淺析煤礦煤巷大斷面快速掘進(jìn)技術(shù)

杜浩輝

摘 要：為了適應(yīng)現(xiàn)階段煤巷大斷面快速掘進(jìn)工作的要求，必須應(yīng)用綜合機(jī)械化掘進(jìn)方案，有效解決大斷面煤巷掘進(jìn)復(fù)雜的技術(shù)工作問題，實(shí)現(xiàn)大斷面煤巷掘進(jìn)機(jī)械化水平的提升。該文就煤礦煤巷大斷面快速掘進(jìn)的各個影響因素展開分析，通過對運(yùn)輸連續(xù)化、巷道圍巖應(yīng)力場等環(huán)節(jié)的分析，進(jìn)行各類支護(hù)參數(shù)與煤巷掘進(jìn)速度關(guān)系的對比應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了快速掘進(jìn)技術(shù)方案的優(yōu)化，確保掘進(jìn)切割環(huán)節(jié)、輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)等的高效化運(yùn)作。

關(guān)鍵詞：大斷面煤巷；快速掘進(jìn)技術(shù)；運(yùn)輸連續(xù)化；配置優(yōu)化

1 工程背景分析

（1）隨著科技的不斷發(fā)展，綜掘技術(shù)體系不斷健全，其實(shí)現(xiàn)了各類綜合性大斷面快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)模式的不斷發(fā)展，煤礦開采工程對綜掘自動化技術(shù)、掘進(jìn)成巷技術(shù)提出了更高的要求。這需要實(shí)現(xiàn)掘、支、運(yùn)等程序的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)體系的健全，實(shí)現(xiàn)整體工作效率的增強(qiáng)。在某些煤礦工程應(yīng)用場景中，其煤礦的整體施工環(huán)境比較復(fù)雜，比如有些區(qū)域存在超大斷面施工狀況，存在深埋高應(yīng)力的地質(zhì)條件，這不利于煤巷掘進(jìn)及支護(hù)工作的開展，受到這些因素的不理影響，大斷面煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)難以得到有效性應(yīng)用，為了解決煤礦區(qū)可持續(xù)運(yùn)作的發(fā)展要求，必須進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下大斷面煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，解決巷道快速掘進(jìn)的工作要求，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化掘進(jìn)環(huán)節(jié)及錨桿支護(hù)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，遵循安全性、經(jīng)濟(jì)性、效率性施工原則，解決巷道快速掘進(jìn)施工中的普遍問題，確保大斷面準(zhǔn)備巷道快速掘進(jìn)工作的可持續(xù)、高效化運(yùn)作。

（2）某煤礦工作面位于2號煤層，其厚道在3.60米至7.60米之間，平均厚度為5.16米。煤層的局部地區(qū)存在偽頂狀況，厚度在0.2米至0.5米之間，屬于炭質(zhì)泥巖。直接頂為粉砂巖，其平均厚度為1.12米。老頂為細(xì)中粒砂巖，底板為0.8米至1.1米的灰黑炭質(zhì)泥巖。老底屬于厚層狀細(xì)砂巖。在施工環(huán)節(jié)中，沿著2號煤層頂板展開掘進(jìn)施工，該工程的巷道斷面為矩形，寬度為5.5米，高度為4.2米，實(shí)現(xiàn)錨網(wǎng)索支護(hù)方法的使用，進(jìn)行了不同錨桿長度的使用，機(jī)械挖掘是其主要的掘進(jìn)方法，機(jī)械化裝載率在90%以上。

2 大斷面回采巷道快速掘進(jìn)的影響因素

（1）為了適應(yīng)復(fù)雜性地質(zhì)條件的工作要求，必須進(jìn)行大斷面煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)綜合性技術(shù)集成系統(tǒng)的應(yīng)用，針對工作中的常見問題展開分析，實(shí)現(xiàn)煤巷綜合掘進(jìn)效率的增強(qiáng)，進(jìn)行煤層平均抗壓強(qiáng)度的提升。該工程的媒體比較松軟，其節(jié)理裂縫比較發(fā)育，在掘進(jìn)過程中，容易出現(xiàn)冒頂片幫狀況，其整體支護(hù)難度比較高，不利于掘進(jìn)工作的正常性開展。整體來看，煤層呈現(xiàn)出松散破碎的狀況，其控頂自穩(wěn)時間比較短，在掘進(jìn)環(huán)節(jié)中，容易出現(xiàn)失穩(wěn)定冒落狀況，煤層直接底為灰黑炭質(zhì)泥巖，其整體圍巖條件比較差，不利于提升掘進(jìn)的速度及安全性。

（2）為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)時間長短的有效控制，必須進(jìn)行設(shè)備配套性的優(yōu)化。在傳統(tǒng)的煤巷綜掘施工中，掘進(jìn)機(jī)是常見的應(yīng)用設(shè)備，其對于軟弱底板的適應(yīng)性比較低，容易出現(xiàn)機(jī)底下陷的狀況，這不利于滿足實(shí)際綜掘工作的開展，在支護(hù)錨桿鉆機(jī)應(yīng)用過程中，由于人工的頻繁移動，其需要花費(fèi)大量的輔助作業(yè)時間，整體支護(hù)效率比較低，不能實(shí)現(xiàn)進(jìn)尺水平的有效性提升。通過對該煤礦工作狀況的測算分析，在煤巷綜掘過程中，支護(hù)工序時間占據(jù)了煤巷工程的絕大部分時間，為了實(shí)現(xiàn)煤巷綜掘效率的提升，必須進(jìn)行支護(hù)速度的控制，實(shí)現(xiàn)工程整體工作效率的增強(qiáng)。

整體來看，該煤礦的兩幫及巷道頂板的加固強(qiáng)度富余量比較大，底板缺乏有效性的支護(hù)強(qiáng)度，其挖底出碴的整體工作量比較大，錨固底板施工存在較大的施工問題，從而不利于底板支護(hù)工作的正常開展，由于缺乏有效的支護(hù)強(qiáng)度，導(dǎo)致其底鼓量的增大，不利于巷道掘進(jìn)速度的提升，不利于提升支護(hù)模塊的整體安全性。

在巷道綜掘施工實(shí)踐中，巷道施工技術(shù)因素、施工組織因素等是影響其綜掘效率的常見因素，為了提升綜合機(jī)械化掘進(jìn)效率，必須進(jìn)行單體錨桿鉆機(jī)設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)設(shè)備、膠帶輸送機(jī)設(shè)備等的綜合性應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部各個施工程序的協(xié)調(diào)，進(jìn)行割煤環(huán)節(jié)、出煤環(huán)節(jié)、單體錨桿機(jī)工作環(huán)節(jié)、鉆孔環(huán)節(jié)、安裝環(huán)節(jié)等的協(xié)調(diào)，進(jìn)行綜合掘進(jìn)機(jī)循環(huán)工作模塊的優(yōu)化，受到錨桿支護(hù)基礎(chǔ)、掘進(jìn)機(jī)割煤等條件的影響，平行作業(yè)程序難以得到有效運(yùn)行，這不利于掘錨一體化工作的開展，不能實(shí)現(xiàn)作業(yè)循環(huán)時間的有效控制，其頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)定性比較差，錨桿間排距比較小，如果不能進(jìn)行循環(huán)作業(yè)方案的優(yōu)化，就不能實(shí)現(xiàn)各個巷道掘進(jìn)工序的協(xié)調(diào)。

3 大斷面煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)

（1）整體來看，煤礦掘進(jìn)工程體系具備復(fù)雜性的特點(diǎn)，其工作流程亦是一個復(fù)雜性、動態(tài)化的進(jìn)程，為了解決實(shí)際問題，必須進(jìn)行快速掘進(jìn)方案的應(yīng)用，進(jìn)行掘進(jìn)技術(shù)及支護(hù)設(shè)備的優(yōu)化應(yīng)用，提升煤巷掘進(jìn)工作的整體效率，在工作面施工中，進(jìn)行相應(yīng)型號煤巷掘進(jìn)機(jī)的使用，確保其良好的切割能力，能夠適應(yīng)復(fù)雜性圍巖條件的工作要求。

這需要進(jìn)行優(yōu)化風(fēng)動式錨桿鉆機(jī)設(shè)備的應(yīng)用，提升掘進(jìn)工作面的整體打眼效率，提升其整體支護(hù)效益，這需要引起相關(guān)錨桿鉆機(jī)工作人員的重視，實(shí)現(xiàn)錨桿鉆機(jī)設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)設(shè)備的良好應(yīng)用，進(jìn)行掘進(jìn)系統(tǒng)不同模塊工作原理的分析，針對煤層的實(shí)際工作狀況，進(jìn)行工作方案的合理性選擇，實(shí)現(xiàn)機(jī)械整體效率的增強(qiáng)，避免因?yàn)樵O(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率低而導(dǎo)致的一系列施工掘進(jìn)問題。

在支護(hù)工作環(huán)節(jié)中，通過對支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化，有利于實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)形式的優(yōu)化，這需要根據(jù)不同的地質(zhì)狀況，進(jìn)行巷道支護(hù)參數(shù)的分析，提升其掘進(jìn)施工的整體效益，這需要結(jié)合各個工作面的實(shí)際工作狀況，進(jìn)行錨桿支護(hù)參數(shù)的優(yōu)化。這需要進(jìn)行錨桿錨索聯(lián)合支護(hù)方法的應(yīng)用，根據(jù)圍巖特征進(jìn)行支護(hù)密度的變更，實(shí)現(xiàn)錨桿間排距的增大，實(shí)現(xiàn)其整體支護(hù)方案的優(yōu)化，提升其掘進(jìn)工程的整體效益。這也需要進(jìn)行樹脂錨固劑膠凝時間的控制，進(jìn)行錨孔裝藥量的控制，實(shí)現(xiàn)工程整體支護(hù)效益的增強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)支護(hù)工程方案的優(yōu)化，促進(jìn)煤礦煤巷大斷面快速掘進(jìn)工作的穩(wěn)定性運(yùn)作。

（2）為了達(dá)到上述目標(biāo)，還需要對輔助運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，提升煤巷快速掘進(jìn)工作的效益，進(jìn)行單位時間內(nèi)支護(hù)材料運(yùn)輸環(huán)節(jié)的優(yōu)化，在掘進(jìn)模塊中，進(jìn)行破頂?shù)拙蜻M(jìn)現(xiàn)象的控制，在工作面煤巷掘進(jìn)環(huán)節(jié)中，需要做好輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的改造性工作，進(jìn)行輔助運(yùn)輸設(shè)備的更替，進(jìn)行新型膠帶輸送機(jī)設(shè)備的使用，做好膠帶輸送機(jī)的技術(shù)改造工作。這就需要進(jìn)行掘、支、運(yùn)、配置模塊的優(yōu)化，進(jìn)行錨桿的有效性安裝，進(jìn)行優(yōu)化錨桿鉆機(jī)打孔模式的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)各個施工工序的協(xié)調(diào)，避免錨桿出現(xiàn)安裝不平衡的狀況，進(jìn)行錨桿施工時間的有效控制，優(yōu)化成巷速度。

通過對部分工序平行作業(yè)的開展，有利于降低輔助工序的工作時間，確保各個輔助工序的協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)交接班環(huán)節(jié)、管線延長環(huán)節(jié)、軌道鋪設(shè)環(huán)節(jié)、通風(fēng)環(huán)節(jié)等的協(xié)調(diào)，滿足快速掘進(jìn)工作的要求，確保各個采掘工序的協(xié)調(diào)發(fā)展。

4 結(jié)束語

煤巷大斷面快速掘進(jìn)技術(shù)具備很強(qiáng)的工作綜合性，通過對掘進(jìn)割煤環(huán)節(jié)、支護(hù)參數(shù)環(huán)節(jié)、輔助運(yùn)輸環(huán)節(jié)等的協(xié)調(diào)，有利于提升復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的煤巷整體施工效益。

參考文獻(xiàn)

[1]肖同強(qiáng)，柏建彪，李磊，等.6m大循環(huán)進(jìn)尺煤巷快速掘進(jìn)圍巖控制技術(shù)[J].煤礦安全，2011（04）.

[2]別小飛，張帥.沖擊地壓礦井大斷面復(fù)合支護(hù)巷道快速掘進(jìn)技術(shù)[J].煤礦安全，2010（04）.

[3]趙學(xué)社.煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007（04）.