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煤矿岩巷掘进装备及掘进工艺的发展

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：孔庆华

[导读] 摘要：近年来，伴随我国城市化进程的快速推进，我国社会对于煤矿资源的需求也在不断提升，煤矿开采行业获得了较大发展。

        安徽省淮南市潘三矿开拓二区安徽淮南市 232000
        摘要：近年来，伴随我国城市化进程的快速推进，我国社会对于煤矿资源的需求也在不断提升，煤矿开采行业获得了较大发展。在进行煤矿开采时，采用新型采掘设备和工艺能够在有效提高工作效率的同时降低工人劳动强度。目前我国煤炭开采设备技术水平已与世界发达国家的水平相当。鉴于此，本文主要对岩巷装备及施工技术现状进行了分析，并对岩巷掘进机技术发展及矿井巷道掘进工艺发展方向进行了阐述，以供参考。
        关键词：岩巷掘进；设备与工艺；发展方向
        1煤矿岩巷掘进概述
        从学术角度上来看，岩巷掘进主要指的是一种生产的多工序交替过程，一般由破岩、装运、支护等三个主要施工工序所相应组成，是我国当下煤矿企业中所普遍使用的一种开采作业方法。但是其岩巷掘进如果要达到一定的施工成效，那么就需要着重确保各个施工作业工序的施工效率，并且还能良好的将各个工序进行连接和协调，从而达到一个良好的施工平衡。同时其相关的岩巷掘进施工技术和技艺对其整个的岩巷掘进速度影响也占据着很大的一个比重，当前我国所主要的现行掘进施工技术有支护技术和爆破技术两者，这两种技术的有机结合可以很好的将其整个岩巷掘进过程进行全面的提升。其中，爆破技术相应的由光面爆破技术、深孔爆破技术所组成。而支护关键技术则较为单一，即锚喷支护技术。其中所主要使用的相关岩巷掘进装备有支护、凿岩、装岩、运输、辅助设备等，同时，其破岩的工艺则是机械法和钻爆法两种。和上述的其他两种开采技术相同，其破岩工艺技术的两种技术也会有不同的技术搭配，其中钻爆法由于自身的施工应用特点，所主要使用的技术为全断面爆破法、台阶爆破法等。而机械法所采用的则是岩巷综掘机破岩，并相应的会结合一定的装运工艺，即连续装运和非连续装运。两种装运方法都是我国煤矿企业中所经常使用的工艺，其中连续装运采用的是耙研机和带式输送机，亦或者是采取临时研石仓的排研工艺。非连续装运则主要是依靠耙研机和矿车运输两种形式。
        2岩巷掘进装备的发展
        对于我国目前煤矿企业开采作业中所主要使用的岩巷掘进装备来说，其发展路程可谓是充满历史气息。据不完全统计记载，其岩巷掘进装备在我国各大煤矿的实际生产作业中所占据的比重高达一半以上，也就是说，其整体的煤矿机械化程度数据可能达到80%左右，由此可见，其岩巷掘进装备在我国的煤矿企业中的重要性。从发展历程来看，其岩巷掘进装备相应的经过了手持式凿岩机、气腿式风洞凿岩机、液压凿岩台车、液压凿岩机等多种类型时代，并且，依据各自的装备特点和实际的工作应用状况来看，其岩巷掘进装备具有不同的应用时代特征。同时，其岩巷掘进装备还会相应的结合不同种的特殊技艺机械装备。比如说支护设备、喷浆设备、耙岩设备、运输设备等。其中支护设备是岩巷掘进装备开展开掘作业时所必需进行相关应用的机械设备，目前所主要使用的支护设备大多是喷浆设备和相关的锚杆钻眼设备，锚杆钻眼设备作为我国当下煤矿企业中所普遍存在的支护设备来说，其经历的发展过程可谓相当丰富，比如说电动锚杆钻机、爬杆式锚杆钻机、钻车式锚杆钻机、支腿式气动锚杆钻机、机载式液压锚杆钻机等多种应用发展类型。而喷浆设备则式湿式喷浆机和潮式喷浆机两者。除了上述几种机械设备之外，其岩巷掘进装备的使用过程还需要结合一种尤为重要的耙岩机械，而耙研机械自身也是作为一种发展相当丰富的机械设备所存在的，经过不断的科技进步，其耙岩装备相应的经过了人工装岩、耙斗装岩机、侧卸式铲斗装岩机、斗装岩机等。而运输机械作为主流的运输设施，也经过了人力推车、4-St电机车、矿车、带式转送机、仓式列车、梭式矿车也就是临时矸石仓等多种装备发展类型。将其上述的一系列机械装备设施进行综合整理，并进行有机结合使用，就是我们当下煤矿岩巷掘进装备的主要发展应用过程。

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        3煤矿岩巷掘进工艺发展方向
        3.1矿井巷道掘进工艺的发展方向
        矿井巷道掘进工艺的发展方向体现在以下几个方面：第一，岩巷向煤巷的发展。所谓岩巷向煤巷的发展，主要是当前煤矿产业的选择方向，同时也是提高产业经济发展的必然趋势；第二，岩石顶板向全煤巷道的发展。结合煤矿岩巷产业的运行特点，回采过程中，大部分会使用沿煤层底板掘进的开采工艺，该种工艺中，应该对厚以及中厚的煤层巷道进行合理布置，一般情况会选择沿顶巷道以及全煤巷道进行掘进；第三，巷道拱形断面向矩形断面的发展。通过对矿井巷道工程的分析可以发现，虽然拱形断面可以改善巷道的受力状况，但是存在破坏顶板的问题。通过矩形断面的设计，可以有效避免拱形巷道施工中的缺陷，提高矿井巷道掘进工艺的发展。
        3.2煤矿岩巷钻装机组工艺的发展
        伴随煤矿岩巷掘进工艺的发展，为了推动产业的稳步运行，应该认识到钻机组使用中存在的问题。首先，钻装机组需要完成多功能的操作，难以实线单机的操作性能；其次，在全液压钻车运行中，循环工作时间通常维持在1.5-2.5h，以充分满足煤矿岩巷的工作需求，而且钻装机组在循环掘进中，应该完成连续凿岩以及装岩工作。所以，在煤矿岩巷钻装机组工艺发展的过程中，应该认识到这些影响因素，结合当前煤矿岩巷钻装机组的施工特点进行工艺技术的创新。第一，在煤矿岩巷钻装机组工艺发展中，钻装机组可以采用挖掘式装载机构，并保证装载机结构的紧凑性以及装载效率高；第二，钻装机发展中，应该将掘进速度的设计作为重点，不宜要求掘进速度过高，以保证掘进工程的稳步进行；第三，使用单钻壁的设备结构时，可以保证钻机结构的简单化，降低设备的整体重量，实现钻机组的灵活、可靠性操作。
        3.3煤矿岩巷盾构机掘进工艺发展
        煤矿巷道掘进工程发展中，通过盾构机作业线的掘进创新，可以充分满足行业的机械化发展需求。对于盾构技术而言，在我国的水利工程、铁路工程以及公路等多个领域得到了运用，而且技术呈现出成熟的发展状态。将盾构机掘进技术运用在煤矿岩巷中，具体的发展技术体现在以下几个方面：第一，可以利用全断面刀盘进行截割，并在配备相应硬度道具的同时达到切割岩石的密度，这种技术会避免岩石硬度对掘进工程造成的影响，充分满足煤矿巷道掘进工程的创新发展需求；第二，盾构机作业线生产中，利用皮带可以达到连续化运输的目的，避免矿车供应不足对掘进工程带来的限制；第三，盾构机施工中，可以形成稳定的巷道，避免爆破振动对掘进工程造成的影响，充分保证了施工人员的安全性；第四，盾构机掘进中，可以有效降低煤矿巷道的掘进成本，推动行业的经济发展；第五，在盾构机作业线施工中，其具有较为明显的优势性，如，对于传统煤矿岩巷掘进工程，在资源开采中所产生的矸渣会与防尘水混合，形成泥浆状的矸渣，这种现象会影响普通皮带的运输效率，而通过盾构机的使用，可以选择大倾角波形挡边输送带，将泥浆矸渣采用沉淀的方式排除，稳定巷道底板，提高巷道掘进的整体效率。
        结语
        综上所述，基于煤矿巷道工程发展方向对巷道的掘进工程进行研究十分重要。对于一个矿井而言，在煤矿总工程量中，煤巷工程量占据较大比例。在对矿井的巷道整体工程量进行生产的过程中，煤巷工程占据了80%的工程量。对此，为了更好的发展我国的煤矿企业，就需要切实对其机械装备和工艺的发展进行仔细分析，并在未来发展中注重对盾构机的使用，以此来提高煤矿岩巷掘进效率，以促进我国煤矿企业的进一步发展。
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