煤矿掘进设备发展及改进研究

煤矿掘进设备发展及改进研究

孔祥智   

扎赉诺尔煤业有限公司灵东煤矿   内蒙古呼伦贝尔市  021410

摘要：煤矿掘进机是煤矿开采过程中不可或缺的设备，然而，相关人员常常面临煤矿掘进机各种故障带来的生产中断和安全隐患。随着科技的发展，中国煤矿有必要进一步优化改进掘进设备，使其最大程度地发挥自身优势和作用，为企业带来更好的经济效益。主要分析了煤矿掘进设备的发展现状及设备改进原则，详细阐述了掘进设备的改进方向，并指出了未来掘进设备的发展趋势。

关键词：煤矿；掘进；设备；改进

引言

在煤矿开采过程中，由于地下环境的复杂性，掘进机常常面临各种问题和挑战。如果不及时采取有效的措施处理这些故障，将会对煤矿的安全生产构成严重威胁。因此，有必要进行详细的故障分析，并提出解决方案，以减少事故的发生。在科技的推动下，煤矿掘进设备的发展逐渐趋于机械化、自动化和智能化，以确保煤矿开采的安全和稳定。但是，现阶段掘进设备的发展仍存在一定的局限性，需要相关研究人员结合中国煤矿地质特点，不断改造、升级设备性能，使其充分发挥自身优势和作用。

1煤矿掘进机设备类型及使用条件

煤矿掘进机主要用于挖掘巷道断面，从应用场景及应用特点来看，可分为全断面掘进设备与部分断面掘进设备两种类型，前者主要用于大型矿井长距离水平掘进，后者主要用于煤巷及半煤巷掘进，可实现煤岩分层挖掘效果。全断面掘进设备只能对圆形断面实施掘进，通过从断面内部掘进破碎煤岩，这意味着设备具有应用局限性，无法在水沟、弯道较窄的环境中实施掘进作业，且设施维修难度较高，因此该设备主要被用于掘进大型矿井水平导向的煤岩。部分断面掘进设备因工作原理多为悬臂布置而被称为悬臂式掘进机，又因其主要用于煤巷或半煤巷掘进而被称为煤巷掘进机。部分断面掘进设备应用范围较广，不受巷道断面形态影响，可以灵活实施卧底、开柱窝等巷道挖掘。截割头可横轴式、纵轴式布置，可以在截面内部反复掘进，达成煤岩分层挖掘目标。

2煤矿掘进设备的发展现状

2.1设备体积过大、笨重

煤矿设备的最大特点是体积大、质量大。以一个液压支柱为例，一个支柱质量在60～80kg之间，身体较弱的工人不能独立操作。液压支架和采煤机等大型设备的质量可达几吨。设备尺寸太大，不仅会使其工作精度下降，还会使搬运变得更加烦琐，从而对煤矿生产效率的提高造成了很大的阻碍。同时，中国煤矿掘进装备还存在使用寿命短、能耗高、国产化程度不高等问题。

2.2适应性差

中国大多数煤矿已经实行装备智能化采矿，但仍然有一些煤矿采用放炮落煤方式，这不但严重影响了开采出的煤炭品质，还极易引发瓦斯事故、顶板事故等，严重危害施工人员的人身安全。究其原因，主要是装备与矿井环境不匹配。当煤矿地质情况发生变化时，原有的掘进设备已不能适应采矿需要，从而造成煤矿机械化发展相对滞后，限制了煤矿产量的增长。

2.3智能化程度低

现阶段，自动化、智能化技术已经发展得越来越成熟，各个行业发展也逐步走向自动化与智能化。然而，由于种种原因，部分煤矿企业的发展无法跟上时代的步伐，其掘进设备依旧落后、陈旧，并且仍采用机械驱动或机器控制方式进行生产，仅有几个小规模设备实现了数字化和智能化，这成为限制煤炭产量提高的主要原因。

2.4生产能力受制约

当前，全国的煤炭总产量已经达到2.523×109t/a，但是与国家发展需要的煤炭储备还有很大的距离。按常规掘进设备产能计算，年煤炭产量远远低于这一数值。如今，中国煤炭年产量达5.0×106t的煤矿屈指可数，这主要是因为煤矿掘进设备产能有限。

3煤矿掘进设备的改进原则

为了更好地满足煤炭生产需求，有必要对煤矿掘进设备进行改进，以提高中国煤矿机械行业的竞争力。煤矿掘进设备改进的过程复杂、周期长，在较短时间内很难完成。在改进煤矿掘进设备时需遵循以下原则。（1）结合煤矿实际需求。煤矿掘进设备主要作用是开采煤炭，设备改造主要是为了满足煤矿安全高效生产的需要。（2）引入国际上先进的配套设备。先进的配套设备可以提高设备生产自动化水平，在实现煤矿生产自动化的同时显著提高设备工作效率，而且可以降低对人力资源成本的投入。（3）提高煤炭产量。煤炭是不可再生资源，随着开采的进行其储量将越来越少，提高煤炭资源回收率可以为煤矿企业提供更好的服务。

4煤矿掘进设备发展及改进趋势

4.1系统集成化

系统集成化发展主要是悬臂式掘进机和快速掘进技术的联用，适用性比较强，可以广泛应用在多种地质条件下，从而达到效果互补、优势叠加的目的，该系统涉及到的装备有运锚机、带式转载机及动力站等，这是未来巷道掘进技术的发展趋势。当使用悬臂式掘进机进行开采工作时，顶板会利用超前临时支护技术进行支撑，然后把采集到的煤送到运锚机上，由皮带式转载机将煤运输到后面配套的转载机中，从而对迎头地质异常进行检测。掘进机在截割煤层的过程中，运锚机还可以通过自身的钻臂系统实现巷道锚杆支护，从而达到掘锚同时进行的目标。将巷道掘进作为一项系统工程，对其进行进一步的研究，完善相应的施工技术，并在此基础上，探讨与之相适应的综合施工方式，从而使技术和设备更加成熟和完善。

4.2智能化

进入21世纪，信息技术不断更新，为人们的日常生活、各行业的高效运作提供便利。尤其是煤矿掘进装备，从总体发展方向看，煤矿设备实现智能化发展已成为趋势。传统装备具有效率低、劳动强度大等缺点，使得煤矿安全得不到有效保障。在目前煤矿装备和技术加速智能化的背景下，网络技术、计算机技术、诊断技术等扩大了使用范围，添加了很多新的功能，例如远程通信、地质识别等。现阶段，人们把研究目标锁定在通信技术、煤岩识别等方面，根据切割机的振动特点，识别煤岩边界主要是利用红外摄像、数据分析等手段，从而得出精确的研究结果。通过无线传感器、网络设备动态监测设备的温度、漏油、运转等情况，建立可视化故障诊断系统，例如采煤机的故障诊断、运输机的故障诊断等。随着科技的发展，学院和科研机构之间逐步形成合作，共同研究和探索掘进装备智能化。虽然中国对煤矿装备的研究仍处于发展初期阶段，但是中国非常重视掘进装备的发展，是未来关注的重点对象。

4.3设备安全防控系统逐渐优化

在煤矿安全问题日益引起人们关注的同时，煤矿的安全监测成为生产中必须进行的一个环节。但由于目前煤矿安全监管工作还存在诸多不足，煤矿企业的生产经营活动面临着严峻的挑战。因此，要遵循早发现、早处理原则，完善煤矿企业的生产经营制度。为了提高煤矿开采的安全性，必须对井下设备进行实时监控，并对其失效原因进行诊断。首先，煤矿企业要确保设备正常运行，对各类控制系统进行经常性的检测和维修。除此之外，还要强化对员工的培训，健全相关的安全操作规程，保证员工在经过培训后工作技能得到提升，从而降低工作中的危险，详细记录日常工作，为以后的工作检验和工作方案制定提供良好的依据。安全控制系统将人为失误降到最低，确保了设备的可靠性和煤矿的安全运行。

结束语

总的来说，中国对煤矿巷道掘进技术和装备的发展越来越重视，其对煤矿安全生产起着至关重要的作用，目前，巷道掘进技术和装备仍存在很多的不足之处，需要结合中国矿区的特点，不断优化和改善，使其最大程度满足煤矿的实际需求，同时促使中国巷道掘进技术和装备的发展趋于自动化、集成化及智能化，从而提升中国综合掘进的实力。

参考文献

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［2］樊伟.煤矿掘进机常见电气故障分析及处理方法［J］.机械管理开发，2018，33（3）：186-187.

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