煤矿巷道掘进技术论文(2)
掘进技术论文篇二
煤矿掘进工程技术研究
摘要：随着社会与经济的高速发展，为了追求利益，大量的能源被浪费，如何充分利用资源在当今成为热门研究方向，而我国作为一个煤炭大国，这里就煤炭的采掘展开研究，对现有的挖掘技术进行归纳分析，并找出挖掘的各项技术和方法上的问题与不足，从而得出高效、高利用率、低能耗、环保的挖掘方式方法，并应用到实际开采中。
关键词：掘进技术掘进设备掘进效率
1.煤炭掘进的现状
我国的煤炭业主要采用井工开采方式，2005年国有煤矿企业的原煤产量有90.72%是通过井工开采而来。我国地理条件多为山岭，造成煤层的贮存条件复杂、多样，煤层的厚度参差不齐，分布在表层零点几米到地下几十米之间，为了开采煤炭资源，通常需要挖掘大量的煤矿井道。2005年原国有重点煤矿挖掘总进尺为7464.6km，煤矿的采煤尺寸深度为6300多km，煤占总比的84.6%而同年原国有重点煤矿的机械化综掘进尺为1931.4km，占总比的25.87%，挖掘的累积量不及总数的三分之一。目前为止，原国有重点煤矿采煤工作面有1402个，为保证其正常生产交接，共开展了3986个掘进工作面，其中开拓工作面有1038个，掘进工作面与回采的工作面比例为3：1，为了促使采掘机械化的同步发展，满足当前五百多个综采工作面的需求，综掘机械化程度赢达到50%以上。当下，随着社会科学和技术的不断发展，煤矿掘进工程技术与时俱进地更新换代，年产量过千万吨级的极其已经在国内先行试水使用，大大提高了煤矿的采集效率和开采量，使得煤矿掘进工程技术愈发成为一种高效率、低消耗的绿色开采技术。
2.掘进方法技术
目前我国煤巷高效掘进的主要方式有3种：第一种是适用于高效高产的煤矿技术，仅仅在少数矿区使用，尚处于实验阶段第二种是利用连续采煤机与锚杆钻车配套挖掘作业，此种采掘方式多用于我国神东、万利及鄂尔多斯等矿区，在掘进采煤机连续采掘的状态下，实行多巷掘进并交叉换位施工的采掘方式，应用相对第一种较为广泛第三种称为煤巷综合机械化掘进，这种采掘方式在我国重点煤矿作业面中得到广泛应用，主要是通过悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配合作业。
2.1 发掘适用于高效高产的煤矿技术
为了适应锚杆支护技术的快速发展，从而实现煤巷快速高效掘进，世界各个主要采煤国家的快速掘进装备都在不断发展进步，作为掘锚一体化设备的掘锚机组恰恰适用于高效高产的煤矿井巷，满足其高效掘进的要求，这种新机型的研发是建立在悬臂式掘进与连续采煤机的基础上。在工艺原理上，高效高产的煤矿技术采用的掘锚一体化设备使得掘进技术一条龙式进展，大大减少了煤矿生产掘进的作业时间，减少了掘进机器的使用，从以前的掘进和支护两台机器减少为掘进和支护在同一台机器上完成。当前主流掘锚机组分为两类：第一种是悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机第二种则是以连续采煤机为基础的掘锚机组。
2.2 连续采煤机的应用
作为及落煤、装载及移动于一体的综合机械化采掘设备――连续采煤机，它是一种具有较大截割宽的采掘机，主要以短壁开采，矩形断面的双巷或多巷进行快速掘进，在国外应用广泛，是现代高产高效矿井挖掘设备中的佼佼者。该种设备最早于1979年引入我国，由最初的单机发展到如今的成套设备，主要用于大断面煤巷的挖掘及短壁开采
2.3悬臂式掘进机的使用
悬臂式掘进机作为煤巷综合机械化掘进的关键性设备，其综合性能适用于我国现阶段国情，在提高掘进工作效率以及掘进尺寸方面发挥着重要作用。该项技术主要是将悬臂式掘进机、可伸缩带式输送机、转载机、单体锚杆钻机、通风除尘设备以及供电系统相结合，从而形成综合机械化掘进链。如今我国对于该种设备的年产量已超千余台，并根据实地情况研发制造了二十多种型号的机种，已形成系列化产品的雏形，大体满足了国内市场的需求。
3.掘进管理技术
在煤矿资源的挖掘过程中，先进的挖掘设备固然起着重要作用，但采用新的管理方式也具有重要的现实意义，通过先进的管理技术也可以形成生产力，在提高产量的前提下保证工程的安全可靠性。高效率并且具有实际应用价值的掘进管理技术包括以下几个方面：
3.1信息管理技术
对于任何一项管理技术而言，作为最基础的管理数据，信息的采集尤为重要。煤炭资源开采的最根本目的在于经济利益，影响煤炭价格变动的因素很多，譬如：交通运输成本、国际国内市场需求、政治因素、新型替代能源等，因此煤炭价格数据的及时采集更新显得尤为重要，根据价格的变动，若是提早发现其呈上升涨幅状态，增加开采量，则会大幅增长利润同理可得，若是发现价格下跌，从而降低煤炭的开采量，则可降低因价格暴跌所带来的损失若是在价格变动方面能掌握第一手信息，那么相对其他开采者而言，则具有策略优势，可预先制定相应措施，从而尽可能的降低风险，增长利润。其他方面，运输成本会根据汽油价格、道路情况、船只的变动的情况而变化，最终附加到煤炭成本价格上世界范围内的竞争和需求、进出口税收的标准、各国相关政策的规定等等也会影响煤炭进出口的价格浮动。煤炭价格的高低从某些方面体现出世界经济的条件等情况。
3.2 安全管理技术
任何工程项目中最重要但又最容易被忽视的则是安全生产问题，管理者往往为了追求利益最大化，开采者往往因为惰性而不规范化操作，最终造成重大事故而导致井道坍塌、人员伤亡的惨剧，不仅对企业名誉造成损伤，也大大增加了企业意外支出成本。历年发生的矿难中，最常见也是危害最大的事故主要分为两类：矿井渗水事故和井道易燃气体爆炸事故。针对矿井渗水事故，一方面从设备着手，通过对设备的强化管理，采取定期检查排水系统方式，检测排水管是否有漏水、堵塞等隐患检测排水泵是否故障，有无替代排水泵和替换应急电源，以及备用泵和备用应急电源是否能正常运行等等。另一方面，从人员安全意识着手，制定健全的安全规章制度和完整的安全规章体系，通过完善甘泉考核机制，并确定年度安全目标，来将安全责任落实到个人。
3.3 人员管理技术
任何工程项目中，最终执行者还是人本身，机器设备、管理技术只是起辅助作用。在煤炭挖掘工程中，人员更是重中之重，人员不仅仅是煤矿的开采者，其整体素质也影响着煤矿企业产品的产量和质量，代表着同行业的核心竞争力之一。首先，采取从上而下的管理制度，管理者必须以身作则，其素质影响到整个团队。加强管理管理者的自身素质和能力主要包括以下几个方面：(1)管理者对信息技术的理解水平(2)管理者对紧急事故的处理和应变能力(3)管理者对新型工具的实际应用水平(4)管理者对安全措施的灌输和督促(5)管理者对人员调动情况清楚且合理(6)管理者的行业素质等等。其次，强化员工的基本素质，比如强化员工的安全防患意识强化员工的自检能力，以及强化员工的逃生技能、自救能力等等。总而言之，以人为本，人员管理制度是所有技术实施的基础和前提。
4.结论
随着社会的飞速发展，不断有新型能源被开发，但目前而言，煤炭资源在我国主要开采能源中仍旧占据重要组成部分，况且我国作为一个人口大国，在能耗的方面对煤炭的需求量也居高不下。在当前社会背景下，对于高性价比的煤炭资源而言，如何选择高效率、使用成本低、安全可靠的开采方式及高效管理方法技术则显得尤为重要。
参考文献：
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[2]柴敬，张征，高习海，等 石嘴山二矿煤巷综掘技术[J] 煤炭科学技术，2011(4)
[3]杨春海 煤巷快速掘进和支护装备的应用及发展[C]//2007 短壁机械化开采专业委员会学术研讨会论文集，2009
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采煤方法种类很多，目前世界主要产煤国家使用的采e5a48de588b6e799bee5baa6e997aee7ad9431333264643733煤方法，总的划分为壁式和柱式两大类。
壁式采煤法的特点：是煤壁较长、工作面的两端巷道分别做为入风和回风、运煤和运料用，采出的煤炭平行于煤壁方向运出工作面，我国多采用壁式采煤法开采煤层。
柱式采煤法的特点：是煤壁短呈方柱形，同时开采的工作面数较多，采出的煤炭垂直于工作面方向运出。
我国当前常用的采煤方法主要有：
1、走向长壁采煤法：长壁工作面沿走向推进的采煤方法。
2、倾斜长壁采煤法：长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法
3、倾斜分层采煤法：厚煤层沿倾斜面划分分层的采煤方法。
4、长壁放顶煤采煤法：开采6米以上缓斜后缓斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即放采上部顶煤的采煤方法。
5、掩护支架采煤法：在急斜煤层，沿走向布置采煤工作面，用掩护支架将采空区和工作空间隔开，向俯斜推进的采煤方法。
6、伪倾斜柔性掩护支架采煤法：在急斜煤层中，伪倾斜布置采煤工作面，用柔性掩护支架将采空区和工作空间隔开沿走向推进的采煤方法。
7、倒台阶采煤方法：在急斜煤层的阶段或区段内，布置下部超前的台阶形工作面，并沿走向推进的采煤方法。
8、正台阶采煤法：在急斜煤层的阶段或区段内，沿伪斜方向布置成上部超前的台阶形工作面，并沿走向推进的采煤方法。
9、水平分层采煤法：急斜厚煤层沿水平面划分分层的采煤方法。
10、斜切分层采煤法：急斜厚煤层中沿与水平面成25度至30度的斜面划分分层的采煤方法。
11、房柱式采煤法：沿巷道每隔一定距离先采煤房直至边界，再后退采出煤房之间煤柱的采煤方法。
12、房式采煤法：沿巷道每隔一定距离开采煤房，在煤房之间保留煤柱以支撑顶板的采煤方法。
13、仓储采煤法：急斜煤层中将落采的煤
暂存于已采空间中，待仓房内的煤体采完后，再依次放出存煤的采煤方法。
问题一：煤炭属哪个行业化工行业\\家电行业\\石油行业\\IT行业\\塑料行业\\汽车行业\\产经要闻煤炭采选业\\石油和天然气开采业俯\黑色金属矿采选业\\有色金属矿采选业
问题二：煤炭生产企业属于国民经济什么行业集采矿业、能源业、基础原材料业特征于一体的行业。
问题三：钢铁行业和煤炭行业是什么关系煤炭行业是钢铁行业的上游企业和燃料供应行业，钢铁行业的是煤炭行业的下游企业和用户。两个行业相互依存利益相关共同起伏，钢铁产品降价，很快就会波及到煤炭的价格下跌；钢铁市场红火，就会比例产能增加，带动煤炭市场提升。
问题四：煤炭属于什么行业就是煤炭、采掘业
问题五：煤化工属什么行业煤化工是以煤为原料，经化工过程将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业工应该属于其他石油化工项目
问题六：洗煤厂属于什么行业洗煤厂属于能源行业，细分应该属于煤炭加工行业。
问题七：什么是煤炭相关专业?煤炭相关专业是指煤炭及其相关联的专业。
煤炭专业：选煤技术专业，煤矿开采技术专业，煤化工生产技术专业等。
煤炭相关专业：矿山测量专业，矿山地质专业，矿井通风与安全专业，电气自动化技术专业，电厂热能动力装置专业，光伏发电技术及应用专业，机电一体化技术专业，机械设计与制造专业，工程造价专业，建筑工程技术专业等。
问题八：煤炭属哪个行业化工行业\\家电行业\\石油行业\\IT行业\\塑料行业\\汽车行业\\产经要闻煤炭采选业\\石油和天然气开采业俯\黑色金属矿采选业\\有色金属矿采选业
问题九：煤炭生产企业属于国民经济什么行业集采矿业、能源业、基础原材料业特征于一体的行业。
问题十：煤矿是什么性质的单位？看企业法人了。如果是私人的，那就是公司。如果是国家的，就是国有企业。你说的那种可能是诈骗行为，可以到当地公安机关报案。
1.2.2.1 井工开采主要特点分析
我国近90%的煤炭是通过井工开采生产的。井工煤矿开采必须从地面向地下开掘一系列井巷(图1-2)，其生产过程是地下作业，自然条件复杂。开采的主要特点是需要进行矿井通风，存在瓦斯、煤尘、顶板、火、水五大灾害。[1，2]
图1-2 煤炭井工开采
(1)矿井通风。因为井工煤矿生产是地下作业，地面空气在进入井下并流经各作业场所的过程中，将掺入有害气体和矿尘，成分逐渐发生变化。同时，由于地热作用，人体和机械散热，水分的蒸发等，井下空气的温度和湿度都会显著增高，造成不良的气候条件，因此，要对矿井进行通风。
(2)瓦斯、矿尘灾害。在开采煤炭的过程中，要产生瓦斯和矿尘。瓦斯和矿尘在一定条件下会发生爆炸，造成人员伤亡和财产损失矿尘还能使矿工患煤、矽肺病，给矿工带来痛苦。
(3)顶板灾害。在地下采掘过程中，由于矿山压力的作用，顶板会垮落。如果顶板管理工作出现漏洞，则会发生顶板事故。
(4)矿井火灾。矿井火灾也是煤矿生产中的主要灾害之一，一旦发生矿井火灾，不但会造成煤炭资源的损失，打乱各项工作的布置，还往往会造成瓦斯、煤尘爆炸，使灾害程度和范围扩大。
(5)矿井水灾。矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水会通过各种通道涌入矿井。为保证矿井正常建设与生产，必须采取各种措施防止水进入矿井，或者将进入矿井的水排至地面，但当矿井涌水超过正常排水能力，或在采掘工作时挖透老塘积水或岩溶水等地下水体时，就会造成水害。
1.2.2.2 井工开采主要作业内容
(1)井工开采方法与工艺
采煤方法与工艺的不断完善是采矿发展的主题，采煤工艺的发展带动了煤炭开采各环节的变革。由于长壁开采是一种最经济的井工采煤方法，目前壁式采煤法在全球井工开采中普遍应用，占据着核心地位。
长壁采煤工艺中，针对缓倾斜、倾斜煤层，目前采用的采煤方法与工艺有缓倾斜薄、中厚煤层单一长壁综采，缓倾斜厚煤层倾斜分层长壁综采，缓倾斜厚煤层一次采全高长壁综采，缓倾斜厚煤层放顶煤长壁综采等。
目前长壁工作面向集中、高效方向发展，工作面长度不断增大。世界上第二条采高达7m的综采工作面已经于2010年12月在上湾煤矿建成。7m大采高重型综采工作面长319m，比神华神东煤炭集团公司补连塔煤矿第一个7m大采高工作面长18m，走向长度4231m，是目前世界上最长的大采高工作面。正常情况上每刀可割煤2700t，较6.3m采高综采工作面单刀多产300t，资源回收率提高14%，较6.3m采高工作面多采出煤炭100万t，资源回收率提高8%以上2011年创造了126.5万t世界综采月单产纪录，综采年单产达到1400万t水平。
神华集团神东公司大柳塔矿，工作面走向长度2000～6200m，平均4100m，工作面长度240m，2002年综采工作面年产量达到874万t，超过了美国20英里矿保持的综采工作面年产649.43万t的世界先进水平兖矿集团兴隆庄矿，综放一队产量达639.92万t，刷新综放工作面年产新纪录，薄煤层刨煤工作面单产已突破百万t大关。
针对厚及中厚急倾斜煤层，目前普遍采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法针对急倾斜特厚煤层，采用水平分段放顶煤采煤法。倒台阶采煤法、巷道短壁小阶段采煤法在急倾斜煤层开采中也较多采用。新疆乌鲁木齐矿业集团碱沟矿开采84°急倾斜煤层，使用水平分层放顶煤工艺，工作面年产达45.9万t，刷新我国急倾斜工作面生产纪录。
我国是世界上应用水力采煤最早的国家之一，产量据世界前列，在倾角10°以上、煤层中厚以上、顶底板稳定的低瓦斯矿井有较好的应用前景，特别是在煤层厚度、倾角变化较大的不规则煤层中应用更能发挥其能力。
(2)技术装备
井工开采技术装备总体趋势是根据煤炭开采条件，以高产高效、减人增效、安全可靠为目的，向大型化、集约化、自动控制、无人工作面发展。
综采工作面:主要设备均实现机电一体化，具有自诊断功能和通讯功能，为工作面生产自动化，提高系统的开机率，保障系统的安全可靠运行及全矿井的自动控制及信息化管理奠定了基础。应用辅巷多通道快速搬家技术，从旧工作面采通，挂网，重型综采设备的回撤、搬迁，到新工作面的设备安装调试并达到试生产条件最快仅需7d时间，真正实现了快速、安全、优质、高效。许多工作面使用高电压(3300V或4160V)。
无人工作面:我国引进德国采矿技术公司(DBT)全自动化刨煤机综采系统(刨煤机、输送机及计算机远程控制技术)，其余配套设备均由国内各生产厂家协助制造。可适应35°以下薄及中厚煤层，工作面经济长度210m以上，生产能力900t/h，电机功率630kW，目前正在国内铁法煤业(集团)公司等矿山应用。
采煤机械:我国大柳塔矿引进的6LS 5型采煤机，装机总功率为1500kW，生产能力达2800t/h，电牵引调速微机控制，采用先进的信息处理和传感技术，对采煤机的运行工况及各种技术参数进行采集、处理、显示、存储和传输，并通过编程对采煤机进行全面控制、监控和保护，以及实现采煤机电气系统的自动调节，截割电机功率自动平衡和机械故障自动查寻诊断等功能。螺旋钻机无人采煤技术在我国也较为成熟，在薄煤层开采中的发展前景十分广阔。日前，一种新型三钻螺旋钻式采煤机已在我国研制成功。该采煤机应用于薄煤层中，对提高煤层资源回收率效果明显。该机的一次采宽为1.9m，采深可达85m，适用于煤层厚度为0.5～0.9m，煤层倾角-15°～+15°，煤层走向倾角小于8°的各种硬度的薄煤层，其日产量可达250～350t。
液压支架:多采用大采高强力两柱掩护式支架，工作阻力达6000kN以上，最高达9800kN。
刮板输送机:要求大运量、长运距、大功率、长寿命、高可靠性，几乎所有的刮板机都使用双中链，刮板机功率达1790kW，小时输送能力可达2500t以上。
胶带输送机:要求长距离、大运量、大功率，以保证大煤流的运输畅通，有的工作面可以伸缩带式输送机的铺设长度已达5000m，运输能力为2000～3000t/h，带速达5m/s，装机总功率1125kW。桥式转载机输送能力达2500t/h，长度27m，电机功率315kW。
(3)采场围岩控制技术
国内大型煤矿采场多采用重型液压支架支护，巷道支护则以锚杆支护为主。中、小型煤矿回采面多采用单体液压支柱、金属支柱支护，巷道支护多以锚杆为主，砌碹、金属支架为辅。
针对坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、大采高、大采深采场等不同条件的支护技术和材料不断推出。耐炮崩、轻型化单体液压支柱和厚煤层巷道锚索、可伸缩锚杆陆续生产。
监测仪表趋于直观、轻便、小型化。
1.2.2.3 井工开采存在问题剖析
(1)采煤技术水平较低，技术装备较差，煤机制造技术落后[3]
与国外同行业相比，在机电一体化、智能化、自动化的控制技术，产品可靠性技术，数字集成技术与计算机辅助设计技术方面，仍然存在较大差距。
中、小型矿井落煤方式还以炮采为主，工作面走向长度偏短采煤方法多为长壁工作面开采，全部陷落法管理顶板，因而对上覆岩层和地表的破坏较为严重。
在采煤机械化系统中，运输系统、采场围岩控制系统、巷道准备系统和辅助运输系统技术装备较差，功率及生产能力较小，机械化程度和工效普遍不高。
引进消化国外先进设备方面不够。在井下自救系统中，避灾系统、个人防护装备水平仍然很低，对瓦斯等重大灾害预测预报的仪器、仪表还不能完全达到要求，对安全事故的防治技术及装备不能充分有效防治灾害或最大限度减轻灾害。
(2)重大科技攻关课题难以实现，重大安全技术问题难以解决
目前，我国煤矿在“一通三防”(矿井通风，防治瓦斯、防治煤尘、防灭火)及防治水、矿井深部地压、冲击地压、高温害和支护等方面存在许多技术难题，严重威胁着煤矿安全生产，这些涉及行业技术发展共性的基础性和前瞻性重大科技工作课题，国家支持范围和力度与过去相比大大减少。重点煤炭企业下放后，受单个企业和科研院所经济实力限制，难以开展技术攻关。
煤炭地下气化技术和煤炭地下浆化(液化)技术，受经济成本等因素影响未能有效推广应用。
(3)专业技术人才面临青黄不接的状况
国有煤矿中，大专以上程度的技术人员仅占职工总数的3%，而个体煤矿相应技术人员的比例更低，该比例在发达国家则占60%以上。在近40个年产500万t以上的大中型煤炭企业中，工程技术人员不足2000人。由于煤炭行业安全的特殊性，地矿类专业学生比例逐年减少，据9所原煤炭高校的不完全统计，毕业生到煤炭行业就业的不到10%。某矿业集团近10年流失人才900多人，其中技术人才270人，10年内未进1名大学生。技术人员匮乏和层次低，使技术措施不到位，制约煤矿生产安全技术和管理水平的提高。
