煤矿井下快速掘进技术的应用研究

引言

在当前的煤矿开采中，投入使用了大量的工程机械设备，实现了自动化、智能化开采，煤矿的掘进速度大幅度提升。掘锚机集成了众多功能，多功能集成是支持煤矿快速掘进的条件，能减少作业时间，提高开采的整体效率。不过掘锚机面对的作业环境十分复杂，对掘锚机的使用有一定的要求，如何在煤矿的快速掘进中发挥出掘锚机的最大作用，还需要深入地探究。

1煤矿掘进技术的重要性

煤炭开采过程中，掘进技术的合理应用极其重要，不仅可以有效提高煤矿生产效率，还可以确保企业具有良好的经济效益。掘进技术主要是将开采煤炭资源的巷道掘出。采掘巷道在采掘过程中需要反复使用，因此其稳定性十分重要，是煤矿安全生产的基础保障。随着科技的迅速发展，煤矿企业需要不断提高和完善掘进技术，并做好煤矿掘进支护，使矿井巷道得到有力支撑。此外，还需要注重煤矿巷道的排水能力、通风能力及岩石的稳定性等，进一步确保煤矿生产的安全性，有效降低煤矿生产的风险系数。

2煤矿井下快速掘进技术的应用

2.1随探随掘技术

为了提高井下地质超前探测效率，在对震源探测技术、瞬变电磁勘探技术综合对比分析后，确定采用基于掘进机截割振动的震源随掘探测技术方案。掘进机在掘进作业中对煤岩层的截割是一个持续的过程，能够发出连续、稳定、规律的震源，震源在巷道煤岩层内传播，由接收系统对反射的震波进行实时动态脉冲化处理，最终获取探测区域内的地质情况。该随探随掘技术能够根据掘进机的掘进情况，实现随地质条件的实时勘探，具有探测效率高、准确性好的优点，为实现掘进机的快速截割作业奠定了基础。

2.2井下施工组织优化

为了提高井下施工组织的有效性，提出了包机管理制度、完善奖惩制度、加强时序管理制度等，全方位地提升井下巷道掘进施工效率。（1）包机制度管理。实施包机到人的制度，保证每台设备有专门的人员负责，并进行定期维修与保养，将设备的故障率和人员的绩效挂钩，提高管理的有效性。（2）奖惩制度完善。为充分调动工作人员的积极性，从出勤率、工作完成质量和效率入手，设置分级奖惩体系并设置监督部门，保证奖惩制度的落实。（3）时序管理优化。井下巷道掘进主要包括割煤、支护、掘进、出煤等工序。针对不同工序设置了标准作业流程和标准作业工时，对各个班组进行专项培训和考核，要求全员通过考核后才能上岗作业，从而提升了井下不同工序间衔接的可靠性，提高了工序衔接效率。

2.3截割作业

在使用掘锚机进行切割时，需要在巷道顶板设置固定的截割深度，介质截割从上至下进行，然后拢煤平底升起截割臂，完成一个截割循环。针对煤层底板的截割，需要保持截割部位的准确性，不能因截割造成巷道底的破坏，尽量保证巷道的完整性。在装载好余煤后，需要及时调整截割滚筒，便于后续开采作业的顺利开展。在截割的同时，开始锚护作业，保证截割完成一个循环，锚护作业也同时完成。做好对掘锚机的远程控制，利用摄像头和显示屏对快速掘进进度进行监控，保证掘锚机在快速掘进中达到良好的预期效果。

2.4装载与运输作业

在使用掘锚机进行装载与运输时，主要使用收集装载机构、中部运输机构等后配套设备，需要保证收集机构能够通过铲板上端的耙爪装载机构将落下的煤炭送到中部运输机构，煤炭能够通过中部运输机构输送到掘锚机后配套的锚杆转载机组或梭车上，在完成此项操作后，由桥式转载机将煤炭运输至后方的掘进胶带机，掘进胶带机将煤炭运送至主输送系统。在实际装载和运输的过程中，为保证顺利运输煤炭，需要作业人员做好对收集装载机构的管理，实现对煤炭的装载和运输。

2.5连续采煤机高效掘进技术

连续采煤机是煤矿开采中连续开采和掘进的主要设备，可以最大限度地提升煤矿生产质量和效率。连续采煤机高效掘进技术被广泛应用在大型煤矿中。连续采煤机不仅可以充当独立的采煤机，还可以进行大断面落煤和运输工作，能够对浅埋深薄基岩煤层进行开采。连续采煤机具有很好的应用价值，主要适用于矩形断面的短壁开采、双巷及多巷开采中，对矿井边角煤进行开采时具有很好的效果。但是，该设备仍存在一些不足之处，需要研究者不断提升其兼容性、可靠性等。

2.6岩石巷道掘进技术

煤矿开采中岩石巷道掘进技术使用最多的是全液压技术。该技术分为三大工序，分别是破岩、装运和支护，其操作流程较为简单。经过多年的研究、改进和创新，该技术已经相对成熟，其工程量在煤矿采掘中通常会占到整个工程量的45%。在实际掘进过程中，该技术可以有效地结合支护和打孔爆破工作，从而提高煤矿开采效率，得到煤矿企业的认可和青睐。但是该技术的作业程序较为复杂，需要确保工序间的协调性。

2.7自动掘进控制系统

为了满足煤矿井下自动综掘控制的需求，本文提出了一种新的自动截割控制逻辑，整个系统以掘进主机控制系统为核心，实现对综掘设备在运行过程中的灵活控制。数据监测主要是对综掘设备的运行状态进行监控，为智能系统的集中调控提供依据，同时还要对调节结果进行检验，反馈调节状态，确保系统的调整到位。在实际控制的过程中，操作系统发出调控指令（或者直接接收控制中心发出的调控指令），信号接收系统接收到数据调整信息后将其传输到EPEC控制器内，在控制器内进行调控指令的解析和数据准备，然后将其传输到不同的运动机构处进行调整。调整完成后系统返回完成指令，然后检测系统对各运动机构的调节情况进行检验，返回实际调整位置和理论调整位置之间的差值，最终系统发出修正信号，对调整情况进行修正，确保智能截割控制的精确性。根据实际验证，该智能截割控制系统的调整精度可以达到±8 mm，完全满足井下智能截割的控制需求。

结束语

在对影响煤矿井下巷道掘进效率因素进行分析的基础上，针对性地提出了优化超前探测方案、优化巷道支护方式、优化掘进控制方式、优化组织管理方案，克服了传统巷道掘进时地质勘探效率低、支护周期长、人工掘进易疲劳、速度慢的不足，实现了对巷道掘进的体系化升级。研究者需不断地优化煤矿掘进技术，在确保煤矿生产安全、可靠、稳定的基础上提高煤矿的开采效率，做好煤矿掘进过程中的安全管理工作，使作业人员的生命安全有所保障，为煤矿生产长期稳定发展奠定良好基础。

参考文献

[1]边伟东.煤矿井巷工程快速掘进技术的应用研究[J].石化技术,2020,27(03):122+103.

[2]王岚.煤矿井巷工程快速掘进技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(21):227-228.