煤矿巷道掘进中综掘技术的应用研究

煤矿巷道掘进中综掘技术的应用研究摘要：在煤矿生产体系中，巷道掘进效率和安全性是生产管理关注的重点#本文以某煤矿新建巷道为例，阐述煤矿巷道掘进速度的影响因素以及掘进作业中综掘技术的应用形式，并探索智能化掘进关键技术应用趋势用综掘是煤炭开采的主要方式在产业发展过程中已经形成悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术和掘锚一体化掘进技术等技术形式开以机械化生产方式推动生产效率不断提升应用中开由于巷道掘进支护作业时间较长、掘支平衡作业技术较为滞后、地质结构复杂掘进效率和掘进安全依然存在诸多问题甚至有较严重的安全事故发生用优化综掘技术应用形式积极推动智能化掘进技术应用开已经成为煤炭企业需要关注的重点内容助形成6311回采工作面生产系统开主要用途有：①6311回采工作面的运输巷道j②敷设电缆供风、供煤岩层倾角在0～5°之间平均3°服务年限3a#工作近6310面塌陷积水区无河流等其他水体用由于工作面埋藏深掘进对地面无影响用根据三维地震揭露资料分析该工作面掘进地质条件较简单预计掘进中不附生断层发育的可能掘进中需加强观测发现地质构煤矿井下巷道掘进作业中掘进速度受地质因素影响用首先是巷道断面形式不同开对掘进速度产生显著影响开以当前较常见的矩形、拱形及梯形等断面形式为例开各自具有不同优势其中矩形断面和梯形断面施工较简单开耗时较短在我国煤炭行业中广泛应用#拱形巷道施工耗时较长、工序复杂开主要应用于大型煤矿巷道施工¹1#同时用在较复杂的地质环境下掘进速度还受瓦斯含量、矿井水量及支护技术应用等因素影响例如开巷道顶板和底板含水层差异会对安全生产产生影响含水量过高开需要可靠的支护体系确保作业安全由此会导致施工效率下降在通过陷落柱区域时需要加强地下水治理及顶板支护开也会对正常掘进施工产生影响用煤矿井下巷道掘进作业中技术因素对掘进速度产生直接影响先进的掘进技术能提升掘进效率用当前我国煤矿生产体系中岩石掘进机、半煤岩掘进机和硬岩掘进机应用较广泛分别适用于岩石较多、岩石含量适中以及岩石硬度较高的煤矿用实际运行中开部分巷道作业环境较差机械设备运维检修不到位开机器启动率低不仅对作业效率产生负面影响田还会造成工具磨损率高等问题用掘进作业中多数煤矿是以钻爆技术进行岩石开挖具有地质条件适应性强、成本低等优势开但是施工中受照明、通风等因素影响开爆破自由面较少岩石的夹制作用较大难以有效破碎在爆破中还需要防止飞石确保现场作业安全用综掘技术具有连续掘进、作业效率高和安全水平高等特征但是在作业中需要采用锚杆支护、锚杆锚网支护和锚杆锚梁支护等措施支护效率和安全性对综掘效率也具有显著煤矿井下作业环境复杂开综掘技术应用中需做好粉尘防控、设备运维检修确保生产活动连续推进用为适应综掘作业要求开还应当提升巷道支护机械化作业水平采取模块化安装方式优化临时支护体系开有效提升作业效率但是在当前多数煤矿生产技术体系中开粉尘防控设备更新和技术应用水平较低粉尘防控效果仅能达到最低规范标准导致巷道作业效率低下¹²1用生产作业中开对临时支护技术的研究较为滞后临时支护效率较低开对综掘作业效率产生影响2.4人为因素煤矿巷道掘进作业中综掘技术应用需要多个岗位协同配合各个工序有序衔接在尽量提升设备启用率业中对人员管理重视不足责任意识较差缺乏安全意识和岗位协作采掘接替流程紧张甚至因人为因素导致安全事故发生对作业效率产生影响3煤矿巷道掘进中综掘技术的应用3.1巷道掘进工艺流程与要求煤矿巷道综掘技术应用中开合理优化工艺流程推动生产作业标准化实施是当前技术应用和发展的基本要求开以精细化管理为导向推动巷道掘进效能、安全和环保水平提升综掘方案中要明确地质条件的影响和限制利用新型地质勘察技术获取煤层信息确保巷道规划合理规避地质条件复杂对作业效率、作业安全的影响用以本工程项目为例在前期水文地质情况分析中开先评估煤顶底板砂岩含水层的影响分析底板砂岩裂隙发育及裂隙带淋水或渗水等对掘进的影响依据勘察资料计算隔水层底板承受的水头压力为0.54MPa巷道掘进的三灰安全隔水层厚度为2.8m开小于实际最小隔水层厚度工作面掘进不受三灰含水层威胁奥灰顶层界面承受的奥灰水头压力为11.32MPa工作面掘进不受奥灰含水层影响用综合分析其他含水层、断层水、老空水、其他水害因素评估对工作面掘进不会产生影响用制定完善的安全操作规程需严格依照规程要求在安全条件下操作#掘进作业中要加强对高效作业设备使用的重视有效控制矿石杂质含量提升企业经济效益用工艺流程规划中应当注重清洁能源使用加大环保机械设备投入力度开减少污染物排放推动综掘技术应用朝向绿色节能低碳方向发展开减少对井下环境的污染用生产工艺应用中开应当加强对机械设备的优化改进更好地适应复杂地质条件加强岗位协同提升井下开采经济效益3.2综掘技术对提升掘进效率的作用当前我国煤矿井下开采中综掘技术得以广泛应用全面替代传统掘进方式开有效提升掘进效率掘进技术应用中开为确保技术优势必须综合考虑巷道设计情况、岩层性质特征和支护策略开对综掘机械和辅助设备进行优化开以灵活的组织方式提升作业响应能力实现巷道高效精准开挖#综掘技术应用中用根据实际情况选用新型设备开推动对掘进过程精度的有效控制以及控制方式的调整开推动掘进工艺不断优化³1用以本掘进作业为例开采用掘进机截割方式破煤岩以先软后硬方式掘进半煤岩巷道从工作面上部开始截割顺序进行顺煤掘进开先破碎中间部分再四面刷帮切割全煤采用自上而下的截割程序掘进硬煤取留顶煤或截割断面周围处理破碎顶板开由下至上切割处理松软煤层确保掘进工艺合理用对作业人员而言开必须不断提升技术应用能力以精细化的切削作业和破碎方式提升矿层保护水平开减少开采作业对周边地质环境的影响用通过高效、连续的作业方式在确保安全前提下提升掘进效率降低开采成本提升煤矿经济和社会效益用3.3巷道结构及支护要求对综掘技术的影响煤矿综掘技术应用中开必须全面评估各方面因素对作业安全、作业效率和经济效益的影响做好巷道规划与支护出巷道规划中首先要明确地层力学特性和地质条件的影响根据巷道结构特征灵活调整综掘系统的机械结构实时调整现场作业方式开以综掘技术的灵活性和适应性开实现各种作业场景下的高效掘进用综掘方案设计中要通过搭载高效破碎切削设备结合支护方式优化开提升作业效率开减少对地层的干扰降低地质灾害发生频率提升井下作业安全水平用3.4机械化支护系统应用优化煤矿巷道掘进作业中地质结构复杂在部分致密岩石结构中由于岩石滑动导致灾害发生概率增加开需要根据实际情况采取临时支护措施用由于临时支护设计方案较复杂支护设备运输和安装需要浪费大量时间开对综掘作业效率产生显著影响因此在综掘过程中应当强化对临时支护方案应用的重视“用某煤矿在井下巷道综掘技术应用中设计一种应用于组件运输和安装的机械化支护系统方案与现有采矿和装载机有机结合达到提升综掘作业效率的目的在应用中取得良好成效技术方案实施中开通过设计模块化的支护外框架和内框架与原有永久支架结合实现运输过程的机械化和支撑元件高效装配提升掘进速度和安全水平提高综掘技术应用经济效益用4智能化掘进关键技术应用及发展趋势4.1煤矿巷道掘进智能截割技术当前田我国能源结构不断调整优化田煤炭企业绿色低碳循环高质量发展已经成为企业生产经营管理的根本导向用切实有效提升智能化水平开以智能化为支撑改进综掘技术应用形式是煤炭企业技术创新关注的重点用采用悬臂式掘进设备的煤炭企业开应重点关注智能截割技术应用51#相关研究中开提出利用巷道断面轮廓实现掘进机记忆截割控制开为智能化掘进研究臂掘进机横摆智能调速出发利用智能控制提升掘进综掘技术应用发展中部分技术已经得以推广部分技术还有待开发和完善从煤矿高质量发展导向出发还需要加强这方面研究推动智能截割技术不断优化为4.2煤矿巷道掘进远程智能控制技术得益于人工智能技术快速发展开远程智能控制技术在我国煤矿综掘作业中已经有较广泛应用开基本方式是利用智能化技术实现对综掘机掘进线路的控制开适应地质条件和生产需求差异掘进作业中开利用综掘机上安装的传感器实时采集位置和作业参数利用智能化分析和自动控制技术实时定位纠正自身轨迹开根据负载调整运行参数开避免由于地面积水打滑⁶用综掘机智能远程控制技术具有如下几种应用形式：①掘锚一体机电控系统智能化系统用利用计算机、智能控制中心、5G传输网络和传感设备开采集设备运行工况参数、性能参数实现对综掘机在各种运行环境下的遥控、就地控制、地面和井下远程控制开即便在控制系统发生通信故障形势下开掘进设备也能立即停机并现场复位确保掘进持续推进②智能控制技术利用掘进机及巷道合适部位布置的传感器实现对设备和现场生产的精准监测开通过多元信息评估被测设备状态并根据生产运行要求动态感知和控制用③数据通信技术曲煤矿巷道井下掘进环境复杂远程智能控制系统中设备较多需要实现实时、精准的信息传输在当前远程智能控制体系中开主要有5G网络、以太网和窄带物联网能够实现综掘设备与智能中台信息有效交互用④视频监控技术曲综掘机远程智能控制系统运行中需要实现对生产现场的实时、全方位监测利用高清摄像机、透尘摄像机采集各种作业环境下铲板及星轮作业数据、掘进与截割头作业情况用利用人工智能算法处理采集到的图像提升图像质量和掘进安全性用4.3煤矿巷道掘进智能化发展趋势当前我国煤矿巷道掘进作业体系中智能化技术已经广泛应用尤其是综掘生产模式开能够提升作业效率和安全水平但是由于智能技术本身不够成熟、常规网络技术应用限制、技术研究与应用差距较大智能技术应用效能还没有切实体现未来发展中开煤矿巷道综掘智能化应当重点关注如下几个方向：一是要加强掘进设备集成协同化方面的研究以提升掘进速度为目标对掘进、运输和支护等工序的设备运行方式进行优化开创新工艺方式解决当前运行采掘失衡问题开确保提升掘进速度的同时开满足多种工况采掘作业要求用二是加大在设备模块化组合和矿用无线网络传输方面的研究开满足多模块组合运行条件下参数全面采集和多节点信息处理要求提升设备运行安全性用三是加强远程智能监控系统研究利用智能决策技术根据现场作业情况用及时纠正掘进设备姿势纠偏