摘要：煤矿掘进技术的发展对煤矿企业至关重要，具体施工过程中，机械化水平、施工人员等各项因素都会对掘进速度、质量、安全产生影响。因此，具体施工作业开始前，应当做好相应的考察工作，结合地质情况，加强技术措施，保证掘进作业工作的顺利进行。本文笔者根据工作实践经验对煤矿掘进技术的现状和发展趋势进行了分析和探讨。
关键词：煤矿掘进技术；现状；发展
1.我国煤矿掘进技术应用现况
从现阶段我国矿岩掘进情况来看，实际作业期间，仍然采用钻爆法为主的施工方式，该施工方式在实际应用期间，采用的作业设备、技术都较为落后，并且需要投入大量的财力、物力、人力，同时，也增加了实际作业过程中安全管理难度。煤矿矿井开采过程中，其具有向下延伸特点，同时，随着深度的增加，作业环境也将会变得更加恶劣，并且，由于采用的掘进技术落后，这在一定程度上也就计划了采掘衔接作业过程中的矛盾，这将会对矿井建设，以及煤炭开采作业的进行造成不良影响。近几年，随着人们对采煤技术研究内容的不断深入，我国煤矿综采技术得到了快速发展，一些大型煤矿掘进得到显著提升，这也提升了煤矿机械化程度，同时，也加快了采煤面推进速度。现在岩巷掘进期间，常用的快速掘进施工技术为光面爆破技术，在对该项施工技术进行应用时，应当合理应用支护技术，做好相应围岩维护，确保煤矿掘进作业的顺利进行，以及具体施工的安全性。
2掘进科学问题探讨
2．1掘进机及临时支护的技术瓶颈
《煤矿安全规程》规定，任何情况下严禁空顶作业，这通常被理解为锚杆钻装时不能空顶，这也导致了几乎所有临时支护都是在空顶情况下实施，这违背了《煤矿安全规程》中严禁空顶作业的规定。国内很多采用全断面煤巷掘进机配套多臂锚杆钻车与可弯曲运输系统等，在陕蒙矿区实施应用，并经鉴定在很多方面取得了首创成果。其中关键是临时支护的科学应用。该机组的先进性还包括：1）全断面多刀头破岩能够实现相同功率的高效性，且有利于机体稳定和直线前进。2）配套的多臂锚杆钻车甚至可以达到1个截面上每根锚杆配备1台钻机。任何时候都可以平行作业，解决了长期以来存在的掘锚平行的瓶颈。3）灵活的后配套运输和空气净化等措施，能够确保掘锚等主要工序的正常进行。表面上看，我国掘进水平多次跻身世界先进行列。但很多先进成果含有行政因素或是条件单一，基本上不具备复制性。从技术角度看，我国95%以上的矿井地质不允许掘进临时支护做成该机组形式，其他任何配套设施在普通顶板条件下则很难发挥其高效性。另一种针对稳定性差的顶板情况的施工对策就是盾构法，然而，盾构法通常被误解为盾构机或悬臂掘进机。针对煤矿锚网支护技术，需研究临时支护的无空顶作业。
2．2纵轴悬臂掘进机改进的瓶颈目前，研究人员习惯将现有的悬臂式掘进机改装成掘锚机，基本上都是在悬臂掘进机上增加钻眼装置，但并未得到广泛推广，主要存在5个方面的问题：1）巷道截割无法达到设计要求（相关研究正在进行）。因为机体是随机布置且不具备稳定性———掘进机设计理念一直追求灵活性的做法不符合巷道施工工业化的基本思路。2）所有临时支护都不能与围岩紧密吻合。因为掘进与支护支架分离———被动地要求支护吻合围岩理论上是不可能的。3）钻眼设备不能一次定位完成所有锚杆安装。所有的机载锚杆钻机都是远距离定位一个特定的空位———瞄准定位和钻机设计的多自由度系统复杂，操作繁琐，不适合人性化操作。4）反复闭锁解锁不适合工序频繁交换，不但效率不高，还存在人员安全隐患。5）截割头的摆动伸缩随意性很大，不能实现掘锚平行作业———一个切割部占据了最关键空间位置，所有机载装置都无法正常工作。经反复的实践证明：悬臂掘进机不是锚网支护巷道的最佳施工装备。
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2．3掘进辅助系统的临时支护问题分析
机载临时支护设计缺乏系统性和全面性。因为任何折叠延伸性临时支护都不可能远离切割头，而造成掘进机械事故频发的主要原因就是切割头的误动作。与掘进机配套支护装置，迈步方案最容易实现。但迈步步距受到动作和施工条件的限制，通常一个掘进循环的步骤很多，施工很不方便。原因是在前方空顶有危险的情况下，还需要在支架前部安装网片和梁带，使其保持平整和位置正确。因此，这个过程的完成很难且不符合工业化。履带行走支护机，由于三维框架的多维动作，使得设计与实际施工应用难以协调。所有设计还没有真正付诸实施。
2．4掘进科学与掘进技术分析
1）掘进机：目前掘进机都是围绕切割部、运转的灵活性和高度集成方面进行设计研究，根据掘进施工工艺与锚网支护技术的结合点进行系统设计。实现临时支护和永久支护机械化，依靠围岩是必要条件。笔者认为这才是掘进机设计的正确思路。2）临时支护：需要与掘进断面耦合且快速到位。临时支护，从理论上说，应该是随掘随支。盾构机可实现掘支同时进行的随掘随支。然而，盾构机的设计理念没有考虑锚网支护，也就没有在煤矿的应用方面取得突破性进展。目前的煤矿井下掘进施工都是先掘进，再进行临时支护。3min完成临时支护，5min永久支护构件材料固定到位，就成为掘进施工的关键。解决掘进和支护耦合，即可提升施工的安全性和高效性。解决支护耦合的2种途径是掘护一体设计或锚固点耦合。3）钻眼机械化：现有的做法是追求灵活性，全方位，集中控制。这使得设备复杂化倍增，而且不能与现场操作习惯相匹配。可能有效的固定钻具甚至一锚一钻能够大幅简化机械系统和液压系统，更能实现操作的人性化。悬臂式掘进机技术相对成熟，与之配套的巷道施工主要矛盾已经转向支护，因此，正确的思路是研究盾掘支护机。
2．5掘进机关键技术探讨
巷道施工技术在20世纪后期发生了本质变化，锚杆技术已经能够解决地下工程的各种复杂地质条件下的支护问题。目前缺乏以工艺为基础的掘进装备研究，掘进设计研究思路始终没有摆脱现用悬臂式掘进机原理的束缚。现阶段掘进机的设计是来自棚式支护巷道。目前锚杆支护技术与棚式支护施工工艺完全不同。几十年的实践也证明了，仅在悬臂式掘进机上加装锚杆钻机的思路是行不通的。对于新时代掘进机，建议从以下5项关键技术进行思考和探讨：①破岩采用多刀头多自由面切割方式；②支护采用盾掘耦合方式；③钻具采用一锚一钻盾壳定位；④护盾采用重叠拖盾；⑤操作以遥控化为主，同时注重人性化。
3结论与展望
1）尽管掘进机组研究方面我国已经处于世界先进或者领先行列，国外也有多种全断面掘进机组，但针对我国90%以上煤矿地质状况的掘进机械化问题仍然没有理想的解决方案。
2）锚杆支护巷道掘进施工中，支护工序的重要性大于破岩，而现有悬臂式掘进机的基础设计都没有考虑支护装置，尤其没有考虑临时支护，这不符合掘进科学。解决掘锚工艺的方案不是：掘进机+钻机=掘锚机。解决临时支护也不是在掘进机上增加机载支架。应该重新设计掘进机才是根本出路。
3）现有的各种临时支护都存在掘进与支护干涉问题，可以采用如临时永久一体方案、联机互动解决方案，还可以采用防支结合方案。
参考文献：
［1］杨小军，韩丰．MB670掘锚机在大柳塔煤矿的应用实践［J］．煤矿现代化，2016（5）：9－14．
［2］武深浩.现代煤矿掘进技术的改进［J］．能源与节能，2016，（12）：160－161，169.
［3］许超.试论煤矿掘进技术及安全管理［J］．内蒙古煤炭经济，2018，（06）：69.
［4］魏征.煤矿掘进机液压传动常见故障及其原因［J］．机电信息，2018，（18）：158－160.
论文作者:李鹏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/17
标签：煤矿论文; 作业论文; 技术论文; 悬臂论文; 掘进机论文; 巷道论文; 盾构论文; 《基层建设》2019年第18期论文;