但是,目前国内外还没有公司能够完全独立制造该装置,矿井所采用的大断面巷道式连续采煤机也都是从外国进口的。目前,中国国内外主要有晋神公司、鲁能公司等主要矿井公司都正在采用该型式的连续采煤机。

1．3掘锚设备一体化掘进技术和装备

在当前的煤炭生产中,"掘锚一体化"作业技术可以大大提高煤炭巷道挖掘的速度。中国在对海外先进技术、成功经验加以学习研究的基础上,现已在掘锚设备一体化掘进技术与设备上获得了突破性发展。 当前,掘锚机装备主要可分成二个类别,一种是以连续采煤机为形式的掘锚机装置,另一类则是以悬臂式掘进机机载锚杆机为型式的掘锚机装置。在中国,不但能够独立开展发掘锚一体化的机组装置,同时也在生产技术上居于全球的领先水平。该关键技术与装置也因为可以简化开发程序,从而能够提高开发效益,同时具备了安全性高、劳动强度少以及生产机械化程度高等的优点。

2我国掘进机设备与国外的差距

同外国先进科技比较,许多领域的技术还具有相当的差异,这些差异主要体现在掘进机的破岩力、适应性和可靠性等方面。煤矿采用的大威力连续采煤机的大部分技术基本上都是境外企业的,大部分技术由境外企业独占。中国是当今世界上连续采煤机应用最为普遍的国家之一,目前应用规模达到二千余台。JOY中国是连续采煤机的主要制造者和提供者,其技术一直居于全球领先地位,但由于中国技术的起步相对较晚,许多方面还处在空白阶段,而且连续采煤机的核心部件也还处在实验探索的阶段,而且技术也大多由国内外厂家合作提供,所以中国在技术上仍有待突破。目前我国悬臂式掘进机主要有:佳木斯煤机厂生产的s(EBZ)系列,代表型号有EBZ30,EBZ60'掘进机;中国煤科院太原院制造的EBZ(H)系列,代表型号有EBH315TY和EBZ零TY系列掘进机;三一重装研制的EBZ产品,代表型号有EBZ00,EBZ60。近年来虽然我国悬臂式掘入机的技术发展得相当快速,但由于它的高适应性、破岩力和安全性方面同国外先进水平相比尚有不少差异,特别在大功率重型掘入机方面体现尤为明显。除综合性能参数较少外,同国外的先进设备比较,中国大功率掘进机在基础研制方面也相对薄弱,尚未形成适应中国实际地质要求的装载、截割和行走部载荷谱。同时计算机的动态模拟技术也相对滞后,在主要元部件的自动控制、可靠性、除尘系统、截割技术等核心技术方面都有着不小的差异。

3我国巷道掘进技术和装备的发展方向

3.1发展掘锚一体化掘进技术和装备

不管在国内,还是在国外使用,掘锚一体化掘进工艺与设备都在使用中表现出挖掘速度快、支护质量好和适应性广的优势,已被国外的煤矿技术企业所推广应用。据统计,掘锚一体化的方式能够明显提升矿井施工中的成巷效率,相比于传统工艺技术可以加快百分之七十左右。所以,掘锚一体化掘进技术与装置的广泛使用是中国煤炭生产产量与效益显著提升的重要基石。所以,中国国家的相关部门一直都在积极研究该关键技术和装置,并在大型煤矿中推广应用。同时,有关配套设备,包括掘锚机组和掘进机机载的锚杆钻机等也在同步研究试验之中。

3.2不断扩展掘进机的适用空间

针对传统掘进机截割方式与断面设计截割强度采取了不断加工的改良措施,并进行了硬石截齿技术和截割加工方式上的新研究,力求拓宽掘进机在煤炭产品中的应用范围。

3.3不断提高工作稳定性

煤炭生产的高校作业,离不开安全稳妥的机械设备保障。所以,需要根据矿井挖掘中存在的问题,对掘进机各个部分的构造组成、传动方法进行优化改造,选用优良的材料。

3.4高效掘进配套技术的发展趋势

目前,煤炭井下综合机械化掘进及自动控制技术已达到了不错的使用效益,并反映了煤炭生产企业的综合管理水平。其中,该工艺的相关附属设备包含了故障诊断系统、数据传输、截割式断层监视系统、表面除尘系统、带型转载机等装置。而与此相对照,巷道挖掘工艺和设备的相关设备则包含了故障诊断技术、数据传输技术、断面监控技术、自动截割轮廓成形控制技术、掘锚提花技术等,这也是今后煤矿生产中需要大力研究开发的技术。此外,在掘进作业环节中,配套除尘设备有助于保证机器设备的稳定。目前,国内煤矿企业已经在和德国CFT公司合作开发一种除尘设备,该设备在井下试验中可以达到99.5%的除尘效率。该技术和我国的煤矿生产环境相适应,也是煤矿巷道掘进技术和装备上需要重视的一项技术。

结束语：

综上所述,中国在矿井巷道挖掘技术与装备上获得了不错的发展,并且发展势头不错。但是,根据中国当前煤炭生产的特殊状况,为应对煤炭生产中不断存在的新问题以及达到进一步提升产量效益和产品质量的总体目标,需要积极开展掘锚一体化等关键技术的开发研究,以进一步提高中国煤炭巷道掘进作业的机械化技术水平,并积极研究开发相应的配套装置,以期最终提升中国煤炭巷道掘进作业的速度与效益,从而促进中国煤炭生产科学技术的持续发展。

参考文献：

[1]高文哲.我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展[J].内蒙古煤炭经济,2020(01):138+141.DOI:10.13487/j.cnki.imce.016110.

[2]安朝晖.我国煤矿巷道掘进技术和装备发展[J].煤炭科技,2017(04):15-17.DOI:10.19896/j.cnki.mtkj.2017.04.005.

[3]王学成.我国煤矿巷道快速掘进技术与装备发展现状[J].煤矿机械,2017,38(06):1-3.DOI:10.13436/j.mkjx.201706001.