煤礦巷道快速掘進(jìn)及高效支護(hù)技術(shù)探討

賈曉鑫

摘要：巷道是實(shí)現(xiàn)井工開采的重要通道。隨著采煤工藝的發(fā)展，工作面的推進(jìn)速度越來越快，煤礦的產(chǎn)量也越來越高，與此同時采掘接替緊張的問題越來越突出。因此，實(shí)現(xiàn)煤礦巷道的快速掘進(jìn)對于保證煤礦的高產(chǎn)高效具有重要意義。本文結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際，分析了制約煤礦巷道快速掘進(jìn)的主要因素，并討論了相關(guān)的解決方案，指出高效的支護(hù)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)煤礦快速掘進(jìn)的重要途徑，可以為煤礦工程師提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：煤礦;巷道;掘進(jìn);支護(hù)

1 引言

煤炭是我國的主要能源，目前在我國一次能源中占著主體地位。保證煤炭資源的穩(wěn)定生產(chǎn)，對于我國經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)運(yùn)行是必要的。由于我國的煤炭資源埋深相對較深，目前多以井工開采為主。在井工開采時，巷道是實(shí)現(xiàn)煤礦開采的重要通道，起著運(yùn)輸通風(fēng)的作用。隨著采煤機(jī)械設(shè)備的發(fā)展，煤礦開采的效率越來越高，礦井的單產(chǎn)越來越大。由于工作面的推進(jìn)速度快，這就要求掘進(jìn)的速度要快。由于各種原因的限制，我國大部分煤礦都存在著采掘緊張的問題。提高煤礦巷道的掘進(jìn)速度是緩解采掘緊張問題的主要途徑。在掘進(jìn)過程中，不僅地質(zhì)因素對掘進(jìn)速度有影響，而且支護(hù)技術(shù)對掘進(jìn)速度也有影響。對于地質(zhì)條件影響，在設(shè)計(jì)時要盡量避免[1-2]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，支護(hù)技術(shù)是影響煤礦巷道快速掘進(jìn)的主要因素。本文首先介紹了影響巷道的掘進(jìn)速度的因素，然后分析了實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)的方法。

2 煤礦巷道掘進(jìn)速度影響因素分析

2.1 地質(zhì)構(gòu)造因素

在一些地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域，例如大量褶皺、斷層或火成巖侵入體等，不僅增加了掘進(jìn)的難度，而且容易引發(fā)煤礦安全事故。這些因素具體的有幾個方面，煤巖硬度、褶曲構(gòu)造、圍巖節(jié)理、瓦斯量、頂板和底板的穩(wěn)定性、涌水量標(biāo)準(zhǔn)等。隨著煤礦開采深度的增加，煤礦巷道的瓦斯涌出量增大，這對于巷道的掘進(jìn)是十分不利的。瓦斯涌出量的增加不僅會導(dǎo)致風(fēng)流中瓦斯超限，而且更為嚴(yán)重的會引起煤與瓦斯突出事故。因此，在巷道掘進(jìn)時，必須時刻關(guān)注著巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛?、涌水量以及頂板的完整性情況。

2.2 掘進(jìn)設(shè)備因素

煤礦巷道的掘進(jìn)是通過機(jī)械設(shè)備來完成的，先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備有助于巷道的快速掘進(jìn)。相比較西方發(fā)達(dá)國家而言，我國在重型掘進(jìn)設(shè)備方面的技術(shù)還是比較落后，主要體現(xiàn)在設(shè)備的自動化程度、集成化程度以及設(shè)備的可靠性。我國國產(chǎn)的掘進(jìn)設(shè)備在掘進(jìn)時設(shè)備故障率較高，對切割巖石所用的刀具磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重的影響了煤礦生產(chǎn)的掘進(jìn)速度。主要是由于我國煤礦設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，還未掌握一些掘進(jìn)設(shè)備的核心技術(shù)，導(dǎo)致在煤礦井下打眼、噴漿還未完全實(shí)現(xiàn)自動化。

由于掘進(jìn)設(shè)備的落后，導(dǎo)致新型的支護(hù)工藝無法與掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行配套。我國大多數(shù)煤礦企業(yè)目前采用的支護(hù)形式主要是復(fù)合支護(hù)或U型棚型支護(hù)。這種支護(hù)方式運(yùn)輸、通風(fēng)以及安裝方便，支護(hù)的強(qiáng)度也很高，但是在施工時難度大，很難適用于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域。

2.3 施工組織管理因素

為了實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的利益最大化，許多企業(yè)在進(jìn)行巷道施工時，忽略了科學(xué)施工以及許多重要的規(guī)范以及規(guī)定。制定的許多規(guī)范文件以及質(zhì)量監(jiān)督文件，在施工監(jiān)管過程中很難發(fā)揮有效地作用。這就導(dǎo)致了在巷道掘進(jìn)過程中，實(shí)施過程無法有效地按照工程計(jì)劃來實(shí)行，對煤礦的安全生產(chǎn)產(chǎn)生了一定的不良影響。此外，一些煤礦企業(yè)工作人員還沒有完全掌握煤礦巷道的掘進(jìn)新技術(shù)、新工藝和掘進(jìn)設(shè)備的性能情況，這些因素也對掘進(jìn)速度產(chǎn)生了不良影響。

3 提高煤礦巷道掘進(jìn)速度的方法

3.1 加強(qiáng)煤礦地質(zhì)勘探

對巷道掘進(jìn)區(qū)域采用先進(jìn)的探測技術(shù)對地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行全面的勘探，從而制定合理科學(xué)的施工方案。目前，煤礦常用的地質(zhì)勘測技術(shù)方法有鉆探法、物探法以及巷探法。在進(jìn)行地質(zhì)勘探時，應(yīng)該結(jié)合礦井的實(shí)際情況選擇合適的勘探方法?？碧降闹饕獌?nèi)容為掘進(jìn)頭前方的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況以及巖層的巖性等重要信息?？碧将@得的信息對巷道的安全快速掘進(jìn)具有重大幫助，可以預(yù)防誤揭煤層、預(yù)防煤與瓦斯突出以及突水事故的發(fā)生。因此，加強(qiáng)地質(zhì)勘探是加快巷道掘進(jìn)速度的必要方法。

3.2 采用先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備

在煤礦開采過程中，煤礦企業(yè)使用最多的設(shè)備是掘進(jìn)機(jī)。掘進(jìn)是煤礦生產(chǎn)連續(xù)的保證，因此煤礦企業(yè)要根據(jù)自身的地質(zhì)條件和工作環(huán)境選擇合適的掘進(jìn)機(jī)。為了保證掘進(jìn)機(jī)的長期連續(xù)穩(wěn)定的工作，對掘進(jìn)機(jī)要采取相應(yīng)的維護(hù)和保養(yǎng)措施。煤礦企業(yè)應(yīng)該立足長遠(yuǎn)，根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況，引進(jìn)先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備并進(jìn)行自主研發(fā)。在現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，改進(jìn)出滿足支護(hù)、掘進(jìn)并行作業(yè)的優(yōu)質(zhì)施工設(shè)備，進(jìn)而全面提升煤礦施工開采設(shè)備的性能水平。在掘進(jìn)時，要不斷的優(yōu)化掘進(jìn)和支護(hù)的工藝，只有這樣才能不斷的提高掘進(jìn)的速度，此外還應(yīng)該學(xué)習(xí)和引進(jìn)新技術(shù)新方法， 促進(jìn)煤礦巷道掘進(jìn)速度的提升。 例如在施工過程中推行“噴、錨、噴”工藝等。

3.3 采用中深孔爆破技術(shù)

目前，爆破技術(shù)是巖巷掘進(jìn)的重要方法，主要是通過打眼放炮的方法使巖石崩落進(jìn)行掘進(jìn)。煤礦企業(yè)應(yīng)該根據(jù)地質(zhì)狀況的不同，對爆破工藝的參數(shù)進(jìn)行研究，選擇合適的孔深、裝藥結(jié)構(gòu)等。在爆破工藝中，眼深、應(yīng)用掏槽方式、裝藥形式和炮眼角度等均影響爆破效果。 采用中深孔爆破技術(shù)能有效地提升掘進(jìn)的速度、提高一次巖石掘進(jìn)量、降低打眼的工作時間以及優(yōu)化了裝巖時間。因此，中孔爆破技術(shù)是一種可以推廣的巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)。

3.4 加強(qiáng)施工組織管理

在巷道掘進(jìn)施工過程中，掘進(jìn)工作面的工人較多。如果不能有效地進(jìn)行組織管理，將嚴(yán)重的影響掘進(jìn)作業(yè)。所以，煤礦企業(yè)應(yīng)該針對掘進(jìn)工藝，制定合理的工序，安排合適的人員。這樣不僅能提高掘進(jìn)的速度，還能保證工人的生命安全。最有效的方法是進(jìn)行平行作業(yè)，多個工序之間交叉進(jìn)行，例如支護(hù)和掘進(jìn)同時進(jìn)行，裝巖與鑿巖同進(jìn)行。合理選擇循環(huán)實(shí)踐方式，包括依據(jù)施工技術(shù)、設(shè)備和管理水平對各工序的施工時間、潛在能力仔細(xì)分析和預(yù)留計(jì)算。

4 高效支護(hù)技術(shù)的探討

安全有效的巷道支護(hù)是保證煤礦高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)。目前，對于大巷等服務(wù)年限較長的巷道，大多數(shù)采用的是錨網(wǎng)+鋼筋梯+錨索的錨桿聯(lián)合支護(hù)形式。而對于服務(wù)年限較短的回采巷道，大多采用錨桿支護(hù)。錨桿支護(hù)具有支護(hù)簡單、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)為廣大煤礦企業(yè)所關(guān)注。錨桿支護(hù)的應(yīng)用，將大幅度提高了回采巷道的掘進(jìn)速度，特別是掘錨一體機(jī)的出現(xiàn)（如圖1所示），更為巷道的快速掘進(jìn)提供了便利。巷道錨桿支護(hù)技術(shù)在煤巷支護(hù)領(lǐng)域取得了較好的效果和實(shí)際應(yīng)用。

目前錨桿參數(shù)的選取大多是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)得出來的，主要是以工程類比、巷道動態(tài)觀察等方法，并對支護(hù)的頂板進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況來調(diào)整后續(xù)支護(hù)的參數(shù)，從而使巷道的支護(hù)效果達(dá)到最佳狀態(tài)。工程實(shí)踐中，及時發(fā)現(xiàn)各種弱面和軟弱薄夾層的存在，并采取相應(yīng)的針對性加強(qiáng)支護(hù)措施是預(yù)防發(fā)生頂板事故的有效方法。

5 小結(jié)

采掘緊張依然是煤礦高產(chǎn)高效的障礙，隨著采煤技術(shù)的革新，這種問題將變得更加突出。如何提高煤礦的掘進(jìn)速度，依然是煤礦企業(yè)所要關(guān)注的問題。地質(zhì)構(gòu)造、掘進(jìn)設(shè)備以及組織管理等因素對巷道的掘進(jìn)產(chǎn)生著不可忽視的影響，如何協(xié)調(diào)這些因素的影響是個重要的課題。在未來發(fā)展中，要大力推廣錨桿支護(hù)技術(shù)，采用掘錨一體機(jī)來進(jìn)行巷道掘進(jìn)將能有效的提高巷道的掘進(jìn)速度。引進(jìn)發(fā)達(dá)國家先進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備和支護(hù)技術(shù)，保證施工環(huán)境安全而有序進(jìn)行，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益，解決我國國民經(jīng)濟(jì)快速增長對煤炭的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張峰.淺議影響煤礦巷道快速掘進(jìn)的因素[J].居舍，2018 （32）：185.

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