礦井工作面巷道綜掘效率影響因素分析

賈　岳

（西山煤電股份有限公司西曲礦，山西　古交　030200）

礦井工作面巷道綜掘效率影響因素分析

賈岳

（西山煤電股份有限公司西曲礦，山西古交030200）

摘要以開元礦的綜掘現(xiàn)場條件為研究對象，從地質(zhì)條件、支護(hù)參數(shù)、掘進(jìn)設(shè)備的選擇、施工管理與工藝等方面出發(fā)，分析了各因素對掘進(jìn)效率的影響，得出必須正確掌握影響掘進(jìn)效率的主要因素，科學(xué)組織生產(chǎn)才能有效提高綜掘效率，可為巷道綜掘工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞地質(zhì)條件；支護(hù)參數(shù)；掘進(jìn)設(shè)備；施工管理；綜掘效率

巷道綜掘影響因素很多，一方面與礦井采用設(shè)備的性能及特點有關(guān)，另一方面與生產(chǎn)步驟的劃分及采用的工藝也有很大關(guān)系。因此，提高綜掘效率的關(guān)鍵是正確識別影響巷道綜掘的主要因素，然后采用科學(xué)合理的方法解決。

1　地質(zhì)條件的影響

開元礦綜放工作面開采過程中，采用三維地震勘探技術(shù)，較準(zhǔn)確地掌握了礦區(qū)范圍內(nèi)的煤層變化與地質(zhì)構(gòu)造概況。

影響綜掘工作面掘進(jìn)效率的地質(zhì)條件因素是多方面的，如煤層傾角、力學(xué)特征、褶曲構(gòu)造、透水性等。

1）煤層傾角。開元礦以傾斜煤層為主，煤層厚度15～22 m，傾角24°～43°，且以中間緩兩側(cè)陡分布，是國內(nèi)常見的大傾角厚煤層，因煤層傾角大，致使巖石層理面與自重所成的夾角較小，重力沿層理方向的分力增大，錨固力降低，支護(hù)難度增大，明顯影響了綜掘效率［1］。

2）煤層物理力學(xué)特征。開元礦煤質(zhì)為黑色、條帶狀結(jié)構(gòu)、瀝青光澤，并含有一定量的黃鐵礦，為中硬煤層。

煤層的節(jié)理裂隙比較發(fā)育，強(qiáng)度低，煤體松軟。工作面掘進(jìn)至此層時，將造成圍巖性質(zhì)變差，而且易發(fā)生冒頂事故，增加支護(hù)難度，影響支護(hù)效率。

3）煤層深度。開元礦開采的煤層為4層，煤層厚度為9．5～18．5 m，開采深度為260～380 m，隨著工作面向深部掘進(jìn)，巷道地壓增大，不可避免地產(chǎn)生煤爆事故，對割煤產(chǎn)生影響。

4）褶曲構(gòu)造。煤層受構(gòu)造應(yīng)力的影響，會在不同部位產(chǎn)生斷層、裂紋，特別是在褶曲軸部更易發(fā)生，致使掘進(jìn)中支護(hù)困難，易發(fā)生片幫與冒頂事故［2］。

5）瓦斯分布。瓦斯的濃度經(jīng)常制約著礦井的開采，即使處于低瓦斯礦井，也應(yīng)引起足夠重視，在斷層等部位易聚集瓦斯，影響掘進(jìn)效率。

6）斷層。礦井開采中經(jīng)常會遇到斷層，一些較大的斷層在勘探階段便可查明，但在實際中，高度小于5 m的小斷層在掘進(jìn)準(zhǔn)備階段較難預(yù)料，是目前礦井開采不可避免的地質(zhì)因素，應(yīng)引起重視。

7）煤巖層含水性及透水性。煤層中夾雜的含水層，由于受到采動與裂隙的影響，致使地下水滲透進(jìn)巷道，給運輸系統(tǒng)帶來隱患。因此，必須設(shè)置排水系統(tǒng)保證生產(chǎn)安全。因含水層的影響，導(dǎo)致巷道底板松軟、膨脹，使得掘進(jìn)機(jī)下陷，無法行走，影響綜掘效率。

2　支護(hù)參數(shù)的影響

為保證快速、安全掘進(jìn)，必須針對不同的地質(zhì)條件合理選擇支護(hù)參數(shù)及支護(hù)形式，采用合理的錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)參數(shù)不僅可以降低錨桿索支護(hù)密度，而且可以確保支護(hù)安全及支護(hù)質(zhì)量，提高煤巷掘進(jìn)速度。

圍巖強(qiáng)度是否在錨桿作用下得到強(qiáng)化，與錨桿強(qiáng)度有關(guān)，利用高強(qiáng)度錨桿支護(hù)巷道，在確定各項參數(shù)時，應(yīng)考慮圍巖特性與錨桿自身強(qiáng)度。

3　掘進(jìn)設(shè)備的影響

在礦井掘進(jìn)施工過程中，采用的掘進(jìn)設(shè)備及其輔助設(shè)備決定了特定礦井的施工方法。

1）掘進(jìn)機(jī)及作業(yè)工序。開元礦采用的是懸臂式掘進(jìn)機(jī)配合單體錨桿鉆機(jī)的作業(yè)方式，其施工步驟為：首先，掘進(jìn)機(jī)在割煤并運出煤后，后移3 m左右；其次，人工將單體錨桿機(jī)挪至工作面；最后，接通必要管路并啟動錨桿機(jī)進(jìn)行鉆孔與安裝。

上述方式存在兩個缺點：a）支護(hù)時間太長，掘進(jìn)與支護(hù)不能同時作業(yè)。b）綜掘機(jī)頻繁進(jìn)退，錨桿機(jī)頻繁人工移動，導(dǎo)致輔助作業(yè)周期長，勞動強(qiáng)度高，掘進(jìn)效率低［3］。

2）錨桿鉆機(jī)。根據(jù)現(xiàn)場情況，開元礦采用的風(fēng)動錨桿鉆機(jī)扭矩與推力不夠，加上鉆具可靠性低，卡腿現(xiàn)象時常發(fā)生，嚴(yán)重影響支護(hù)進(jìn)度，并帶來安全隱患，影響掘進(jìn)效率［4］。

3）輔助運輸系統(tǒng)。輔助運輸問題伴隨著巷道采用錨桿支護(hù)得到一定的緩解，但是開掘速度的提高使支護(hù)材料的運輸量也跟著增多，膠帶輸送機(jī)架設(shè)、水管、軌道、潤滑油等物品的運輸量也會明顯增大?？梢?，巷道綜掘效率跟輔助運輸系統(tǒng)也有很大關(guān)聯(lián)。

4）設(shè)備維護(hù)。通常情況下，一個工作面需配置3臺錨桿機(jī)，兩用一備。應(yīng)落實準(zhǔn)備工作，保證風(fēng)、水管路暢通，避免影響綜掘效率。所以，應(yīng)加大檢修與準(zhǔn)備力度，在施工初期，應(yīng)備置足夠器具，確保施工進(jìn)度不受設(shè)備短缺的影響。

4　施工工藝與管理的影響

4．1施工工藝

施工工藝對巷道的掘進(jìn)效率也有很大影響。開元礦目前采用的綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝是懸臂式掘進(jìn)機(jī)配合單體錨桿鉆機(jī)，后配膠帶式裝載機(jī)與輸送機(jī)，一般采用一掘一支的循環(huán)作業(yè)方式。

其工藝流程為：

掘進(jìn)機(jī)割煤、出煤→退機(jī)組→打頂眼安裝頂錨桿、打幫眼安裝幫錨桿→進(jìn)機(jī)組→安裝錨索→滯后10 m噴射混凝土。

根據(jù)實際情況，發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)割煤這一工序通常需要0．5 h左右，明顯影響掘進(jìn)效率。

在打頂眼安裝頂錨桿流程中，所有錨桿都要經(jīng)過鉆孔、鋪網(wǎng)、上藥卷、上托板、上鋼托板、注錨桿、預(yù)緊等工序。從打眼到安裝好1根錨桿持續(xù)較長時間。再加上錨桿數(shù)量多，打眼周期長，上托板與螺母并預(yù)緊效率低，這樣便造成支護(hù)時間過長，需要近1 h?？梢?，這種安裝工藝落后，工序繁多，嚴(yán)重影響綜掘效率。

4．2施工管理

對于開元礦，要在現(xiàn)有條件下提高掘進(jìn)效率，必須完善并細(xì)化各種規(guī)章制度，利用科學(xué)的方式組織生產(chǎn)，并努力提高職工的技術(shù)水平。

通過制定獎罰分明的制度、科學(xué)合理的激勵機(jī)制，提高職工隊伍的水平，做到制度管理人，才能落實各項掘進(jìn)工作，保持綜掘隊伍的積極性，有效提高巷道綜掘效率。

1）綜掘隊伍的現(xiàn)狀。

開元礦目前綜掘隊伍技術(shù)相對落后，區(qū)、隊管理職責(zé)模糊，綜掘隊職工組成相對復(fù)雜，學(xué)歷以高中為主，綜合機(jī)械化掘進(jìn)的施工經(jīng)驗不足，大部分職工缺少必要的專業(yè)知識，從業(yè)人員素質(zhì)不高，對機(jī)器、設(shè)備的性能掌握不夠，設(shè)備出現(xiàn)故障時不能及時進(jìn)行維修，造成工期延誤，現(xiàn)場實際操作不能按設(shè)計要求進(jìn)行，施工質(zhì)量差，這些都制約著巷道綜掘效率。

2）施工質(zhì)量現(xiàn)狀。

現(xiàn)場管理人員施工要求責(zé)任不到位，出現(xiàn)錨桿安裝質(zhì)量差，間排距不均勻等現(xiàn)象，造成支護(hù)材料與時間的浪費，降低綜掘工作面工作效率。

3）勞動組織管理。

勞動組織必須與合理的激勵機(jī)制緊密結(jié)合，充分調(diào)動工人的勞動積極性，使得各工種互相協(xié)作，消除各工種間工作量不均衡，減少和避免相互影響，縮短循環(huán)時間。

同時，工程質(zhì)量、材料消耗與施工安全要與工資指標(biāo)掛鉤，保證質(zhì)量、保證安全是巷道高效掘進(jìn)的前提。

因此，如何在現(xiàn)有條件下，采用科學(xué)的管理方法，合理地增加投入以提高煤巷綜掘效率是關(guān)鍵。

5　結(jié)　語

通過以上分析可知，開元礦因煤層埋藏深、傾角大、節(jié)理裂隙發(fā)育、煤層夾層松軟、采區(qū)設(shè)計已成形等不可改變的因素存在，制約了煤巷的掘進(jìn)效率［5］。因此，必須重新制定合理的制度，保持綜掘隊伍的積極性，落實各項掘進(jìn)工作，才能有效提高綜掘效率。

參考文獻(xiàn)

［1］尹光志，鮮學(xué)福．大傾角煤層開采巖移基本規(guī)律的研究［J］．巖土工程學(xué)報，2001，21（4）：450－453．

［2］凌賢長，蔡德所．巖體力學(xué)［M］．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002：75－78．

［3］任葆銳，工虹．煤及半煤巖巷道掘進(jìn)設(shè)備技術(shù)發(fā)展概況與思考［J］．煤礦機(jī)電，2000（5）：63－66．

［4］陳培華，安樹峰．大傾角大采深高應(yīng)力區(qū)煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)［J］．礦山壓力與頂板管理，2005（01）：66－67．

［5］索永錄，趙峰．影響王家山礦錨網(wǎng)支護(hù)煤巷掘進(jìn)速度的因素分析［J］．煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，36（3）：27－30．

中圖分類號：TD26－9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672－0652（2014）01－0054－03

收稿日期：2013－12－13

作者簡介：賈岳（1972—），男，山西河曲人，1995年畢業(yè)于陽泉煤炭?？茖W(xué)校，工程師，主要從事煤礦開采管理方面的工作（E－mail）zhudianrui110＠163．com

Analysis on Influence Factors of Mechanized Excavation Efficiency in Coal Mine Working Face Roadway

Jia Yue

AbstractTakes the mechanized excavation condition on the spot of Kaiyuan coal mine as the research object，from the aspects such as geological conditions，support parameter，choice of excavating equipment，construction management and technology and others analyzes the various factors of affecting the drivage efficiency．It showed that mastering the main factors affect the drivage efficiency correctly and organizing production scientifically can improve the mechanized excavation efficiency effectively．It can provide a reference for roadway mechanized excavation．

Key wordsGeological conditions；Support parameter；Excavating equipment；Construction management； Mechanized excavation efficiency