煤矿井下智能化高速掘进工艺应用探讨

煤矿井下智能化高速掘进工艺应用探讨

刘巍

铁煤集团小青煤矿  辽宁铁岭  112700

摘要：现阶段，对于煤炭开采企业而言，井下综合作业的效率决定了经济效益。为适应市场的竞争环境，煤炭开采企业在巷道的掘进工艺方面进行了技术完善与此同时，随着智能化、掘进技术不断提升，煤矿井下智能化高速掘进工艺愈加科学，包括锚杆工艺、支护方案、深孔爆破、截割工艺以及施工工序等，都有了不同程度的优化，从而提升了掘进效率及巷道的整体作业质量。同时，这场技术改革有效保障了煤炭开发企业的综合效益。本文主要分析煤矿井下智能化高速掘进工艺应用。

关键词：煤矿；智能化；高速掘进工艺

引言

煤矿井下智能化高速掘进工艺，能够有效提升巷道掘进质量，对煤矿井下生产效率也产生有利影响。同时，可结合当下煤矿井下巷道的实际，分析影响掘进工艺应用因素，总结经验，进一步推动煤矿井下智能化高速掘进。

1、智能化技术在煤矿井下掘进中的应用现状

智能化技术是指通过人工智能、物联网、大数据分析等现代科技手段，将传感器、控制器、自动化设备等集成到煤矿掘进工艺中，实现智能化管理和自动化操作的技术系统。在煤矿井下掘进中，智能化技术的应用可以提高掘进效率、降低事故风险、优化资源利用等方面起到重要作用。目前，智能化技术在煤矿井下掘进中的应用已经取得了一定的进展，智能化技术可以实现煤矿井下掘进的无人化操作。通过无人机、无人车等自动化设备的应用，可以实现对巷道的测量、掘进、清理等工作的无人化操作，减少了矿工的劳动强度和作业风险。智能化技术可以实现对煤矿井下掘进作业环境的实时监测与预警。通过布设传感器网络，监测并实时分析矿井的温度、湿度、气体浓度等参数，及时发现异常情况并预警，提高矿工的安全保障水平。智能化技术可以对煤矿井下掘进的大数据进行集中管理和分析，为决策提供科学依据。通过大数据分析，可以优化掘进工艺参数、及时调整巷道布置方案、合理配置工作人员等，提高掘进效率和资源利用效率。

2、智能化技术对煤矿井下掘进的影响与优势

智能化技术在煤矿井下掘进中的应用，对掘进工艺和矿业生产具有显著的影响和诸多优势。智能化技术通过自动化控制、大数据分析和优化等手段，能够对掘进过程进行精细化管理和调控，实现全流程控制和优化配置，从而提高掘进效率。智能化技术可以在井下通过传感器网络实时监测矿井环境的温度、湿度、气体浓度等参数，及时预警和处理潜在的安全风险，保障矿工的人身安全。通过智能化技术对大数据的分析与利用，可以精确预测煤层赋存情况、确定煤炭品质，以及根据煤矿地质条件合理规划巷道布置等，有效优化资源的利用效率。智能化技术实现了对掘进操作的自动化，减少了人工操作的人力劳动，降低了矿工的劳动强度和作业风险，提高了工作环境的舒适性。通过智能化技术对大数据的分析和挖掘，可以为决策提供科学依据。

3、高速掘进工艺的设计与优化

3.1巷道布置方案的优化

巷道布置方案的优化是为了在煤矿井下掘进过程中，合理规划巷道位置、方向和尺寸等，以提高掘进效率和保证安全。根据煤层的厚度、倾角、走向等特征，合理选择巷道位置和方向以确保矿层完整性和开采效率。例如，可以选择在煤层顶板和底板之间掘进巷道，或者沿着煤层走向掘进，以最大限度地利用煤层资源。不同的采煤方法和采场布置对巷道布置有不同的要求。例如，对于长壁采煤法，需要设计合理的割底巷道和割顶巷道，并考虑割顶巷道回撤过程中的支护设备安装。根据煤层顶底板的强度和变形性质，确定合适的巷道尺寸和断面形状。考虑到设备运行空间、支护设备的安装和操作，以及矿工的工作空间，确保巷道的安全和舒适性。在巷道布置方案中要考虑通风和排水系统的布置。根据煤矿的通风需求和地质条件，合理设置通风巷道和风井，以保证空气流通和瓦斯的排放。同时，排水系统的布置要考虑到巷道内水体的排除，保持巷道的干燥。在巷道布置方案中要考虑安全避险通道的设置，以便在紧急情况下矿工能够安全撤离。合理设置逃生通道和逃生口，并确保通道畅通和疏散的便利性。

3.2设备选择与配置

设备选择与配置在巷道布置方案的优化中起着关键作用。选择适合的设备，并进行合理的配置，可以提高掘进效率、降低成本以及保障施工安全。根据巷道布置方案和采煤方法选择适用的掘进设备。常见的掘进设备包括钻探单锥齿机、刀盘机、全断面掘进机等。根据矿层的硬度、厚度和地质条件选择适当的设备，以确保掘进效率和质量。根据煤层的地压和变形要求，选择合适的支护设备进行配置。常见的支护设备包括锚杆、喷锚材料、钢拱架等。根据巷道尺寸和预期的地压情况，选择合适的支护方式和规格，以提供足够的地质支撑和保障矿工的安全。根据工程需求，选择适当的辅助设备进行配置，如水泵、通风设备、照明设备等。这些设备对于保障施工的顺利进行和矿工的安全起着关键作用。借助智能化技术，选择适当的自动化设备进行配置，如自动掘进机、自动化锚杆设备等。自动化设备能够实现对掘进速度、压力、角度等参数的自动调节和控制，提高掘进效率和质量，并降低潜在的安全风险。在设备选择与配置过程中，需要考虑设备的性能和可靠性。选择具有良好性能、稳定运行的设备，以确保施工过程的顺利进行和设备的长期使用。考虑设备的适应性和灵活性，能够适应不同地质条件和施工要求。

3.3施工工艺与技术要点

施工工艺与技术要点对于巷道施工的顺利进行和提高施工效率至关重要。在巷道施工过程中，钻进是一个关键步骤。要选择合适的钻进设备和工艺，确保钻进快速准确，以满足工程要求。同时，钻进过程中要注意对地层的切削和排出，避免钻孔堵塞。镐削是煤矿巷道施工中常用的开采工艺，要选择合适的镐削设备和工艺参数。控制切片厚度、采样切割率和刀具形状等要素，以提高镐削效率和质量。支护是巷道施工中保障矿工安全和保持矿层稳定的关键步骤。要选择合适的支护设备和支护工艺，确保巷道的稳定性和安全性。需要根据地质条件、地层压力和变形情况，合理安排支护方式和规格，以提供足够的地质支撑。在巷道施工中，可能会出现地质变形、水源渗漏等问题，需要进行巷道修补。要选择合适的修补材料和技术，对巷道进行及时有效的修补，以保持巷道的稳定性和安全性。对于使用掘进机进行巷道掘进的施工，要掌握掘进机的操作技术。熟悉掘进机的控制系统和操作要点，合理调整掘进速度、切削压力和转速等参数，以保证掘进效率和质量。

3.4自动化控制与监测

自动化控制与监测在巷道施工过程中起到了关键的作用。通过应用自动化技术，可以实现对设备和巷道条件的自动控制和实时监测，提高操作的准确性和安全性。通过自动化控制系统和传感器网络，对掘进设备进行自动化控制和调节，监测和调整掘进速度、切削力、钻进深度等参数。通过精确的控制和调整，可以提高掘进效率和质量。通过自动化控制系统，实现对支护设备的自动控制和调节。根据地质条件和巷道变形情况，自动调整支护设备的安装和支护压力，以保持巷道的稳定性和安全性。通过传感器网络和数据采集系统，对巷道的地质环境和设备状态进行实时监测。监测包括瓦斯浓度、温湿度、地压、位移等参数。这些监测数据可用于实时预警，及时处理潜在的安全风险。

结束语

总之，煤矿井下智能化高速掘进工艺的应用具有巨大的潜力和优势。通过将智能化技术与高速掘进工艺相结合，可以提高矿山施工的效率、质量和安全性，实现煤炭产业的可持续发展。

参考文献：

［1］杨晓东．电法超前探测技术在煤矿掘进中应用研究［J］．江西煤炭科技，2023(01):118－120．

［2］钱敏，何敏洁，王尚武．智能化煤矿掘进工作面不安全行为影响因素及防控措施［J］．技术与创新管理，2023，44(01):104－110．

［3］高艳辉．煤矿掘进工作面带式输送机转弯运输方案的实践研究［J］．机械管理开发，2022，37(12):189－191．

［4］黄昕，邵林林，孙斌．煤矿掘进巷道中锚网（索）喷支护技术分析［J］．现代工业经济和信息化，2022，12(12):235－237．

［5］王俊龙．复杂地质条件下煤矿巷道掘进支护技术的应用［J］．内蒙古煤炭经济，2022(24):190－192．