談采礦工程采空區(qū)巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)

苗建軍

【摘 要】本文以陽煤一礦為研究對(duì)象，對(duì)該礦巷道掘進(jìn)支護(hù)方式進(jìn)行臨時(shí)和永久性支護(hù)設(shè)計(jì)，針對(duì)巷道中關(guān)鍵設(shè)備及施工過程進(jìn)行研究分析。實(shí)踐表明：設(shè)計(jì)的巷道支護(hù)達(dá)到預(yù)期效果，為礦井的安全作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】煤礦;巷道;掘進(jìn);研究

1.當(dāng)前煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

大型煤礦依據(jù)地質(zhì)勘探及煤層分布位置進(jìn)行礦井開采技術(shù)設(shè)計(jì)，巷道掘進(jìn)效率直接影響到煤炭開采質(zhì)量，當(dāng)前我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀如下：（1）現(xiàn)階段主要采用的巷道掘進(jìn)技術(shù)為綜合機(jī)械化技術(shù)，該技術(shù)涉及懸臂式掘進(jìn)技術(shù)和單機(jī)錨桿鉆機(jī)技術(shù)兩類。綜合機(jī)械化技術(shù)普遍用于煤礦開采中。（2）我國(guó)吸收國(guó)外技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，自主開發(fā)的掘進(jìn)技術(shù)取得諸多成就，以小功率掘進(jìn)機(jī)為主，該機(jī)性能可靠、適用性強(qiáng)。

2.當(dāng)前煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)存在的主要問題

針對(duì)煤礦掘進(jìn)技術(shù)中存在的不足，需要實(shí)時(shí)改進(jìn)煤炭掘進(jìn)技術(shù)，提出對(duì)應(yīng)舉措，以促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)階段主要存在的問題如下：（1）掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)中，遇到大塊巖石，且未能縮小切割深度的前提下，會(huì)造成機(jī)組滑動(dòng)，致使截齒磨損，時(shí)間一長(zhǎng)，造成截割電機(jī)短路，從而溫度急劇升高，致使電控系統(tǒng)癱瘓，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)燒毀電機(jī)。（2）礦用掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，需要及時(shí)補(bǔ)充油料，然而井下注油難度較大，若操作不當(dāng)會(huì)造成粉塵污染油液，使得維修時(shí)間延長(zhǎng)，從而造成掘進(jìn)機(jī)工作效率下降。（3）煤炭開采企業(yè)為了提高產(chǎn)能、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，諸多煤炭開采企業(yè)選擇機(jī)械化開采技術(shù)。

3.當(dāng)前煤礦主要掘進(jìn)技術(shù)分類

（1）巷道掘進(jìn)技術(shù)。煤炭高效開采需要巷道掘進(jìn)技術(shù)支持，煤巷綜合機(jī)械化設(shè)備主要為通風(fēng)除塵設(shè)備、刮板輸送機(jī)等。（2）半煤巖和全煤巖巷高效掘進(jìn)技術(shù)。巷道縱斷面面積在3.3-1.2之間為半煤巖巷道。

4.現(xiàn)代煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)

（1）提高穩(wěn)定性，加強(qiáng)潤(rùn)滑系統(tǒng)。巷道掘進(jìn)作業(yè)過程中，需要在截割頭部位設(shè)置抗壓強(qiáng)度感應(yīng)器，若接觸大塊巖石時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警，便于及時(shí)調(diào)整截割參數(shù);設(shè)置自動(dòng)伸縮側(cè)支撐，提升掘進(jìn)機(jī)在作業(yè)過程中能夠平穩(wěn)運(yùn)行;因礦井下粉塵大，不適于人工注油，需要配置自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，結(jié)合工況編制潤(rùn)滑程序，確保潤(rùn)滑良好，降低設(shè)備故障率。（2）降低粉塵、提升掘進(jìn)機(jī)預(yù)警。礦井下粉塵大，工況較為惡劣，不利于掘進(jìn)機(jī)的安全運(yùn)行，需要采取噴霧泵，改善巷道中的粉塵濃度，增加巷道環(huán)境濕度，為掘進(jìn)機(jī)的安全運(yùn)行創(chuàng)造條件。（3）實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化、智能化。隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，掘進(jìn)技術(shù)得到大幅度改善，計(jì)算機(jī)斷面控制系統(tǒng)和遙控技術(shù)系統(tǒng)得以普及，巷道掘進(jìn)中，重點(diǎn)在推進(jìn)方向予以監(jiān)控、智能檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，提升自?dòng)化管理水平，保障掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行中實(shí)時(shí)調(diào)整截割參數(shù)和運(yùn)行軌跡，確保掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、減少生產(chǎn)投入。

5.煤礦地質(zhì)條件與支護(hù)參數(shù)

（1）煤礦地理地質(zhì)條件以某礦2#煤層底板開掘?yàn)槔?，該煤層埋深約250m，較為穩(wěn)定，為半亮型和暗型混合層，半亮層居多，結(jié)構(gòu)呈條帶狀。厚度區(qū)間4.9-7.3m，厚度均值5.93m;傾角變化范圍廣，傾角區(qū)間0-20°。其傾角平均值較小，約5°。整體而言，2#煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該煤層直接頂主要由塊狀粉砂巖構(gòu)成，厚度均值約3.2m，易于垮落。（2）煤礦巷道支架支護(hù)參數(shù)煤礦巷道斷面尺寸為（4.6×2.9）m，巷道選擇錨桿支護(hù)方式，錨桿為363型，頂板設(shè)置6根、兩幫3根。錨桿加固采取樹脂藥卷，此外敷設(shè)單層鋼筋網(wǎng)。為確保巷道圍巖穩(wěn)固性，選擇小孔徑的錨索予以加強(qiáng)，排距、間距參數(shù)分別為3.2m、1.6m，錨索長(zhǎng)度5.5m、根數(shù)為2根。

6.快速掘進(jìn)技術(shù)

（1）對(duì)管理機(jī)制予以創(chuàng)新該礦采用先進(jìn)的規(guī)劃和管理系統(tǒng)，可在生產(chǎn)作業(yè)過程中為計(jì)劃編制予以輔助，能夠?qū)τ?jì)劃中的全部信息實(shí)施管理和控制。該系統(tǒng)的使用提高生產(chǎn)效率，為快速掘進(jìn)提供理論基礎(chǔ)。鉆爆施工由兩部分構(gòu)成，即錨噴和掘進(jìn)，錨噴和掘進(jìn)相輔相成，逐一進(jìn)行不利于單進(jìn)速度。所以，該礦采取三班掘進(jìn)和邊掘邊噴的方式，以確保掘進(jìn)效率提升。另外，在施工班組的選用中，嚴(yán)格審查相關(guān)資質(zhì)及施工經(jīng)驗(yàn)，采用招標(biāo)制。為保障安全高效開展工作，三個(gè)生產(chǎn)班組均制定工作計(jì)劃和目標(biāo)，對(duì)每個(gè)班組進(jìn)行優(yōu)化管理，提升其主觀能動(dòng)性，全面提高掘進(jìn)工作人員的積極主動(dòng)性。薪資分配方面，實(shí)施四三三工資制，即安全、質(zhì)量、任務(wù)分別占比40%、30%和30%。淘汰“大鍋飯”制度。工資采用日結(jié)制。（2）充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的性能優(yōu)勢(shì)掘進(jìn)裝備的優(yōu)劣程度與掘進(jìn)效率緊密相關(guān)，掘進(jìn)裝備的工作穩(wěn)定性是保證掘進(jìn)目標(biāo)快速實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。該礦選用技術(shù)領(lǐng)先的MRH-S200M綜掘機(jī)。該掘進(jìn)設(shè)備性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)合理、堅(jiān)固耐用、切割力強(qiáng)、運(yùn)行可靠，能適應(yīng)各種工況，可實(shí)現(xiàn)安全高效快速掘進(jìn)。為保障設(shè)備良好運(yùn)轉(zhuǎn)，該礦制定嚴(yán)格的操作規(guī)程，委派專人對(duì)綜掘機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)及日常點(diǎn)巡檢工作。掘進(jìn)作業(yè)過程中，若出現(xiàn)頂板條件欠佳，必須停止作業(yè)，首先進(jìn)行巷道支護(hù)加固，防止將綜掘機(jī)砸傷。（3）務(wù)必重視錨桿轉(zhuǎn)機(jī)選型。以前該礦通常選擇電煤鉆進(jìn)行打孔作業(yè)，受其電纜長(zhǎng)度影響，給實(shí)際操作帶來不便，同時(shí)電煤鉆為干式打眼，施工作業(yè)中產(chǎn)生大量粉塵，不利于職工身體健康。為改善現(xiàn)狀，選擇風(fēng)動(dòng)煤鉆。將干式鉆孔改為濕式鉆孔，既保證了鉆眼速度，又改善了操作環(huán)境。采用風(fēng)動(dòng)煤鉆后，打眼速度顯著提高，頂板得以很好的控制，巷道安全形勢(shì)好轉(zhuǎn)。

7.結(jié)論

綜上所述，伴隨科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，煤礦開采技術(shù)得到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，煤礦管理水平不斷提高，這就需要煤礦開采設(shè)備不斷升級(jí)換代，促進(jìn)煤礦企業(yè)向信息化、專業(yè)化、集約化的方向進(jìn)行發(fā)展。新型掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用，為煤礦安全高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)，煤礦企業(yè)需要結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度等選擇適當(dāng)掘進(jìn)設(shè)備，通過技術(shù)變革，積累掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為掘進(jìn)技術(shù)和掘進(jìn)設(shè)備的創(chuàng)新提供可靠依據(jù)。為我國(guó)的煤炭開采事業(yè)做貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐文鵬.煤層巷道掘進(jìn)工作面臨時(shí)支護(hù)裝置應(yīng)用研究[J].西部探礦工程，2020，32（6）：163-164.

（作者單位：華拓礦山建設(shè)有限公司）