巷道掘進(jìn)：煤礦開采的卡脖子環(huán)節(jié)

在煤礦生產(chǎn)過程中，掘進(jìn)是與開采并列的煤礦生產(chǎn)兩大核心環(huán)節(jié)之一。我國井工煤礦數(shù)量超過90%、產(chǎn)能占比85%，因此需要在井下開掘大量巷道。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，我國煤礦每年新掘巷道約1.2萬公里，接近地球的直徑12742公里，這些巷道的服務(wù)年限少則1-2年，多則超過20年，掘進(jìn)水平及工程質(zhì)量是安全穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

掘進(jìn)是采煤的先決條件，礦井每月都有計(jì)劃性產(chǎn)量指標(biāo)，對應(yīng)一定的掘進(jìn)進(jìn)尺要求。掘進(jìn)進(jìn)度慢了，上一個工作面采完、下一個工作面還沒準(zhǔn)備就緒，生產(chǎn)只能暫停。這就對礦山的連續(xù)生產(chǎn)和經(jīng)營指標(biāo)的達(dá)成造成了很大的影響?！熬虻寐?、采得快”就對快速掘進(jìn)提出了必然的要求。

目前，我國采煤機(jī)械化程度平均約85%，其中大型煤炭企業(yè)采煤機(jī)械化程度2020年提高到了98.86%，每個綜采面向前推進(jìn)過程中，平均月消耗巷道超過600m。然而掘進(jìn)的機(jī)械化程度相對較低，平均在65%，綜掘平均月進(jìn)尺也僅有180m，按照全國煤礦掘進(jìn)隊(duì)與綜采隊(duì)平均配比3.1:1來看，仍滿足不了綜采需求。

除了上面所說的機(jī)械化的問題外，主要原因在于掘進(jìn)工作面所面臨的環(huán)境?；究梢哉f，它是在有限的狹長空間中去探索和圈定未知空間。

狹長空間，說明了它的作業(yè)條件有限，不太容易實(shí)現(xiàn)大型機(jī)械的大規(guī)模連續(xù)作業(yè)，導(dǎo)致其施工工序繁多，包含截割、支護(hù)、運(yùn)輸、通風(fēng)除塵、安全管控等，耗費(fèi)時間較長；未知空間，說明了它的不確定性，因?yàn)樗鼉H僅是在前期物探、鉆探的初步地質(zhì)工作基礎(chǔ)上進(jìn)行施工作業(yè)，其所處的巖層、煤層的厚度和發(fā)育各不相同， 斷層、陷落柱等不確定因素多， 工作面水、瓦斯、頂板、粉塵、沖擊地壓嚴(yán)重等威脅著人員安全。

另外，掘進(jìn)施工完畢，不是馬上就能開采，還需做好礦務(wù)工程準(zhǔn)備、災(zāi)害治理等一系列工作。掘得慢了卻又不想影響生產(chǎn)，就容易出現(xiàn)減少災(zāi)害治理時間、降低災(zāi)害治理標(biāo)準(zhǔn)等問題，進(jìn)而造成現(xiàn)場管理失序、生產(chǎn)組織混亂。

目前，我國煤礦井下掘進(jìn)工作面約有1.6萬個，掘進(jìn)人員超70萬人，平均用工是采煤工作面的3倍，“減人提效”是衡量快速掘進(jìn)的具體指標(biāo)。

除了進(jìn)行管理提升外，快速掘進(jìn)的重點(diǎn)主要還是靠以裝備為中心的掘進(jìn)系統(tǒng)的升級。通過研究空間多維度同步支護(hù)、工序自動化與連續(xù)化等技術(shù)，統(tǒng)籌掘進(jìn)工程，創(chuàng)新構(gòu)建掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸、除塵等工序同步的作業(yè)線，實(shí)現(xiàn)掘支運(yùn)平行，且平行作業(yè)時間占比從現(xiàn)在不到20%大幅提高到50%以上。同時，通過智能化手段，讓掘進(jìn)作業(yè)人員減少3 / 4 ，實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)安全高效綠色智能。

目前，典型的快速掘進(jìn)作業(yè)線主要是4種：分別是以連續(xù)采煤機(jī)、掘錨一體機(jī)、全斷面掘進(jìn)機(jī)、掘錨機(jī)為龍頭的快掘作業(yè)線，均在不同地質(zhì)類型礦井得到運(yùn)用。