陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿 陕西黄陵 727307
摘要：针对当前矿井巷道存在掘进效率低、成型质量差，不能很好的满足日益增长的煤矿综采作业效率需求的现状，本文基于煤矿巷道掘进工作现状，提出了一种新的井下快速掘进技术方案，其采用了快速临时支护设备、钢网架自动拖网机构及智能掘进设备，可显著提高矿井巷道掘进效率，具有一定的推广应用价值。
关键词：巷道；快速掘进；支护；效率
前言：
随着以采煤机为代表的全自动综采设备的不断应用，地下煤矿综采效率不断提高。目前，隧道开挖能力不足严重制约了综采作业效率的日益提升。究其原因发现，落后的隧道开挖技术，复杂的支护方案，自动化水平不足等都会对隧道开挖效率产生负面影响。为了针对这一现状进行改善，本研究讲理论基础与实际应用相结合，提出了一种利用快速临时支护设备的新型快速开挖技术，钢格架自动拖网机构及智能隧道设备，这种新型结构设备不仅从支护时间和支护效率上有一定程度的改善，在性能和自动化程度上也有很大的提升，达成了原始优化的目的，并提高了井下的作业效率和经济价值。将这种新型技术投入到实际作业过程中进行试验发现，新型快速掘进技术可以使地下煤矿的掘进效率提升近百分之二十，值得受到推广使用。
1.地下快速临时支持计划
在地下巷道的高速掘进过程中，巷道地下支护是确保掘进安全的核心。特别是在复杂的地质条件下，地下巷道围岩的稳定性差，在开挖过程中容易发生倒塌等事故。因此，通常采用增加。支撑结构，提高支撑安全系数，满足支撑稳定性要求。该技术方案虽然稳定性好，但支撑工作量大，支撑材料成本高，支撑效率低。辅助时间占整个巷道驾驶操作的40％以上，严重影响了驾驶效率。那么如何确保
在支护安全的前提下，缩短支护周期和降低成本已成为优化地下支护方案的核心。
本文提出了一种新的地下隧道快速临时支护方案，采用了临时顶板保护结构来满足隧道开挖过程中的临时支护，同时可以在支护结构下形成安全的行人通道有效地防止掘进过程中的顶板塌方事故。同时，采用了标准化的临时支持结构。到达支撑位置后，通过液压机构将其直接提升到支撑位置以形成支撑结构。在作业过程中，可以将临时支撑结构转移到新的支撑点进行重复使用，可以减少地下巷道的支撑时间和支撑成本。顶板防护罩的临时支撑结构如图1所示。
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上图１显示，临时支撑结构的主要技术方案是液压顶升控制与顶升液压气缸结合的方式来进行作业的，气缸的连接方式都是采用销钉进行连接，顶部护顶面积在五平方左右，这种新型支护方案的支撑强度和稳定性都显著，并可以适用于各种复杂的环境，具有实际应用价值。
2.钢网架自动拖网
在巷道开挖过程中，为避免顶板坍塌并造成人员伤亡，通常在巷道中添加拖网的钢带的应用，正常情况下这种处理方式往往都是使用手动操作，这样不仅劳动强度高，而且支撑效率也极低，严重影响了钢带挖掘的进展，因此，本文提出了一种新型的钢架自动拖网机构，可以通过互联网实现自动控制。拖网架主要包含几个部分：驱动马达，滑道和拖曳机构。拖网在工作过程中，首先要悬挂在拖网架上，驱动电机控制拖网架在拖拉滑轨上运行，大大提高了拖网的自动化程度。根据煤矿的实际测试，采用人工支撑控制时，仅仅是铺设十米长的防护网钢带作业，就需要5个人共同配合才能实现，还要花费三个小时的时间。采用新型钢网架自动拖网机构时，可以让两个人同时作业共同配合并在一小时内足已完成。整体施工效率实现了翻倍的提升，在一次性全部完成的情况下，还能同步保证支撑质量和安全性。新型拖网结构的整体结构见下图２。
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3、智能掘进
传统的煤矿开采方案大多依赖于人工手段来进行施工和控制。在切割作业中，他们往往是依靠手工操作经验和地下巷道作业环境，并按照“蛇形”切割路径进行切割，这通常会导致切割偏移，最后形成的巷道质量出现较大问题，以及反复的切割和校正已经极大地影响了地下煤矿的掘进作业的效率和稳定性。因此，在以往传统切割经验进行总结的基础上，提出了一种新型的“回程式”切割方案，这种新型的剪切路径规则可以实现采煤机的智能剪切操作，避免在掘进过程中反复校正，提高了巷道的一次成型质量。反复性切割路径的的设计规划方式如图3所示，根据地下巷道的形状以及其他的根据要求，切割操作可以分为以下两种类型：“正向”和“反向”。
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为了适应“返回式”切割作业路径计划程序，掘进机采用了记忆切割计划程序。在掘进作业期间，掘进机控制铲子首先清除漂浮的煤，然后开始逐步推进切割器具，直到切割机构完全切入岩石,停止在墙后切割，切割臂开始从一端到另一端切割，然后垂直切割。根据预设的“后形”切割路径对巷道进行掘进，以实现巷道的一次性成型。这种掘进方法的优点是可以从煤矿巷道的外部找位置作为切入点进行作业。切割车道的内部时，请缓慢切割以确保巷道成型的质量。形成一定基础后，它进入高速切削运动模式，从而提高了车道路段的质量以及巷道开挖效率。根据实际应用表明，智能开挖方案可以实现巷道断面的一次性切割整形，提高了巷道切割成形的效率。
根据煤矿的实际核查，采用综合快速开挖技术后，巷道的综合成型效率实现了近20%的提升，在许多复杂的地形条件下,也能一次性完成巷道的作业,并且保证良好的实际效果。
4、结论
1）临时支护结构对复杂的地下地质条件具有良好的适应性，稳定性高，可以显着提高地下煤矿掘进作业的稳定性和可靠性。
2）钢架自动拉网控制方案，整体施工效率与人工作业相比,超出了的七倍以上，一次即可完成支护，大大提高了支架的质量和安全性。
3）智能隧道方案采用记忆切割控制和“后程序”切割控制方案，可以一次实现巷道断面的切割成型，使巷道的切割成型效率有了至少十分之一的提升。
4）引入这种新型的掘进技术后，巷道综合成形效率提高了近百分之二十，可在大多数地形条件下实现一次性成形作业，且保证有良好的效果。
参考文献：
【1】赵俊杰.提高煤矿巷道掘进效率及质量探讨【J】.能源与节能. 2020（10）：108-109.
作者简介：
索王博、（1994-）、男、陕西澄城人：2018年毕业于西安科技大学采矿工程、本科学历、助理工程师、学士学位、从事掘进技术工作。