煤礦巷道快速掘進中支護工藝研究

趙鵬

摘要：相較于煤礦硬巖巷道支護，煤礦軟巖巷道掘進支護難度明顯更高，由此對煤礦相關(guān)施工提出了尤為嚴苛的要求。煤礦軟巖巷道是煤礦生產(chǎn)開采中時常要面對的一大重要問題。因煤礦軟巖巷道所處地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，其掘進支護技術(shù)很大程度上影響著煤礦生產(chǎn)開采的順利進行。隨著近年來煤礦開采深度的不斷加深，煤礦軟巖巷道亦越來越多?，F(xiàn)階段，因煤礦軟巖巷道掘進支護不利使眾多煤礦企業(yè)遭受了極大的人身財產(chǎn)損失，導(dǎo)致煤礦生產(chǎn)開采面臨無法發(fā)展的困境。由此可見，對煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)開展研究，有著十分重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：巷道；快速掘進；方法

我國煤巷常見種快速掘進技術(shù)，逐一分析其工作原理、應(yīng)用局限及發(fā)展前景，最后研究探討了影響煤巷快速掘進的制約因素，并提出針對性解決措施。

引言

一、煤巷快速掘進技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

（一）連續(xù)采煤機與獨立錨桿鉆車配套進行多巷掘進

在此工藝中，掘進作業(yè)主要靠采煤機完成，支護作業(yè)主要由錨桿鉆車完成，兩者不斷交替施工掘進巷道。在實施掘進作業(yè)時，采煤機把初始巷道掘進任務(wù)完成后，為使采煤機連續(xù)作用，采煤機需向下一巷道轉(zhuǎn)移繼續(xù)掘進，這時，所用錨桿鉆車應(yīng)進入初始巷道實施支護。由于該工藝需采煤機與錨桿鉆車交替施工，因此存在一定局限性：①掘進巷道應(yīng)為多巷道；②需在巷道間反復(fù)調(diào)動采煤機，必然會影響采煤機實際工作效率；③采煤機截深以及支護頂板穩(wěn)定性兩者都會限制此工藝，該工藝適用面窄；④巷道多，需投資成本高，難維護。

（二）掘錨機組掘進工藝

將采煤機與錨桿鉆機組裝成一體，組成掘錨機組，這樣，僅用一臺設(shè)備就能獨立完成采掘工作。該工藝實現(xiàn)了掘進和支護的一體化，可以單巷連續(xù)快速掘進，加上落煤、裝煤及支護的同時推進，較大提高了掘進速度。但這種工藝也有其局限性：①機組結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組裝困難、程序繁瑣、價格昂貴；②機組隔振效果差，對于較硬煤層，當落煤產(chǎn)生較大振動時，其錨桿鉆機的支護效果將受到較大影響；③掘進時頂板與上層煤巖之間要保持1.6m～2m的距離，因此，該工藝對頂板的穩(wěn)定性提出了更高要求。

二、煤礦軟巖巷道掘進支護技術(shù)

（一）煤礦軟巖巷道支護技術(shù)

在煤礦軟巖巷道掘進支護施工期間，一般施工過程可劃分成初次支護、二次支護及地板支護管理，務(wù)必要切實依據(jù)支護施工標準開展操作，對巖層受力因素開展全面系統(tǒng)分析，依托提升巖層強度、承載能力，增強支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為巷道強度提供切實保障?，F(xiàn)階段，煤礦巷道掘進支護施工大多選取的支護技術(shù)包括有錨網(wǎng)噴支護技術(shù)、錨桿聯(lián)合支護技術(shù)。其中，錨網(wǎng)噴支護技術(shù)在施工期間可與圍巖開展密切相連，進一步防止圍巖引發(fā)潮解、風(fēng)化情況，且有助于提升圍巖強度；與此同時，噴網(wǎng)中的鋼筋網(wǎng)可促使噴網(wǎng)獲取極佳的柔韌性，新一步防止圍巖出現(xiàn)多處裂縫，確保巖體整體性；此外，實踐應(yīng)用中的U型鋼錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護技術(shù)、砌碹技術(shù)，具備高緊密性、及時有效等特征。錨注支護技術(shù)大多應(yīng)用于已挖掘完畢的圍巖開展噴漿封閉處理，防止圍巖出現(xiàn)變形、風(fēng)化，通過將注漿錨桿注入圍巖中，開展注漿加固施工，可實現(xiàn)對圍巖結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，進一步提升圍巖抗壓強度、承載能力。在煤礦軟巖巷道掘進施工過程中，一般會結(jié)合巷道巖層實際情況開展針對的支護系統(tǒng)布置，就好比，高應(yīng)力軟巖巷道可選取強力錨桿組合支護系統(tǒng)，低強度高膨脹性軟巖可選取錨噴支護結(jié)合混凝土整體碹符合支護系統(tǒng)，易破碎軟巖可選取錨注一體化支護系統(tǒng)等，煤礦軟巖巷道中，各巷道分段可設(shè)置不同的支護體系。

（二）不斷優(yōu)化施工方法與施工工藝

多年來煤礦安全生產(chǎn)的實踐證明：每一個煤炭企業(yè)僅靠較為完善的“常規(guī)”的施工工藝是不能提高掘進速度的，煤礦企業(yè)只有依據(jù)自身礦區(qū)的實際狀況，大力運用科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新改革，逐步優(yōu)化施工方法與施工工藝，才能更好的推進巷道的掘進速度，譬如中深孔爆破，深孔爆破等相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新，大力推行巖巷“噴、錨、噴”施工工藝等措施優(yōu)化施工工。

（三）大斷面煤巷下連續(xù)采煤機的高效掘進

在掘進大斷面煤巷時，應(yīng)用最多的掘進技術(shù)為連續(xù)采煤機快速掘進。由于連續(xù)采煤機可實現(xiàn)自身獨立采掘、裝載煤炭，并且可同時推進掘進作業(yè)與支護作業(yè)，其實際掘進效率與其他掘進方式相比相對較高，借助它可有效提高煤巷綜掘能力。在掘進巷道的過程中，鉆車與采煤機可交錯施工，當利用采煤機采掘與裝運煤炭時，可用鉆車來支護回風(fēng)巷中的巷道頂板；當采煤機進行完一次采掘后，應(yīng)讓鉆車與采煤機進行位置互換，使兩者平行施工。應(yīng)用該技術(shù)采煤巖必須滿足相關(guān)要求，并且所掘進工作面應(yīng)為多巷道。

（四）掘錨機組一體化掘進技術(shù)

掘錨機組一體化掘進技術(shù)是一種新型技術(shù)，主要依托于連續(xù)采煤機或者是懸臂式掘進機，在兩者之上組合支護設(shè)備，實現(xiàn)了掘進與支護的同時進行。目前常用的新型機組有兩種：一種是以連續(xù)采煤機為基礎(chǔ)的掘錨機組；另一種是懸臂式掘進機機載錨桿機的掘錨機。對以連續(xù)采煤機為基礎(chǔ)的掘錨機組來說，目前國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的機組主要有兩種型號，一是ABM20型掘錨機組，它實現(xiàn)了掘錨的同時工作，即煤炭的截割和頂板的支護基本是同時進行的，截割部和輸送部先向前移動，同時，錨桿機向頂板打眼進行錨桿的安裝完成支護工作；二是12CM15-15DDVG型掘錨機組，在這種機組的作業(yè)過程中，先進行掘進作業(yè)，待留出一定空間后，錨桿鉆機進行支護。懸臂式掘進機機載錨桿鉆機掘進工藝是由我國主導(dǎo)研發(fā)的，由于傳統(tǒng)工藝在巷道掘進作業(yè)進行時，掘進作業(yè)與支護作業(yè)之間無法實現(xiàn)順暢的相互促進，特別是在錨桿支護得到普遍應(yīng)用之后，支護作業(yè)相比于掘進作業(yè)的比重大幅增加，大大激化了兩者之間的沖突。因此，為解決這一沖突，國內(nèi)研究人員在多次試驗之后，制造出了同AM-50和S100型兩種掘進機配套作業(yè)吻合程度相對較好的機載鉆機，但由于錨桿鉆機配置工藝的復(fù)雜性和局限性，該工藝還有很大的改進空間。

結(jié)語

綜上，巷道掘進生產(chǎn)對煤礦企業(yè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其掘進速度與礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、掘進設(shè)備、施工工藝、施工組織管理以及員工的整體素質(zhì)有關(guān)，煤礦采掘企業(yè)要想提高巷道的掘進速度，必須大力應(yīng)用超前地質(zhì)探測技術(shù)、不斷對掘進設(shè)備進行革新、大力優(yōu)化施工方法和施工工藝，同時加強勞動組織管理與施工組織管理，充分調(diào)動職工的工作熱情，才能使巖巷的快速掘進水平不斷推進，解決我國經(jīng)濟的快速增長對煤炭大力需求。

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