神华神东煤炭集团上湾煤矿内蒙古017209
摘要：新时期背景下，社会经济发展速度不断加快，一定程度上带动了煤矿开采与掘进作业的开展。但是，由于煤炭资源在不断减少，煤矿开采新技术的研发与应用十分关键。煤炭燃烧会污染空气，因而还需要开发新型可再生能源，有效替代煤炭资源。只有对煤炭资源予以合理应用，才能够全面保护生态环境，实现资源可持续发展的目标。基于此，文章针对煤矿开采与掘进支护技术作为研究重点，希望为煤矿开采作业的顺利开展奠定坚实基础。
关键词：煤矿开采；掘进支护技术；应用；探讨
1煤矿开采新技术概述
1.1对新技术产生影响的因素
现阶段，国内煤矿开采技术还不完善，直接影响了煤矿产量。在煤矿开采过程中，自然环境与地形等客观因素会对产量产生直接影响，与此同时，受煤矿企业自身规模的约束，在生产能力及技术水平方面都给煤矿生产带来了负面作用。为此，在煤矿开采方面，必须要对多方面因素进行全面考量，合理地制定出具有针对性和可行性的开采方案，以保证煤矿开采新技术应用水平的全面提升。
1.2煤矿开采技术理念
在煤矿开采领域，传统开采方式效率不高，甚至会形成严重的资源浪费现象。基于此，必须要积极创新开采技术，以保证能够不断满足人们对于煤炭的需求。而煤炭企业同样需要创新原有的工艺，使资源利用效率不断提高。充分融合现代化的科学技术及传统工艺，对工艺与技术予以全面创新，同时有效改良采煤机器，确保煤炭资源发展的可持续性。除此之外，需要将实际的地质条件作为重要参考依据，制定出相适应的开采方案，累积更多经验，实现煤炭开采产量与效率提升。
2煤矿开采存在的不利因素
煤矿的地质相对而言是比较复杂的，在开采工作中应着重对地质条件的影响因素进行考虑，为了确保煤矿开采是安全可靠的，要找出影响的因素具体有哪些，只有采取有效的支护技术，才能确保生产过程的安全性。煤矿的地质条件比较复杂，井巷周围的围岩都属于松散状态，很容易发生破碎的问题。在雨水侵蚀之后，巷道很容易发生软化的情况，围岩结构层遭到破坏，从而增加了巷道支护的工作
难度。而在巷道的挖掘过程中，如果没有加强围岩强度的话，会严重影响巷道的稳定性。在煤矿的断层开采过程中会引起地质变化，岩层结构出现问题，比如很多岩层出现了裂缝的情况，对开采工作进度造成一定影响。而影响安全的另外一个因素就是巷道支护柱的结构，如果应用的是开放型结构，在受到压力的时候，会出现压力集中的情况，从而影响安全。
3国内煤矿适用技术阐释
埋藏较浅的煤炭使用机器可以在短时间内敲碎，确保生产的安全性。针对倾斜落煤层，则应当采用专门的机械设备和相配套的开采技术。对厚煤层而言，在一次性开采过程中，需要采用强度较高的支架，以免在施工作业过程中给施工人员带来伤害。与此同时，还应当注重防滑工作，增强支架稳定性。如果煤矿位于深井中，则应当确保通风条件良好，并对附近磁场及力场分布状况予以深入研究，实时监测，规避挖矿的危险。另外，在采矿过程中，还应当确保矿井内部矿压稳定，因为煤矿在地下处于运动状态，因此，还应当考虑其实际运动规律与地表沉陷的具体状况而采取相适应的技术，制定出合理的开采方案，对周边建筑物及地下水资源进行全面保护。
4煤矿掘进技术的相关研究
4.1掘锚一体化掘锚机组掘进
很长一段时间内，煤矿企业都在进行掘锚联合机组的研究，致力于做到掘支锚一体化作业。经过多年的学习和借鉴，当前我国的掘锚一体化技术已经有了长足进步。当前采用的掘锚机组主要分为以连续采煤机为基础的掘锚机组和悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机两种。掘锚机组工作的实质就是将掘进和支护两者实施有机结合，一台设备同时实现掘进和支护两种功能，大大缩减了掘进与支护设备进行换位作业耗费的时间。掘锚一体化机组掘进技术是当前比较先进的技术，其改变了传统的单一作业，极大地优化了煤矿开采流程，具有可靠、快速、自动、高效以及人工强度低等特点。
4.2连续采煤机得以积极推广
在采煤技术的研究中，发达国家也一直走在世界的前端。当前美国以及澳大利亚等采煤大国长期都是采用的连续采煤机多巷掘进，这种开采法是当前煤矿巷道高效快速掘进的主要方法之一。随着世界经济的一体化，我国的煤矿开采技术也在不断与发达国家接轨，很多连续采煤机也不断被研发并得以应用。连续采煤机采取的是采掘合一的工作方法，掘进速度得到了很大提升。连续采煤机工作效率高、牵引特性好、工作可靠，优势明显。连续采煤机是当前煤矿采掘要实现高产高效的有力选择。
4.3负载反馈调速技术
切割牵引速度是煤矿掘进机的一个重要工况参数，切割牵引速度不仅关系到掘进机本身，还与煤岩的硬度、机器的钻入深度以及切削厚度息息相关，负载反馈调速技术就是以切割牵引速度为核心，通过利用比例多路换向阀、变量泵一负载反馈无级调速等来对切割牵引深度进行调整，降低功率消耗，延长液压元部件使用寿命，保证掘进机工作的可靠性。
4.4分裂机、液压锤的积极应用
经济的全球化带来了技术的全球化，伴随一体化的深入，世界各国对技术的交流和借鉴日趋增多，通过对国际采煤大国一些先进掘进技术的学习和研究，我国也逐渐自主研究并生产了一系列较为先进的掘进机器，其中较为成功的具有代表意义的有分裂机和液压锤等。分裂机液压锤联合采矿实施流程是：先通过分裂机将矿岩分裂，再用液压锤将分裂出的矿岩进行粉碎并装车运送，与传统方法相比，分裂机液压锤联合采矿具有鲜明的特点：（1）安全性。分裂机液压锤的工作环境相对稳定，具有较强的可操控性，爆破产生的安全隐患小；（2）环保型。液压分裂机在工作过程中不会产生大的震动和噪音，其工作不会对周边环境产生影响，也不会对周边事物产生安全隐患，可以很好地保护环境；（3）经济性。液压分裂机的作业过程短，效率高，其本身的维护成本也比较低，在作业时不需要采取专门的安全措施，可以为企业节省更多资源；（4）可操作性。液压分裂机的操作方法简单易学，非常人性化；（5）精确性。液压分裂机下的爆破演示的分裂方向以及大小都可以通过液压分裂机预先确定，精确度高；（6）灵活性。液压分裂机虽然体积小、重量轻，但是其分裂力却很大，在很狭小的空间都能灵活使用，适用性强。5煤矿支护技术具体分析
5监督模式的建立
在锚网、金属拱形支架两种不同支护方案的作用下，对锚网实行数据检测工作，主要监测内容为巷道收敛变形速度、顶板离层检测，其中对参数进行监测的方式是十字布点方法，并对巷道的变形过程进行监测。以上两种方案具体支护的原理有一定区别，锚网支护技术在开始过程中巷道变形速度比较快；金属拱形支架支护在前期阶段中利用支护技术，对顶板实施木料插背工作，由于受力面积较小，导致变形速度较慢，但如果木料在完全被压实后，变形的速度就会比锚网支护变形速度快。
5．1对安装技术的探讨
（1）对于复杂地质的条件来说，金属拱形支架支护工作相对而言比较被动，它无法对围岩起到主动支护的作用，并且需要在围岩结构变形之后发挥支护阻力的作用。而锚网支护方案的应用，可以更好地对支护、顶板进行控制，锚网支护有着较强的优势，并且还具有主动加载围岩结构的能力，更好加固围岩结构保护，从而增强在巷道掘进中围岩的稳定性。同时，应该充分应用顶板的支撑能力，避免出现顶板分离的情况。
（2）在实施锚网支护的过程中，尽可能减少对工作面的影响。工作面在进入回采的过程中，应提前对锚杆螺母进行解除工作，然后把液压支架向前移动并实施支护工作，这项工作不会有过多时间上的消耗。而对于金属拱形支架支护的方案来说，一定要提前做好回收工作，在这项工作中包括很多步骤，例如材料的运输、回收等工作流程，在操作过程中可能出现滞留等待的情况，其中需要注意的环节是支柱支护技术，它直接影响着回采工作是否可以继续进行。两项方案相比较得出，锚网支护具有一定的优势。因此，在选择中可以优先考虑。
5．2安装质量的控制
利用锚网技术的特点，能够避免工作面事故问题的出现，因其支护技术的理念不同，对工作面的影响也各不相同，但在实际生活中，岩石结构
热喷涂技术早在几十年以前就已经出现。在这期间，热喷涂设备的研究与开发、工艺设计和喷涂材料的研制都得到迅猛发展，由早期的装饰、防护涂层，发展到功能性涂层；由单一涂层发展到系统工程，成为了一种独立的热加工工艺。热喷涂技术的基本特点是其涂具有层层层叠加的效果，其在水轮机叶片抗磨蚀技术中具有如下优点：（1）受零件的形状、尺寸、大小的限制很小或基本不受；（2）热喷涂操作简单，工艺成熟，效率高；（3）喷涂时基体温度低，喷涂大型部件时也不易变形；（4）能够改变普通材料的表面特性，使其获得特殊的表面机械性能；（5）涂层厚度测量方便，容易控制；（6）热喷涂技术成本低，经济效益可观。
热喷涂技术在制造复合材料及熔射成形方面具有独特优势[12-14]，尤其是等离子喷涂技术出现，更是解决了陶瓷等难熔材料的喷涂，受到广泛应用。目前，等离子弧喷涂技术已成为热喷涂技术中应用最广的一种方法。等离子喷涂采用的热源为等离子射流，具有温度高和速度快的显著特点，尤其是对于喷涂难熔金属、陶瓷和其他非金属碳化物等，其优势更加凸显，能够制备各种不同性能的涂层，如耐磨、耐热、绝缘等。采用喷涂技术制备含质量百分比为35%WC的镍基合金涂层，涂层应用于水轮机过流部件上时，抗浆料冲蚀能力达到NiCrSiB涂层的5倍以上。喷涂制备的镍基碳化钨涂层，应用到基体材质为45钢的水轮机叶片上，叶片的使用寿命提高了3~4倍。
5结论
分析高流速、高含沙量环境下水轮机过流部件的汽蚀、冲蚀磨损机理，减少磨损带来的发电机组的维修、检修和停机等问题，提出防护措施，解决水轮机组遭受的磨损、汽蚀及腐蚀等问题，延长水轮机使用寿命，对于提高其发电效率和增加经济创收具有重要意义。水轮机过流面抗磨蚀防护的方法很多，每种方法都有其固有的特点，国内外的研究人员一直在探索综合性好的表面防护涂层技术。表面新材料的开发和喷涂技术的创新将是未来的发展方向。
参考文献：
[1]曹永，宋文武，符杰等.泥沙颗粒在冲击式水轮机斗叶内壁面的冲蚀磨损研究[J].水力发电，2014，40（11）：75-78.
[2]于开泉.水力机械汽蚀磨损和防护.水机磨蚀论文集，1993：1~9.
[3]柳伟等.清水和含沙水中20SiMn和0Cr13Ni5Mo钢的汽蚀行为.金属学报，2001，37（2）：197~201.
[4]余江成等.河流泥沙颗粒特性对磨损影响的研究.水利水电技术，1999，30（11）：37~39.
[5]段生孝.我国水轮机汽蚀磨损破坏状况与对策.大电机技术，2001，2：56~60.
[6]FTCheng，PShi，HCMan.Cavitationerosionresistanceofheat-treatedNiTi[J].MaterialsScienceandEngineering，A339，2003：312-317.
[7]VSMoholkar，PSKumar，ABPandit.Hydrodynamiccavitationforsonochemicaleffects[J].UltrasonicsSonochemistry，1999，6：53-65.
[8]JAHawk，RDWilsonetc.Laboratoryabrasiveweartest：investigationoftestmethodsandalloycorrelation.Wear，1999，（225-229）：1031~1042.
[9]VHeuer，GWalter，IMHutchings.Astudyoftheerosivewearoffibrousceramiccomponentsbysolidparticleimpact.Wear，1999，（225-229）：493~501.
[10]KennethGBudinski.Resistancetoparticleabrasionofselectedplastics.Wear，1997，（203-204）：302~309.
[11]顾四行.我国水轮机泥沙磨损问题回顾[J].水机磨蚀，2001：20-30.
[12]NKahraman，BGulenc.Abrasivewearbehaviorofpowderflamesprayedcoatingsonsteelsubstrates[J].MaterialsandDesign，2002，23：721-725.
[13]PFauchais，GMontavon，MVardelle.Developmentsindirectcurrentplasmaspraying[J].Surface&CoatingsTechnology，2006，201：1908-1921.
[14]周亮，崔珊，张勇等.热喷涂金属陶瓷涂层摩擦磨损性能研究进展[J].材料导报，2015，（7）：15-19.
作者简介：
卢鹏程（1987.01—），男，贵州凤冈人，本科学历，助理工程师，主要从事水电站机械设备检修维护工作