復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道掘進技術(shù)優(yōu)化研究

馮振元 辛軍

河南能源集團鶴煤公司第三煤礦 河南鶴壁 458000

復(fù)雜地質(zhì)條件能夠?qū)γ禾块_采的效率和安全帶來嚴重的不良影響，這是當(dāng)前煤炭開采行業(yè)無法回避的難點問題。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，通過采取升級改進煤炭開采作業(yè)的技術(shù)、設(shè)備，優(yōu)化施工管理等一系列措施，可大大提升煤礦快速掘進質(zhì)量，還能夠有效提升開采效率和作業(yè)安全性。同時，這對提高社會經(jīng)濟效率來說也具有重大意義。

1 掘進技術(shù)研究價值

掘進技術(shù)指的是將回采煤炭資源通道直接打通，因為回采煤炭的通道需要反復(fù)使用，所以確保煤炭回采通道的穩(wěn)固極為重要，而且安全的煤炭掘進技術(shù)為能夠確保通道穩(wěn)固的一項技術(shù)。伴隨現(xiàn)代化科技水平的穩(wěn)步提升，安全的煤炭掘進技術(shù)也隨之快速進步，掘進技術(shù)的種類也隨之不斷增加。然而從整體方面進行劃分，安全的煤炭掘進技術(shù)重點分成三個類別，分別為煤巖混合技術(shù)、巖巷技術(shù)以及煤巷技術(shù)[1]。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下煤炭開采作業(yè)難度

第一，針對深層次礦井來講，層次感較強是地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的主要特點。通常情況下，礦井開采作業(yè)中，從淺層逐漸向深層掘進，需要面對發(fā)生巨大變化的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，采煤作業(yè)中還會一定程度上破壞原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，其中包含頂層板巖石特性等，同時外力作用還會嚴重影響拱狀圍巖位置，這會加大煤炭資源開采作業(yè)難度。

第二，復(fù)雜地質(zhì)條件背景下，松軟性通常為礦井上部以及底部土質(zhì)的主要特點，這就給巷道挖掘增加了難度。通常情況下，固定的形狀無法在巷道上形成，即使采用相關(guān)技術(shù)措施，對巷道的形狀進行了固定處理，但是在實際施工中也會導(dǎo)致這一形狀遭到改變，嚴重的收縮現(xiàn)象通常會產(chǎn)生于巷道底部以及頂部等位置，在發(fā)生這一現(xiàn)象時，通常無法將支護技術(shù)的功能全面發(fā)揮出來。

第三，復(fù)雜地質(zhì)條件下，當(dāng)大面積斷層產(chǎn)生于巷道周邊時，會導(dǎo)致巷道形成較大的整體坡度。薄煤層開采作業(yè)中，應(yīng)以半煤巷為主對巷道掘進支護技術(shù)進行充分應(yīng)用，作業(yè)中對支護技術(shù)的設(shè)備性能、功能、操作精確性要求都相對較高，只有科學(xué)操作才能夠構(gòu)建更加穩(wěn)定和安全的半煤巷礦區(qū)[2]。

3 簡析復(fù)雜地質(zhì)煤巷掘進的影響因素

3.1 煤層巷道地質(zhì)條件

在掘進巷道時，實際掘進速度會直接受到巷道巖層狀況的影響。如果掘進巷道是硬煤巖巷道，那么會加大快速掘進的難度，同時在掘進的過程中還會對機器造成嚴重磨損，極容易造成劇烈震動，并對機器進行二次磨損，給提升掘進效率帶來不利影響。另外，巖層滲水性、瓦斯溢出狀況等也都是巷道地質(zhì)條件的內(nèi)容。

3.2 掘進設(shè)備的技術(shù)性能

掘進設(shè)備性能的好壞對掘進效率也會造成巨大的影響。現(xiàn)如今，我國自行研究和開發(fā)的快速掘進機械性能仍然不能與世界先進水平相媲美，這直接影響了我國各個礦井掘進效率的提高。尤其是研究和開發(fā)的重型懸臂式掘進機，其獨立技術(shù)仍然不足，早已成為阻礙掘進設(shè)備發(fā)展的瓶頸。

3.3 掘進支護施工工藝

現(xiàn)階段，根據(jù)中國煤礦巷道掘進施工現(xiàn)狀，我們能夠發(fā)現(xiàn)支護施工需要消耗的時間比較多，已嚴重制約了掘進機快速進尺。支護工藝的滯后對我國煤礦巷道的快速掘進造成了直接的影響，如果在對錨桿進行打眼的過程中總是出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象，在排列錨桿時總是根據(jù)經(jīng)驗來進行，這樣很難使支護速度滿足實際掘進速度。

4 復(fù)雜地質(zhì)優(yōu)化煤巷快速掘進技術(shù)的措施

4.1 根據(jù)實際條件對掘進進行優(yōu)化

在巷道掘進前就應(yīng)對掘進區(qū)域內(nèi)的巖性參數(shù)進行分析，根據(jù)實際情況確定巷道掘進方式。巷道掘進采用綜掘方式，但存在掘進機截割齒磨損嚴重的問題，制約巷道掘進效率。在巷道掘進遇到煤層變薄、需要截割硬度較大砂巖時，應(yīng)提前在掘進機截割頭上焊接高強度鋼板，從而減輕截割齒磨耗程度，提高設(shè)備開機率，從而提升巷道掘進速度及掘進效率。

4.2 做好地質(zhì)勘探

在巷道掘進前就應(yīng)做好必要的地質(zhì)勘探工作，提高地質(zhì)條件預(yù)報以及地質(zhì)災(zāi)害提前應(yīng)對能力。采用“有掘必探、有疑必探”方針，充分利用物探、鉆探技術(shù)對巷道掘進前方地質(zhì)條件進行詳細勘探，為后續(xù)的巷道掘進、支護以及安全措施制定提供參考。在巷道掘進過程中，合理制定檢修作業(yè)時間，利用設(shè)備檢修時間對巷道掘進面前方煤巖體進行綜合勘探，實現(xiàn)巷道掘進、地質(zhì)勘探相接進行，減少地質(zhì)勘探對掘進工作的影響，提升掘進效率[3]。

4.3 掘進設(shè)備合理選型

在巷道掘進前就應(yīng)對掘進巷道進行綜合評定，確定采用的掘進機型號、規(guī)格。在巷道掘進過程中，帶式輸送機一般滯后于掘進機之后幾十米左右。有些礦井在掘進工作面與帶式輸送機間布置刮板輸送機，合理解決了掘進機及帶式輸送機無法高效銜接的問題。同時，為了滿足礦井通風(fēng)、瓦斯治理需要，礦井掘進的巷道斷面普遍較大，采用傳統(tǒng)的掘進方式不能實現(xiàn)巷道快速掘進。根據(jù)煤層頂板硬度大、局部范圍內(nèi)巷道需要破頂掘進的現(xiàn)狀選擇綜掘機，不僅適宜煤巷掘進，而且還可以截割硬度較大的巖層、操作簡單，自動化程度高。

4.4 優(yōu)化巷道支護

巷道支護高效開展是實現(xiàn)巷道快速安全掘進的重要環(huán)節(jié)，特別是復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道掘進成為制約巷道掘進效率提升的一個關(guān)鍵因素。通過采用先進的掘錨護一體機，可以提升巷道掘進效率，從而提升巷道支護效率，實現(xiàn)巷道支護及掘進工作相配備。

5 結(jié)語

當(dāng)下煤炭固有資源的開采難度不斷增加，為更好的應(yīng)對以上問題，煤礦產(chǎn)業(yè)就應(yīng)加大煤炭資源開采各個流程及設(shè)備操作方法的監(jiān)管，進而使煤炭開采作業(yè)能持續(xù)、有序推進。在先進技術(shù)的支撐下，我國煤礦生產(chǎn)及開采技術(shù)均朝著機械化、智能化方向發(fā)展，而關(guān)于井巷快速掘進技術(shù)工藝的完善、創(chuàng)新腳步始終沒有停歇。