煤矿井下综合高速掘进技术研究与应用

煤矿井下综合高速掘进技术研究与应用

王云飞

（中天合创能源有限责任公司 葫芦素煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

摘要：煤矿作为重要的能源供应来源，在中国经济发展中扮演着举足轻重的角色。煤矿井下综合高速掘进技术的研究与应用，不仅能够提高煤矿的生产效率，降低生产成本，更能够保障矿工的人身安全，实现煤炭资源的高效开采与利用。深入推进该技术的研究与应用，对于推动煤矿行业的转型升级，实现煤炭产业的可持续发展至关重要。

关键词：煤矿井下；综合高速掘进技术研究；应用

引言

煤炭资源一直以来都是中国能源工业的重要支柱，而煤矿井下综合高速掘进技术的研究与应用，则是推动煤炭行业现代化、提升安全生产水平的关键一步。在当前工业化进程和能源结构调整的背景下，煤矿井下综合高速掘进技术不仅是提高产能、降低成本的需要，更是保障矿工安全、实现资源可持续利用的迫切要求。

1煤矿井下综合高速掘进技术的核心原理

1.1设备与工艺的综合优化

在设备方面，煤矿井下综合高速掘进技术依托先进的掘进设备，包括钻机、爆破设备、挖掘机械等。这些设备不仅要求具备高度自动化和智能化的特性，还需要能够适应复杂多变的地质条件和工作环境，提高了设备的适应性和灵活性。还需要保障设备的安全性和可靠性，降低故障率，以确保长时间的连续作业。煤矿井下综合高速掘进技术强调工艺的精密优化。通过科学计划和布局工作面，合理选择钻孔布置方式和爆破设计参数，最大程度地减小矿岩的破坏范围，提高了后续掘进作业的效率。对爆破工艺的优化也是其中重要的一环，包括荷载量、装药方式、起爆顺序等。通过对工艺的优化，可以最大限度地减少对周边岩体的影响，提高了掘进作业的安全性和稳定性。

1.2先进的掘进设备与工具

针对掘进作业的需求，研发出了一系列高效、耐用的掘进机械设备，如钻机、爆破设备和挖掘机械等。这些设备不仅在功率和效率上得到了提升，而且在适应性和灵活性方面也有了明显的改进。例如，钻机可以根据矿岩的硬度和厚度进行智能调节，以达到最佳钻孔效果；爆破设备则能够根据具体情况实现精确控制，减少矿岩的破坏范围。针对特定的作业需求，还研发出了一系列专用工具和配件，如钻头、爆破药剂和支护材料等。这些工具和配件的不断改进和创新，有效提高了掘进作业的精度和效率。例如，采用先进的合金材料制造的钻头，具有更高的耐磨性和强度，可以在较短的时间内完成更多的钻孔作业；而新型的爆破药剂则可以在减小爆破震动的同时，提高爆破效果，减少环境污染。

1.3自动化与智能化控制系统

自动化控制系统能够对掘进设备进行全面监控和控制。通过传感器和监测装置实时采集设备运行状态、工艺参数等数据，并将其反馈到控制中心。控制中心根据这些数据进行分析和处理，自动调节设备的运行参数，实现对掘进作业的精确控制。例如，在钻孔过程中，自动化控制系统可以根据地层情况自动调整钻头的旋转速度和下压力，以获得最佳的钻孔效果。智能化控制系统通过人工智能和数据分析技术，实现对掘进作业的智能化管理和优化决策。系统可以根据历史数据和实时信息，预测设备故障的可能性，提前采取维护措施，确保设备的稳定运行。还可以根据地质条件和作业要求，自动调整工艺参数，优化掘进作业的效率和质量。

2煤矿井下综合高速掘进技术

2.1钻爆与掘进一体化技术

钻爆与掘进一体化技术的核心思想是将钻爆和掘进两个工序融合在一起，以提高煤矿井下的开采效率和安全性。钻爆与掘进一体化技术采用了先进的钻孔爆破技术。通过在煤矿工作面上预先布置好钻孔，并利用专业设备进行钻孔作业，可以实现对煤矿岩层的精确控制和有效破碎。这样一来，就能够减少矿岩的破坏程度，提高了后续掘进作业的效率。钻爆与掘进一体化技术将爆破作业与掘进作业紧密结合起来。在进行爆破作业后，立即进行掘进作业，将煤矿岩层中破碎的矿石清理出来，避免了爆破后岩层重新固结的情况发生，同时也减少了掘进作业的间隔时间，提高了作业效率。钻爆与掘进一体化技术还借助了自动化设备和智能化控制系统，实现了煤矿井下作业的自动化和智能化。通过预先设定好的作业方案和参数，自动化设备可以精确地控制钻孔爆破和掘进作业的过程，提高了作业的精度和稳定性，降低了人为因素对作业的影响。

2.2环境感知与安全监测技术

环境感知技术利用气体传感器、温湿度监测设备、地质构造探测仪等多类传感器对煤矿井下的环境参数进行实时监测。这些传感器能够快速准确地检测瓦斯、氧气等气体浓度变化、温度湿度变化以及地质构造的变化，实时反馈监测数据并发出预警信号。一旦监测到异常情况，系统将立即启动报警程序，通知矿工撤离危险区域，有效避免事故的发生。安全监测技术通过视频监控系统、无线通信技术、远程遥控装置等手段，对煤矿井下的工人、设备、通风系统等进行实时监控。监控中心可以通过视频监控系统实时查看井下作业情况，监测工人的行动轨迹，确保其安全；通过远程遥控装置对设备进行远程监控和操作，有效避免矿工接触危险区域。利用无线通信技术实现井下设备之间、设备与监控中心之间的实时信息交互，保障施工的顺利进行。

2.3数据采集与实时监控技术

随着矿井深度的增加以及施工条件的复杂化，有效的数据采集和实时监控技术不仅可以提高工作效率，还可以确保施工安全、优化作业环境。数据采集技术利用各类传感器和监测设备对煤层地质情况、瓦斯浓度、温度、湿度等环境因素进行实时监测。这些传感器通过自动化手段采集数据，并将数据传输至监控中心或数据处理平台。通过实时、成组采集到的数据，工程师和操作人员能够更好地了解煤矿井下的工作环境及其变化，为后续的决策提供重要支持。实时监控技术利用现代信息技术手段，结合数据采集技术，对矿井内外的设备、工人以及环境参数进行实时监控和分析。监控中心可根据实时数据，对工作面的状况进行全面监控，及时发现异常情况并采取相应措施。

3煤矿井下综合高速掘进技术的应用案例

某煤矿进行一次新的煤层开采工程，通过使用先进的掘进设备和工具，比如高效的钻机和爆破设备，煤矿在掘进作业中取得了显著的效率提升。钻机根据地层变化自动调整参数，提高了钻孔速度和精度；爆破设备精确控制爆破范围，减少了次生爆破，同时大幅提升了开采效率。自动化与智能化控制系统的应用使得整个作业过程更加安全可靠。即时监控和智能调控技术有效防范了人为因素导致的事故发生，并且系统能够自动预警处理潜在的安全隐患，提高了作业安全性，减少了事故风险。煤矿利用智能化数据分析技术对生产过程进行优化管理，降低了成本开支。系统能够依靠历史数据作出预测，提前制定维护计划，有效地延长了设备寿命，并且通过智能调控作业参数提高了资源利用效率，降低了能源消耗和运营成本。

结束语

煤矿井下综合高速掘进技术的研究与应用是煤炭行业转型升级的必由之路，是实现安全生产、提高产能、保障资源可持续利用的有效途径。随着科技的不断进步和技术的日益成熟，在企业和科研机构的共同努力下，煤矿行业将迎来更加美好的发展前景。

参考文献

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作者简介：王云飞（1992.2-），男，汉，内蒙古乌兰察布人，2016年7月毕业于辽宁工程技术大学，采矿工程专业，本科学历，助理工程师；现在中天合创煤炭分公司葫芦素煤矿，长期从事煤机电管理矿工作。