1 煤矿巷道掘进工艺存在问题
1.1 安全性能有待提高
在实际开采过程中，虽然巷道掘进工艺得到了不断完善与优化，但仍存在一些不可忽视的安全隐患，产生该问题的原因主要包括以下两方面：第一，巷道结构复杂情况的增加。煤矿开采过程中，由于处于地下区域，巷道的情况又极易受到地质结构、水文资源、岩石分布等因素的影响，仅依靠技术人员进行勘查无法精准计算相关参数，一旦存在测量误差，极易导致巷道发生形变甚至坍塌的问题。第二，支护技术应用不到位。掘进工艺的良好实施需要稳定的支护技术作为前提条件，不合理支护技术的应用极有可能影响巷道掘进的安全性与可靠性，从而引发安全事故。
1.2 工作面掘进方式不尽合理
井下地质情况复杂，巷道顶板岩层存在完整态和破碎态两种状态。井下掘进机的巷道截割作业都是顺时针进行，截割顶板在破碎态下十分可能发生塌方的情况，进而影响到工作面掘进作业的效率。传统的煤炭输送方式已经无法满足新型掘进技术的煤炭输送量要求，亟须改善煤炭输送装置。
1.3 管理体系有待完善
良好的管理体制机制是煤矿企业实现有序发展的有力保障。众所周知，部分煤矿企业相关技术人员受教育水平较低，因此在安全责任意识及专业技术能力方面存在一定缺失，需要煤矿企业予以特别关注。然而，很多煤矿企业为了加快开采速度，往往忽视了管理体系的建设，主要体现在以下两方面：第一，管理体系不健全。对于现代化的生产方式，传统管理规范与标准中，很多条款已无法满足实际生产需求。部分煤矿企业依旧沿用原有管理规范，这样极易导致作业人员出现违规操作，不仅会对生产设备产生损害，还容易导致重大安全事故的发生。第二，责任划分不明确。煤矿企业的安全生产需要多个部门进行配合。因此，在设立管理规范时，需根据实际生产需求进行责任划分与落实，不明确的条款极易导致不必要矛盾的发生。
2 煤矿掘进工作面快速掘进工艺技术
2.1 导航定位子系统设计
在煤矿掘进远程智能控制系统的应用过程中，导航定位子系统是最重要的一部分，主要作用是实现掘进机车的位。导航定位子系统主要基于截割头定位技术，整个子系统包含激光物位仪、CPU、GPU、激光陀螺惯性导航、激光陀螺、加速器等硬件设施，掘进机身定位系统主要由三维激光扫描仪和激光陀螺惯性导航融合技术实现，三维激光扫描仪主要利用内置的激光雷达实现标靶的扫描，将采集的数据信息发送给GPU处理，通过计算模拟构建三维扫描图形。在此过程中，掘进机载传感器等将收集的位置信息传输到中控系统，从而形成断面自动截割模型。
2.2 掘锚一体化掘进工艺
该工艺分为两种模式，其中一种是采用横轴式滚筒，4台顶锚杆钻机呈一条直线布置于滚筒后部，可同时施工顶板锚杆，帮部锚杆滞后施工，该掘锚机施工时受条件限制较多，且空顶距较大（1.5m），因此，只能适用于顶板平整且煤层走向及地质条件较好的矿井，近些年也主要在神华、陕煤、中煤等矿井使用；另一种是基于纵轴式掘进机研发的掘锚机组，将锚杆钻机布置于机身左右两侧，掘进作业完成后锚杆钻机滑移至截割头上方左右两侧，利用锚杆施工钻臂的360°旋转功能实现不同高度、各种角度锚杆锚索的机械化施工作业，施工效率及作业环境得到了根本性的转变，且纵轴式掘锚机因钻臂机构可伸至工作面迎头，使空顶距大大缩小。针对一些顶板条件差、构造复杂的工作面，该工艺具有适应性广、支护速度快、支护质量高、劳动强度低等优点。
2.3 煤巷综合机械化掘进技术
该技术依靠悬臂式掘进机作为掘进的最关键设备，配合支护系统、运输系统完成巷道的掘进工作。机载锚杆钻机负责巷道的初步掘进，在其完成巷道岩层的掘进之后，由悬臂式掘进机进行煤岩的破碎及落煤，桥式转载机将采掘到的煤炭输送至输送机上，输送机一般选择可伸缩带式输送机，因为其行走性能较好，由此完成掘进工作。这是我国煤企使用最为广泛的掘进方式。
2.4 传感系统
传感系统由惯性导航系统、里程组合及视觉成像系统组成。惯性导航系统使用高精度陀螺仪和加速度计，自主获取掘进机车身姿态方位信息，能够在煤矿巷道内实时准确测量掘进机动态位置数据。（1）惯性导航系统提供航向、横滚、俯仰数据并上传至远程监控系统，通过组合激光测距传感器等传感设备，获取三维姿态定位。（2）惯性导航系统能够提供掘进机在前进方向和左右方向的状态变化，横向和俯仰精度均为0.1°。（3）惯性导航系统与传感网络技术相结合，完成掘进机截割头轨迹模拟监控，并上传至操作台和地面监控中心，实时掌握掘进过程中设备与工作面的各种参数信息。通过惯性导航系统、激光测距传感器及行走转速传感器的传感网络技术结合，对掘进机姿态、行进距离及位置偏移进行监测，实现机身位置纠偏、行走自主调直功能，累积进尺。通过在巷道内布置激光标靶，捕获巷道掘进方向激光靶点。摄像仪实时拍摄机身后方激光标靶的图像，结合机身姿态、方位等参数获取掘进机相对于巷道的偏移量。
2.5 掘进机配套单轨吊锚杆钻车
该工艺将锚杆钻车布置于巷道上方，采用单轨吊结构实现锚杆钻车的前移与后退。在掘进机截割作业时，锚杆施工钻臂后退至掘进机的尾部，与掘进机截割作业互不影响，在截割完成后通过单轨吊驱动锚杆钻臂至工作面迎头，并将锚杆钻臂锁紧至轨道上，此时操作锚杆钻臂便可实现对巷道内锚杆锚索的机械化支护作业。该工艺因单轨吊需在掘进机机身上方前后移动，对巷道高度有最低限制，只适用于高度较高的掘进工作面，使用范围受到一定限制。
2.6 横轴式掘锚机＋锚杆转载机组
该工艺适用于地质条件较好的矿井，掘锚机上的4台顶锚杆钻机完成前部顶锚杆施工，紧跟其后的锚杆转载机组一方面完成物料的转运，另一方面通过安装于其机身上的3台顶锚杆钻臂及两台帮锚杆钻臂完成后续锚杆及锚索的机械化作业，且在施工过程中后部锚杆与前部锚杆可同时施工，互不影响，掘支同时施工的作业模式促进了掘进效率大幅提升。
2.7 悬臂式掘进机＋滑移式临时支护＋跨骑式液压锚杆钻车
该工艺通过滑移式临时支护装置很好地解决了工作面迎头的支护问题，掘进机位于滑移式临时支护装置下完成截割作业，在截割作业同时，位于掘进机后部的跨骑式液压锚杆钻车通过安装4台全方位360°旋转的钻臂，可实现顶帮锚杆及锚索的高效便捷施工，施工作业灵活，掘支可平行施工，作业效率较现有的掘进工艺提升50%左右，且该工艺在地质条件选择方面适应性广，临时支护装置有滑移式和无反复支撑门式两种形式。
4 结束语
总而言之，随着相关管理部门对于安全生产重视程度的不断提高，在一定程度上降低了煤矿企业安全事故发生的概率。传统掘进作业模式无法实现掘进、支护、运输的平行作业，同时还会产生大量粉尘，工作面掘进速度很难提升，再加上复杂的地质条件加大了开采难度，需要采取更加牢固的支护方式和平稳的掘进方案才能完成开采计划。
参考文献：
[1]任俊.四老沟煤矿1021工作面巷道快速掘进工艺研究[J].山东煤炭科技,2022,40(11):1-2+6.
[2]赵伟.煤矿掘进工作面快速掘进工艺技术研究[J].机械管理开发,2022,37(07):325-326+331.[3]顾鹏翔. 建新煤矿4209工作面煤巷快速掘进工艺与围岩控制技术研究[D].中国矿业大学,2021.
