关键词：煤矿巷道；成套设备；掘进方式；施工工艺
1、引言
随着科学技术水平的不断提高，为了更好的满足各种类型煤层开采工艺的需求，煤矿开采过程中出现了越来越多的综采设备和技术，煤矿巷道掘进作业效率也得到了较大的提升，但是和国际采矿掘进设备和技术相比，还存在一定的差距，需要进一步的改进和不断完善掘进技术和成套设备，积极研发新工艺、新技术和新设备，以适应不同条件下的煤矿开采。
2、煤矿生产特点
煤矿生产具有不安全因素多、连续作业和污染物多的特点，在实际生产中，由于地质条件比较差，工作环境得不到安全保证，存在较多的不安全因素，加上地质条件因素的限制，进而增加了煤矿生产的危险因素，导致煤矿安全隐患增多，工作人员的生命安全得不到保障。另外随着煤炭需求量的增加，要求煤矿实现高产高效，各个开采环节都集中到一点，所以如果某一个环节出现问题就会降低整个采矿的安全，各个环节中的机械设备组成了整体工作面，设备如果出现问题就会影响整体煤矿的生产效率。虽然煤矿开采的是能源，但是在开采的同时设备需要大量能源来提供工作能量，所以在生产过程中会出现大量污染物，造成大气污染。
3、煤矿巷道施工工艺流程
在煤矿巷道掘进施工方面已经逐步形成了较为完整的工艺流程，以细节为划分依据，可以将工艺流程划分为几十种，另外在同一类型的工艺流程中，也可能因为实际情况的不同，最终采用不同的掘进设备，根据掘进方式的不同，详细分为以下施工方法。
图1 煤矿巷道施工工艺流程
4、巷道掘进成套设备掘进方式和施工技术
4.1人工钻爆掘进
人工钻爆掘进方式是一种比较落后的传统工艺，称之为普掘工艺，这种掘进工艺需要施工人员付出极大的劳动力，并且安全性比较低，掘进效率也不高。受到经济限制和地质条件的限制，有些地区的煤矿仍然采用此种采掘方式和施工工艺，一般情况下，人工钻爆工艺是在综采掘进工艺难以实现的条件下才使用的，比如在坡度过大和岩石过硬的场合。人工钻爆施工工艺为打炮眼→装药→爆破→临时支护→永久支护→排矸→喷浆。
4.2液压钻车钻爆掘进
和人工钻爆工艺相比，液压钻车钻爆掘进不同主要体现在打炮眼和部分锚杆支护的施工上，人工钻爆工艺中的打炮眼、装药和支护搭建等工序都是人工进行的，需要较大的劳动力，只有排矸环节使用到机械设备，在液压钻车钻爆工艺中主要通过液压钻车完成炮眼打制和部分锚杆支护的构建施工。液压钻车钻爆工艺在进行爆破时为了避免液压钻机受到损害，必须要原理工作面，在完成爆破工序后，在排矸中可以通过装岩机加梭车加矿车的方式完成作业，液压钻车钻爆工艺的使用提高了掘进施工的机械化程度，有效降低了工人的劳动轻度，提高了掘进施工的效率。
4.3悬臂式掘进机掘进工艺
悬臂式掘进机主要利用载割头的旋进进行作业，对载割部进行操作，将巷道成为整体的载割面，通过铲板收集截下的矸石，然后再传输到后配套的设备中，悬臂式掘进机具有破岩和装石装载的功能，省去了人工爆破和液压钻车钻爆中的打炮眼、装药和相关的辅助工序，可以提高煤矿巷道掘进作业的效率，所以被称为综合机械化掘进，机械化程度比较高，悬臂式掘进机掘进的施工步骤为载割、装载→退机、停机→临时支护→永久支护和运输。
（1）普通掘进机载割载割掘进
现如今国内以普通型掘进机应用为主，主要在巷道硬度小于f5的条件下使用，这些掘进机主要由一些大型煤矿掘进机生产企业中制造，根据载割功率的不同，掘进机的型号分为多种类型。
（2）硬岩掘进机载割掘进
在断层较多、硬石的硬度高于f5的特殊环境下一班采用硬岩掘进机载割掘进，其中综合性能比较强的有E-BZ200H标准型硬岩掘进机，具有更广泛的适应空间，掘进效率也比较高。
（3）临时支护
临时支护主要为顶板提供及时保护，避免出现冒顶状况，保证永久支护的施工安全，很多煤矿在进行巷道掘进施工中采用单体液压支架或穿管前探梁进行临时支护作业，这种方式由人工进行作业，应用到的设备也比较简单，支护效果不大，安全性比较低。目前正在研制中的迈步自移式作业方式，主要通过跨在掘进机的两侧实现和掘进机共同作业，这种支护的范围比较大，但是还在研制阶段，未进行实施。
4.4连采机掘进
连采掘进机是一种机械化程度较高的施工方法，在进行施工过程中极少涉及到人力劳动，只需要对机械设备进行操作和检修就可以完成相关掘进工序，掘进效率也非常高，在进行施工中，连采机通常在2-3条巷道中同时施工，巷道之间在一定距离内需要开巷，在巷道1进行施工时，载割的煤通过连采机运输到运煤车，然后将装好后的煤运到破碎机进行破碎，通过运输机运送到地面。连采机掘进到一定距离后需要及时停止工作，然后转向巷道2继续进行工作，对巷道2进行支护的锚杆转到巷道1内。
4.5掘锚一体化掘进
世界上最先进的巷道施工方式为掘锚一体化掘进机，这种机械具有多项功能，例如临时支护和锚杆支护等都是一体施工技术，可以在不同工作面进行施工，只需要配备输送设备就可以完成，和连采技术相比具有更高的效率。山特维克掘锚机是目前功能比较多的掘进机，该设备在连采功能的基础上增设了一部分实用性功能，例如锚杆机和临时支护装置可以根据实际情况进行手动和自动方式进行施工，在降低成本的同时提高了工作效率，但是这种施工技术对巷道要求比较高，设备维护起来相对比较复杂。
5、结语
虽然我国煤炭资源储量占全球首位，但是分布不均匀，不同地区的煤矿地质情况存在较大的差异，所以就要结合实际情况采用不同的施工工艺和机械设备，在这种情况下，各种机械化成套设备就成为提高煤矿巷道掘进效率的重要支撑，掘进成套设备和施工工艺技术的应用提高了煤矿开采的机械化程度，也进一步提高了煤矿的生产效率。
参考文献
[1]丁大章.面向井下巷道环境的掘进机设计方案求解与性能优化仿真技术及其应用研究[D].杭州：浙江大学，2013.
[2]齐占波，王宇，王士伟.煤矿巷道掘进成套设备及施工工艺研究[J].煤炭技术，2010（ 9）:60- 62.
论文作者:曹建平，申郎，张涛
论文发表刊物:《科技中国》2018年4期
论文发表时间:2018/8/10
标签：巷道论文; 煤矿论文; 作业论文; 方式论文; 炮眼论文; 掘进机论文; 成套设备论文; 《科技中国》2018年4期论文;