国内外掘进机发展现状和发展趋势探究

国内外掘进机发展现状和发展趋势探究

李烈

（中国矿业大学徐州 221116）

摘要：我国是一个能源大国，煤炭占能源生产总量的比重连续多年保持在75%以上，其对于中国能源结构的意义可见一斑。近年来，国家重视煤炭行业发展，在煤炭采掘方面投入了大量的科技和资金，煤炭采掘技术越来越先进。本文重点分析了国内外掘进机的发展状况，归纳了掘进机的掘进形式，并整理了国内掘进机急需解决的关键技术。

关键字：掘进机；发展现状；采掘方法；发展趋势

1 悬臂式掘进机

从20世纪40年代产生至今，悬臂式巷道掘进机已有70多年的发展历史，我国悬臂式掘进机的研制和应用真正起步于20世纪70年代，比世界各主要国家晚15～20年。但是通过多年的技术攻关，尤其近年来国家对煤炭行业的大力支持，使得我国掘进机发展迅速。目前我国掘进机的机型已从轻型发展到中、重型，切割对象从煤层向岩石拓展，切割功率和机重都大大增加，掘金能力大幅提升。

我国掘进机主要经历了引进、消化吸收和自主研制3个阶段。20世纪90年代以来是我国掘进机的自主研发阶段,这一阶段我国中型掘进机制造技术已经相对成熟，够独立研制截割硬度≤80MPa，机重60t左右，截割功率160～220kW的重型掘进机，并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力。

与国际先进水平相比，国内掘进机在很多方面还存在一定的差距，尤其在重型掘进机方面表现最为突出。国内外掘进机成熟技术对比见表1。

表1 国内外掘进机成熟技术对比表

2 掘进方式

2.1爆破松动掘进方式

采取破坏岩石结构的方式，用松动爆破法将硬岩震松震酥，再用掘进机进行截割的联合施工方法进行巷道掘进。这种掘进方式比较落后，但在一些小型矿井和硬岩掘进中仍然使用。其要解决的最大问题就是如何选择合理的爆破方案，确定爆破参数，最大限度地减少爆破时产生的飞石击中掘进机的危害。

2.2掘锚一体化

一般的掘进机，不配备支护机构，需要后期支护。这种方式需要二次作业，且属于滞后支护，安全性相对掘锚一体化要低。近年来，为了适应锚杆支护技术的发展，世界主要采煤国掘进技术已经开始向掘锚一体化方向发展，并在连续采煤机和悬臂采煤机的基础上研制成功了掘锚一体机组。这样将掘进和支护结合起来，在一个机器上同时完成掘进和支护作业工作，有效的节省了作业时间，具有掘锚平行作业、单巷快速掘进等优点。目前掘锚机组在我

国使用的范围还比较小，但因其在掘进能力、适应环境、生产效率等方面都有较大进步，应该说发展前景广阔。

2.4 高压水射流辅助切割

在硬岩掘进时，刀具发热量大，刀头磨损严重。在上世纪70年代，国外就提出了高压水射流辅助切割的思想，并有了工业产品。其基本内容是使用机械刀具破岩，水射流作为辅助进行切割。利用水射流辅助切割能有效的增强掘进机的切割能力，扑灭粉尘的同时又扑灭火花，保证了工作面工作环境。

2.3 自动化掘进

自动化技术的发展使得巷道掘进技术发生了质的变化。自动化掘进技术以掘进工作为系统核心，利用计算机技术和远程监控技术自动控制，实现工作面自动控制、掘进设备自动检测与故障诊断、环境自动监控等。应用这种技术，掘进机能够自动掘进，实现掘煤、装煤、运煤的连续化和自动化，大大节省了人力，并能有效提高工作效率。在自动化控制中引入断面监视系统，通过使用一个高集成度计算机驱动的操作显示器清晰地显示掘进机的位置和方向信息，通过使用自动化定位系统，可实现精确的断面控制，提高掘进机进尺，自动超前测量经纬仪站点，可以完成不可见部分巷道切割等功能。

3 国内掘进机急需解决的关键技术

（1）向大功率、快速掘进机技术发展。目前，我国能源需求量逐年增加，对煤炭的需求量上升。国内急需能够实现快速掘进的大功率掘进机，增大功率是为了提高截割能力，快速掘进是为了提高掘进速度。

（2）积极发展掘锚机组。上面提到，掘锚机组用众多的优点，但其受成本和技术因素影响，在国内使用范围较小。因此在掘锚技术上我们要进一步加大投入，设计更稳健的掘锚机组，并在更大范围内将其推广。

（3）要积极开展掘进机的基础试验和研究，建立适合我国煤矿地质条件的截割载荷谱，形成完整的设计依据，并在此基础上开展动力学仿真分析计算，提高掘进机的可靠性和寿命。

（4）改善井下掘进环境。现在，随着技术的提高和机械化程度的加深，煤矿生产环境越来越好，但是井下工作仍然是一项艰苦的工作。作为设计和技术人员，应该将改善工作环境纳入掘进机的设计因素中去，改变传统的喷雾除尘方式，改善掘进巷道的作业环境，维护工人的身心健康。

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