煤礦井下高速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用研究

徐巍

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國煤礦開采業(yè)業(yè)逐漸進(jìn)入新的階段，眾所周知，在煤礦井下開采中，掘進(jìn)的效率關(guān)系著煤礦整體效益，對(duì)于巷道高速掘進(jìn)有較高需求，因而得到煤礦企業(yè)重視，然而受煤礦地質(zhì)、掘進(jìn)設(shè)備、工藝等因素影響，使得掘進(jìn)效率提升受到較大阻礙，甚至影響巷道安全，因此要加強(qiáng)煤礦掘進(jìn)設(shè)備及技術(shù)的投入與管理。在實(shí)際掘進(jìn)工程中，需嚴(yán)格排查各類不利因素，并制定巷道高速掘進(jìn)保障措施，確保煤礦開采整體進(jìn)度及效益。

關(guān)鍵詞：煤礦;井下;高速掘進(jìn)技術(shù);應(yīng)用

引言

在煤礦掘進(jìn)過程中一般要使用巷道支護(hù)工作進(jìn)行輔助，從而降低安全事故的發(fā)生概率，在使用巷道支護(hù)的過程中，相關(guān)的工作人員一定要做好安全檢查工作以及預(yù)防工作，這樣才能夠?qū)栴}和安全隱患及時(shí)解決，本文也將從這個(gè)角度出發(fā)，對(duì)煤礦掘進(jìn)巷道開采過程中的安全問題以及預(yù)防措施進(jìn)行重點(diǎn)的研討與分析。

1煤礦掘進(jìn)支護(hù)過程中面臨的技術(shù)難題

首先是巷道圍巖難點(diǎn)。在應(yīng)用掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)過程中，常常也會(huì)出現(xiàn)一些技術(shù)性難題，在巷道和圍巖處所產(chǎn)生的技術(shù)難點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，因?yàn)殚_采作業(yè)導(dǎo)致巷道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，若巷道圍巖的承載壓力大于本身結(jié)構(gòu)的承載能力時(shí)則很有可能出現(xiàn)巖層破裂的問題，進(jìn)而演變?yōu)楦鞣N安全問題，特別是在一些結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的位置，若支護(hù)方法不當(dāng)則經(jīng)常出現(xiàn)安全事故;其二，在煤礦開采過程中，開采操作本身也會(huì)對(duì)圍巖帶來一定程度的影響，導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)應(yīng)力發(fā)生變化，而支護(hù)結(jié)構(gòu)的效果也會(huì)產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)對(duì)回采操作帶來安全隱患;其三，對(duì)于富水巖層來說，掘進(jìn)可能會(huì)破壞地下水徑流通道，導(dǎo)致巷道成為泄水點(diǎn)，地下淋水使得巷道圍巖出現(xiàn)沖刷侵蝕現(xiàn)象，影響圍巖結(jié)構(gòu)承載力;其四，一些較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境還會(huì)出現(xiàn)各種斷層結(jié)構(gòu)，這些斷層結(jié)構(gòu)很有可能會(huì)導(dǎo)致巷道圍巖結(jié)構(gòu)頂板壓力提高，從而影響掘進(jìn)支護(hù)的穩(wěn)固程度。其次是技術(shù)手段滯后的難點(diǎn)。和其他發(fā)達(dá)國家對(duì)比，我國煤礦企業(yè)應(yīng)用的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)仍然存在一定不足。在掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)中，管縫錨桿支護(hù)設(shè)備和水泥錨桿設(shè)備漸漸無法達(dá)到當(dāng)前多數(shù)復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦掘進(jìn)技術(shù)需求，因此必須要提高技術(shù)創(chuàng)新的重視，不斷開發(fā)和完善支護(hù)技術(shù)與設(shè)備，從而提高掘進(jìn)支護(hù)的整體適用性和實(shí)用性。

2煤礦井下高速掘進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

2.1? 掘進(jìn)施工管理水平

許多煤礦企業(yè)，對(duì)于掘進(jìn)施工管理過于松懈，僅關(guān)注于掘進(jìn)效率，而對(duì)于掘進(jìn)質(zhì)量及進(jìn)度缺乏有效監(jiān)管，導(dǎo)致違規(guī)操作時(shí)有發(fā)生，對(duì)煤礦掘進(jìn)施工安全及質(zhì)量帶來較大威脅。此外，在掘進(jìn)作業(yè)人員缺乏相應(yīng)獎(jiǎng)懲措施，導(dǎo)致掘進(jìn)操作人員積極性不足，而且不能按要求進(jìn)行交接班，嚴(yán)重妨礙掘進(jìn)效率提升。

2.2? 完善掘進(jìn)設(shè)備及技術(shù)

加大巷道工程資金投入力度，引進(jìn)并開發(fā)新的掘進(jìn)設(shè)備及技術(shù)，提高我國掘進(jìn)設(shè)備的工作效率，可有效改善我國掘進(jìn)設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀。與此同時(shí)還需要重視掘進(jìn)設(shè)備維修和保養(yǎng)工作，減少對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的損壞，延長掘進(jìn)設(shè)備的使用周期。在進(jìn)行特種施工時(shí)，有關(guān)人員一定要如實(shí)做好掘進(jìn)施工相關(guān)記錄，有利于技術(shù)人員對(duì)掘進(jìn)狀況進(jìn)行合理的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)安全危險(xiǎn)，并采取針對(duì)性措施來實(shí)現(xiàn)隱患排除，保證掘進(jìn)設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而保障正常的煤礦開采進(jìn)度。

2.3? 安全預(yù)防措施具體分析

在巷道開挖的過程中，由于受力情況的改變，巷道會(huì)發(fā)生很大的變形，這就給支護(hù)工作增添了不少的難度，尤其是在開采深度日益加深的現(xiàn)代化煤礦開采過程中，單一性的支護(hù)方式已經(jīng)不能夠滿足巷道開挖的安全性需求，迫切需要革新支護(hù)技術(shù)，全面提升支護(hù)效果，在上述的案例中，為了保證最終的開挖效果，該煤礦選擇了多種支護(hù)方案并行的方法進(jìn)行，最終取得了良好的支護(hù)效果。在目前的實(shí)際應(yīng)用中，常見的巷道支護(hù)有錨桿支護(hù)、架棚支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)等方案，錨桿支護(hù)通常使用在開挖深度較淺的工程中，具有經(jīng)濟(jì)性良好、施工便捷等特點(diǎn)，噴射混凝土支護(hù)能夠在一定的時(shí)間內(nèi)將圍巖進(jìn)行密封，其效果也較好。但是在目前的工程中，單一的支護(hù)方式很難達(dá)到良好的效果，因此，鑒于掘進(jìn)過程中安全性等問題，需要結(jié)合巷道的不同情況，采用不同的支護(hù)方式進(jìn)行綜合性選擇。首先是架棚與錨帶網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)分析。這種支護(hù)方式是兩種單一性支護(hù)的組合，一般應(yīng)用在巷道開挖工作開始之前，其主要內(nèi)涵就是剛性支護(hù)與錨桿支護(hù)相互結(jié)合，先通過錨帶網(wǎng)的基礎(chǔ)支護(hù)方式將圍巖進(jìn)行強(qiáng)度的補(bǔ)充，從而對(duì)巷道的形變量進(jìn)行合理地控制。當(dāng)巷道的形變量達(dá)到臨界值后，應(yīng)當(dāng)聯(lián)合架棚支護(hù)共同使用，架棚一般設(shè)置在兩鋼帶的中間位置，能夠與剛性的支護(hù)技術(shù)深度結(jié)合，從而為圍巖提供阻力性的支護(hù)條件，加強(qiáng)了支護(hù)效果，同時(shí)對(duì)形變量也有著全面地控制。其次是其他方式。在支護(hù)的過程中，方法是有很多種的，需要根據(jù)不同的工程實(shí)際和地質(zhì)特點(diǎn)綜合選擇，舉個(gè)例子來說，對(duì)于復(fù)合頂巷道來說，需要根據(jù)不同巖層的不同特點(diǎn)來選擇錨索梁與錨固巖石層相互結(jié)合的方式進(jìn)行，并且選用懸吊支護(hù)的方式從而取得良好的效果。

2.4? 管棚支護(hù)技術(shù)

第一，管棚工作室需要設(shè)立于巷道斷面之上，同時(shí)通過開挖管棚孔洞的方式來加固管棚工作室。管棚工作室的設(shè)計(jì)要將圍巖結(jié)構(gòu)作為主要基準(zhǔn)條件，結(jié)合圍巖具體情況和變化因素來進(jìn)行調(diào)整;第二，應(yīng)用管棚支護(hù)技術(shù)時(shí)還要利用鋼筋混凝土支架及金屬支架等來提高整體強(qiáng)度，避免發(fā)生形變現(xiàn)象，也規(guī)避形變現(xiàn)象對(duì)于整體掘進(jìn)支護(hù)帶來的影響。同時(shí)，還要管理好支護(hù)所用到的材料，盡量在保證材料質(zhì)量達(dá)到實(shí)際要求的基礎(chǔ)上選取性價(jià)比高的材料，同時(shí)還要對(duì)材料進(jìn)行有效的管理，外界影響因素對(duì)于材料質(zhì)量的影響較為明顯，因此材料管理也可以避免多數(shù)質(zhì)量隱患。如一些木質(zhì)支架受浸水現(xiàn)象影響較大，若浸水則很有可能導(dǎo)致腐爛現(xiàn)象，而木材遭遇明火也會(huì)導(dǎo)致明火燃燒的問題，嚴(yán)重的還可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)。金屬質(zhì)支架材料面臨的主要問題便是銹蝕，所以在掘進(jìn)支護(hù)過程中一定要提高對(duì)于質(zhì)量管理的重視，合理存放材料，并在存儲(chǔ)管理過程中排除對(duì)材料質(zhì)量帶來影響的因素，從而避免材料腐蝕、銹蝕、氧化。

2.5? 掘進(jìn)工藝及影響要素

目前掘進(jìn)破巖方式主要包括鉆眼爆破及掘進(jìn)機(jī)破巖兩大類。其中使用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，具備機(jī)械化程度高、效率較高及勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)，但掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)不同情況圍巖的效果差，更不適合于較硬巖石斷面的施工。掘進(jìn)施工時(shí)使用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)施工是高速掘進(jìn)施工的主要方法。巷道高速掘進(jìn)技術(shù)是對(duì)現(xiàn)有掘進(jìn)工藝中三大工序進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，包括：破巖使用爆破深孔化、支護(hù)進(jìn)行合理化及裝運(yùn)使用機(jī)械化、優(yōu)化各工序之間的配置。高速掘進(jìn)巷道的影響要素主要包括四個(gè)方面，分別為：組織管理、設(shè)備先進(jìn)性、環(huán)境、作業(yè)方法。通過對(duì)高速掘進(jìn)巷道的關(guān)鍵要素進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)對(duì)相關(guān)學(xué)者得到的樣本進(jìn)行成分分析，高速掘進(jìn)工作面的效率受到工作面環(huán)境、地質(zhì)條件、人員熟練程度、施工工藝及設(shè)備先進(jìn)性方面的影響較大，其中巷道地質(zhì)條件、人員、設(shè)備均為主觀條件，而掘進(jìn)工藝為客觀條件，能夠從技術(shù)方面對(duì)其分析優(yōu)化。

結(jié)語

就目前來說，單一的巷道支護(hù)工作已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)實(shí)的需求，只有按照實(shí)際情況出發(fā)，選擇合適的支護(hù)方式，才能夠使得煤礦掘進(jìn)巷道支護(hù)工作更加具有安全性，才能夠滿足現(xiàn)代煤礦開采的需求。

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