陕西：智能掘进破解煤矿“采掘失衡”难题

一边是陕西2013年以来煤矿采煤效率大幅提升，井下智能化无人开采技术达到世界领先水平；另一边是受限于地质条件和装备发展，巷道掘进方面无法满足产量提升需求，掘进装备整体落后采煤装备15年至20年。

4月4日，一个旨在实现矿井掘进过程自动化、智能化、无人化的“煤矿智能化快速掘锚成套装备”项目在西安煤矿机械有限公司签约。一个多月后，该项目首个工业试验性装备——国内首台煤矿大断面快速掘锚成套装备在榆北煤业曹家滩煤矿下井“服役”。

西安煤矿机械有限公司工人在生产车间内加工采掘机械零部件

长期以来，“重采煤、轻掘进”的传统思想，存在于煤炭生产企业中。因为，相比于采煤，巷道掘进无法带来直接的经济效益。在智能化、无人化开采高歌猛进的同时，矿井掘进技术水平整体落后15年至20年。随着“煤矿智能化快速掘锚成套装备”项目的顺利推进，矿井提高掘进速度与效率，摆脱“采掘失衡”困境，迎来了破题之机。这些探索有望补齐矿井掘进的短板，助推掘进装备和技术水平提升。

采掘失衡

巷道掘进速度只能满足正常采煤需求的50%至60%

“采”与“掘”，对于煤矿生产来说，犹如一枚硬币的两面，密不可分。

采煤机滚筒翻转，煤层随之脱落，乌黑发亮的煤炭被运输皮带送往地面……在很多人通常的印象中，采煤工作面循环作业，便是煤矿井下生产的全过程。而与采煤同等重要的掘进，往往鲜为人知。

据悉：煤炭主要通过采煤工作面生产出来，这个过程叫采煤；而掘进是指进行巷道掘进，准备采煤工作面。煤矿正常的生产计划中，每年每个月有一定的煤炭产量指标，也有掘进进尺要求。如果掘进进度缓慢，采煤工作面准备不出来，煤矿也就无法保证煤炭产量了。

在陕北矿区，由于地质条件优越，煤层结构稳定，巷道掘进方式有悬臂式掘进机、连采机、掘锚一体机等多种形式，月进尺在400米至1500米不等，巷道掘进技术处于全国领先；在渭北、彬黄等关中老矿区，由于矿井老化，同时受瓦斯突出、地下水丰富等不利因素影响，巷道掘进主要以悬臂式掘进机、局部炮掘为主，巷道掘进效率较低，月进尺150米至350米，远低于全国平均水平。

2013年以来，我省智能化、无人化采煤工作面取得了快速发展，采煤效率大幅提升，但巷道掘进方面受限于地质条件和装备发展，无法满足产量提升需求。目前，巷道掘进速度只能满足正常采煤需求的50%至60%；技术水平方面，掘进装备整体落后采煤装备15年至20年。

同样是矿井生产的重要环节，为什么掘进装备和技术水平发展缓慢？

据了解，首先是巷道掘进属于采煤工作的前期准备工作，无法获得直接的经济效益。因此，在很多煤矿都存在“重采煤、轻掘进”的传统思想，掘进装备重视和投入不足。其次，长期以来，煤矿巷道掘进工作以“人海战术”来提高掘进速度，掩盖了掘进装备的能力不足，造成巷道掘进设备研发不受重视，企业产品研发积极性不高。

“采掘失衡”对煤矿带来的不利影响是复杂而深刻的。一位业内人士表示，随着矿井产能规模快速扩张，但掘进装备水平提升缓慢，掘进进尺的增加赶不上产量的提升，为了达到采掘接续平衡，许多煤矿以“外包”的形式发展掘进队伍。同时，由于矿井采掘接续紧张，灾害治理时间、空间不足，为煤矿生产埋下安全隐患。

合力研发

攻克掘进、锚护、运输等工艺同步作业技术难关

事实上，“采掘失衡”的状况早已进入煤矿装备厂家的视野。但由于巷道掘进工艺复杂，尤其是锚杆支护过程烦琐、技术难度大，经过多年的研究和探索，厂家仍然无法实现锚护自动化，产品研发进程缓慢。

根据矿井需求和不同矿区煤矿巷道地质条件，西安煤矿机械有限公司投入大量的人力、物力，先后确定了连采机+梭车+锚杆钻车的快速掘进系统、掘锚一体机+锚杆钻车+自移机尾皮带快速掘进系统、悬臂掘进机+锚支护一体平台+自移机尾皮带快速掘进系统三个技术研发方向，开展煤矿巷道快速掘进技术攻关。

依托陕煤集团提供的平台，4月4日，西安煤矿机械有限公司与陕煤榆北煤业有限公司、曹家滩矿业有限公司、陕煤集团技术研究院、中国铁建重工集团、西安重装集团共6家单位签订了“煤矿智能化快速掘锚成套装备”项目联合开发合作协议，合力打造安全可靠的煤矿智能化快速掘锚成套装备。

项目通过整合掘进、锚杆支护、运输、除尘等工序，解决煤矿生产中掘进、锚护、运输等工艺的同步作业问题。通过建立信息化管理系统、数字化操作系统，为煤矿提供无人化施工的整体解决方案和智能化快速掘进装备。

装备亮相

设计掘进速度比传统掘进机提高了3倍以上

5月20日，作为“煤矿智能化快速掘锚成套装备”项目的工业性试验装备——国内首台煤矿大断面快速掘锚成套装备在陕煤榆北煤业有限公司旗下的曹家滩煤矿组装调试成功，并运往井下正式投入使用。

装备掘锚机组由1台掘锚一体机、2台液压锚杆台车和1台大跨距桥式胶带转载机组成，主机总长35.7米，有效转载距离60米。整机采用可伸缩式超宽截割装置，一键启动完成全断面截割。目前，这套装备已获国家矿用产品安全标志认证，产品整体设计与性能通过国家煤矿设备安全监管部门严格检验。

“国内首台煤矿大断面快速掘锚成套装备能够实现巷宽6.5米、巷高4.5米大断面机械化施工。”陕煤榆北煤业有限公司总经理说，目前国内应用的掘锚机组多为截割宽度为5.4米以下的中小型机组，且现有设备无法实现掘进、支护同步，不但掘进效率低，而且在大断面巷道施工中只能采用分层掘进方式（即先掘进巷道上分层，再掘进下分层），存在巷道片帮、冒顶等事故隐患。

“这台掘锚机组既能割煤装运，又可锚杆支护，实现巷道掘进、支护、运输多道工序同步完成。”陕煤榆北煤业有限公司总经理说，该装备设计掘进速度为每月1500米，比传统的悬臂式掘进机施工速度提高了3倍以上。也就是说，这套装备集煤矿巷道快速掘进、支护、运输协同连续作业功能于一身，其成功组装投用有望破解大型煤矿巷道掘进效率低的难题。

“煤矿企业是一个工程性质的企业，煤矿生产过程是一个工程不断协调、不断平衡的过程。煤矿发展表现出的水平是一个国家装备水平的体现。”陕煤集团副总经理说，煤矿工程质量，很大程度取决于掘进工程的质量。由6家单位共同研究开发的煤矿智能化快速掘锚成套装备，抓住了煤矿发展的关键，有望解决“采掘失衡”这一制约煤矿发展的基础性、关键性问题。（来源：陕西日报）

责任编辑：Harry