煤巷快速掘進(jìn)施工技術(shù)探討

常永強(qiáng)

摘 要：在人們的生活中，煤炭是非常重要的一種資源，分布在我國的大部分地區(qū)，面積十分廣闊，煤炭資源較為豐富，同時(shí)中國人口相對(duì)較多，煤炭資源的需求量也相對(duì)較大。煤炭資源不僅會(huì)對(duì)人們的日常生活造成影響，也會(huì)對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成影響，現(xiàn)階段，大多數(shù)工業(yè)發(fā)展均需煤炭作為發(fā)展前提，因此對(duì)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的日常生活而言，改善煤礦開采技術(shù)是非常重要的。

關(guān)鍵詞：巷道；快速掘進(jìn)；施工技術(shù)

引言

煤炭長期以來是我國的主要能源，對(duì)煤炭資源的大量需求使得煤礦的機(jī)械化程度開采程度不斷的提高，井下巷道掘進(jìn)也發(fā)生了較為明顯的改變，從以前的單純減少巷道掘進(jìn)工程量變成多掘煤巷少掘巖巷的情況。根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國煤炭產(chǎn)量中約有95%的產(chǎn)量是井工開采，每年新掘進(jìn)的井下巷道工程量達(dá)到了15000KM以上，這是一個(gè)較為復(fù)雜的工程。在巷道的掘進(jìn)過程中受到很多不利因素的綜合制約，同時(shí)由于回采逐漸向深部轉(zhuǎn)移，巷道的支護(hù)難度日益增加。根據(jù)煤礦井下實(shí)際的情況，選擇適當(dāng)?shù)南锏谰蜻M(jìn)技術(shù)及支護(hù)方式對(duì)促進(jìn)巷道快速掘進(jìn)具有重要的意義。

1煤巷快速掘進(jìn)施工技術(shù)存在的問題

1.1掘進(jìn)施工工藝不合理

我國煤礦行業(yè)在發(fā)展的過程中，積累了大量的煤礦巷道掘進(jìn)施工的經(jīng)驗(yàn)，鉆爆法是目前主要的掘進(jìn)方法，效率較低，對(duì)巖體的影響也較大。巷道支護(hù)主要采用錨噴支護(hù)的方法，支護(hù)雖然有效單施工質(zhì)量較低。在采用鉆爆法進(jìn)行巷道掘進(jìn)的過程中，如果藥量沒有合理控制，或位置不當(dāng)，往往會(huì)早晨巷道的支護(hù)效果大大降低，而這也正是鉆爆法應(yīng)用的難點(diǎn)。

1.2安全支護(hù)技術(shù)不足

水體對(duì)煤礦巷道圍巖巖體的影響也應(yīng)予以考慮，巖體具有變形性、復(fù)雜性，一些煤層更是具有穩(wěn)定性和可靠性差等特點(diǎn)，這也極大地加大了掘進(jìn)工作和支護(hù)工作的難度。在巷道掘進(jìn)工程中，由于外在膨脹力的存在，巷道的位移和變形現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，而這種情況一旦嚴(yán)重就可能損壞煤礦巷道，在一些巖層較為松軟的巷道更是尤為明顯。另外一方面，巷道掘進(jìn)的速度如果過慢，或者沒有做好安全防護(hù)工作，就可能影響施工進(jìn)度目標(biāo)的完成。

1.3地質(zhì)構(gòu)造異常復(fù)雜

地形因素對(duì)煤礦巷道掘進(jìn)施工的影響是不容忽視的，通常會(huì)采用成熟的頂板支護(hù)技術(shù)，同時(shí)也要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)變化。煤礦周圍的地貌種類多變，一些地點(diǎn)的地質(zhì)條件較為穩(wěn)定，此處開展支護(hù)工作和掘進(jìn)施工，就可以適當(dāng)加快進(jìn)度。而在一些地質(zhì)條件較為復(fù)雜、疏松的地點(diǎn)，就需要控制掘進(jìn)的速度，并加大巷道的支護(hù)力度。

2簡(jiǎn)析煤礦快速掘進(jìn)的方式

2.1分析掘錨聯(lián)合機(jī)組掘進(jìn)方式

各國在工業(yè)革命以后，均加速了工業(yè)的發(fā)展，在工業(yè)發(fā)展市場(chǎng)中，煤炭的含量供不應(yīng)求，各國為了對(duì)這一情況進(jìn)行改善，都開始對(duì)煤礦開采技術(shù)進(jìn)行改善，當(dāng)時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)中，燃煤基本解決了工業(yè)生產(chǎn)的電力需求，所以，當(dāng)務(wù)之急是要解決煤炭短缺的問題，在英國和其他國家，開發(fā)了一種掘錨聯(lián)合機(jī)組掘進(jìn)技術(shù)，掘錨聯(lián)合機(jī)組掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用加速了煤礦的開采，對(duì)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了保障，與此同時(shí)，推動(dòng)了各國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前，掘錨聯(lián)合機(jī)組掘進(jìn)方式的發(fā)展較為成熟，并被廣泛應(yīng)用在各國煤礦開采中。

2.2分析懸臂式掘進(jìn)機(jī)方式

打開員工進(jìn)行挖掘的巷道主要采用的方式是懸臂式掘進(jìn)機(jī)。懸臂式掘進(jìn)機(jī)最早源自于歐洲的一些國家，采用懸臂式掘進(jìn)機(jī)方式進(jìn)行挖掘，其挖掘技術(shù)十分熟練，但是懸臂式掘進(jìn)機(jī)的挖掘速度比較慢，與現(xiàn)階段各國對(duì)煤炭發(fā)展的步伐需求無法相符合，目前，伴隨著各個(gè)國家的工業(yè)發(fā)展，人們的生活質(zhì)量得到了很大的提升，對(duì)煤的需求量日趨增加，懸臂式掘進(jìn)機(jī)方式挖掘巷道的速度相對(duì)較慢，阻礙了其煤礦開采的速度，加大了企業(yè)成本，所以慢慢被其他方式所取代。

2.3分析連續(xù)采煤機(jī)組+錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)方式

該技術(shù)最早源自于美國，伴隨著美國工業(yè)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，連續(xù)采煤機(jī)組錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，現(xiàn)階段相對(duì)較為成熟。該技術(shù)主要是在多個(gè)煤礦巷道進(jìn)行運(yùn)煤中被應(yīng)用，應(yīng)用連續(xù)采煤機(jī)組錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)技術(shù)不但加速了煤礦開采的速度，而且還降低了煤礦中瓦斯的含量，對(duì)員工的安全起到了很大的保障作用，但是，連續(xù)采煤機(jī)組錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用成本相對(duì)較高，現(xiàn)如今在各個(gè)國家煤礦開采中，連續(xù)采煤機(jī)組錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)技術(shù)比較適用。

3研究復(fù)雜地質(zhì)優(yōu)化煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的措施

3.1支護(hù)技術(shù)

支護(hù)技術(shù)隊(duì)巷道掘進(jìn)施工具有重要的意義，同時(shí)也是煤礦安全生產(chǎn)的重要前提。在研究巷道支護(hù)理論的同時(shí)，還要將煤礦支護(hù)技術(shù)在巷道掘進(jìn)施工中進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，通過實(shí)踐來證明技術(shù)的有效性。將研究實(shí)際情況作為基礎(chǔ)進(jìn)行煤礦巷道支護(hù)理論的研究，有助于理論對(duì)煤礦巖層實(shí)際情況的正確解讀和預(yù)測(cè)。煤礦巷道支護(hù)理論，是實(shí)際巷道支護(hù)工作的重要指導(dǎo)。像松動(dòng)圈支護(hù)理論、新奧法支護(hù)理論、圍巖強(qiáng)度強(qiáng)化理論等等，都是當(dāng)前煤礦巷道支護(hù)技術(shù)的常用理論。根據(jù)圍巖和支護(hù)工作的關(guān)系不同，煤礦巷道支護(hù)形式也有所不同，作用力和作用方向都是支護(hù)工作對(duì)圍巖的影響因素。當(dāng)前主要有四種常見的巷道支護(hù)形式：第一，圍巖外層存在支護(hù)力作用，像支架支護(hù)就是最典型的；第二，在圍巖的內(nèi)外層同時(shí)存在支護(hù)力作用，從而自內(nèi)而外形成對(duì)圍巖的整體支護(hù)，像錨桿支護(hù)就是這種支護(hù)方式；第三，圍巖力學(xué)性質(zhì)的改變，圍巖的強(qiáng)度可以通過改變巖體構(gòu)成進(jìn)行加強(qiáng)，像注漿加固方法就可以做到；第四，圍巖應(yīng)力狀態(tài)的改變，圍巖的強(qiáng)度會(huì)隨著受力狀態(tài)的改變而發(fā)生變化，可以控制應(yīng)力下降的區(qū)域。在這四種技術(shù)中，整體性的就屬錨桿支護(hù)技術(shù)，主要涉及了方案設(shè)計(jì)、地質(zhì)勘查、施工設(shè)備選擇以及作業(yè)質(zhì)量評(píng)估等工作。科學(xué)、嚴(yán)格的開展地質(zhì)勘查工作，結(jié)合周圍巖層的地貌、應(yīng)力等情況，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以支持支護(hù)設(shè)計(jì)。結(jié)合當(dāng)前收集到的數(shù)據(jù)信息，依據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)施工方法進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。同時(shí)，還要開展嚴(yán)格的質(zhì)量評(píng)估工作在錨桿支護(hù)工作我那成后，從而為支護(hù)工作的安全性提供更為完善的保障。

3.2掘進(jìn)工作面的通風(fēng)

在煤礦巷道掘進(jìn)施工過程中，巷道通風(fēng)是必要的工作，主要是為了降低地下的壓力值，從而降低巷道所承受的壓力，這對(duì)掘進(jìn)施工是十分重要的。通風(fēng)機(jī)是的那個(gè)錢煤礦巷道最為常用的通風(fēng)設(shè)備，安裝位置、風(fēng)筒、風(fēng)量是通風(fēng)機(jī)的選擇依據(jù)。同時(shí)還要在通風(fēng)機(jī)的選擇工作中，將掘進(jìn)施工的實(shí)際需求作為依據(jù)，對(duì)于通風(fēng)機(jī)風(fēng)量需求的確定，可以通過分析以往的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)來完成。當(dāng)前主要使用的通風(fēng)機(jī)類型是壓入式，也是市場(chǎng)中最為常見的。在安裝通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)備的過程中，需要考慮的主要因素之一就是風(fēng)壓。通常在距離巷道掘進(jìn)風(fēng)口較遠(yuǎn)的位置來安裝通風(fēng)機(jī)，此處空氣壓力低便于空氣的吸入。為了實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)充分的鼓風(fēng)，應(yīng)將其整體風(fēng)壓控制在巷道風(fēng)壓一下。同時(shí)，還要認(rèn)真考慮通風(fēng)機(jī)風(fēng)筒的長度，以及作業(yè)面距離通風(fēng)機(jī)的有效距離。選擇較大的風(fēng)筒直徑，可以對(duì)風(fēng)量予以保證，考慮有效通風(fēng)距離來設(shè)置風(fēng)筒長度可以滿足通風(fēng)長度的需求。另外，還要考慮氣流對(duì)風(fēng)筒口的影響，控制與巷道掘進(jìn)面之間的距離，如果距離過遠(yuǎn)會(huì)影響空氣的流通。

結(jié)語

綜上所述，在相對(duì)復(fù)雜的地理環(huán)境下，煤巷掘進(jìn)速度將對(duì)煤礦開采的效率和企業(yè)在煤炭開采過程中的經(jīng)濟(jì)效益造成直接影響，然而，我國目前的煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，仍存在較大差距。我國在提高快速掘進(jìn)技術(shù)方面還有很長的路要走。

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（作者單位：冀中能源邯礦集團(tuán)聚隆礦業(yè)有限公司生產(chǎn)準(zhǔn)備隊(duì)）