礦井施工開采掘進(jìn)技術(shù)及工藝流程研究

李青山

（中天合創(chuàng)煤炭分公司葫蘆素煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 礦井施工工藝

當(dāng)前礦產(chǎn)能源生產(chǎn)的發(fā)展已經(jīng)成為礦產(chǎn)道路上比較完整的過程。其中，細(xì)節(jié)可分為數(shù)十種。另外，由于實(shí)際需求的不同，可以在同一類型的過程中使用不同的掘進(jìn)設(shè)備。以下根據(jù)不同的掘進(jìn)類型詳細(xì)分析了不同的施工方法。

2 礦井內(nèi)掘進(jìn)成套設(shè)備及施工工藝分析

2.1 液壓鉆的鉆孔

液壓鉆的鉆孔操作與手動(dòng)鉆孔操作之間的區(qū)別主要體現(xiàn)在鉆孔部分螺栓支架的設(shè)計(jì)上[1]。通過機(jī)械設(shè)備的連接完成的體力勞動(dòng)所需的卸貨完成，掘進(jìn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大，特別是在射線和承重結(jié)構(gòu)上工作量極高。在液壓鉆機(jī)的鉆孔過程中，主要通過液壓鉆機(jī)來滿足爆破孔和部分螺栓支架的結(jié)構(gòu)要求。與手動(dòng)鉆孔相比，液壓鉆的施工過程沒有明顯的不同。但是，液壓鉆代替了建造雷管和一些錨栓的手工作業(yè)[2]。除其他外，為了避免在鉆孔過程中損壞液壓鉆，必須遠(yuǎn)離工作表面。等效手動(dòng)鉆孔方法，并且該過程也可以通過將礦體裝載機(jī)+穿梭機(jī)+排雷中的礦井結(jié)合起來完成。液壓鉆機(jī)的鉆孔過程的使用增加了鉆孔過程的機(jī)械化并顯著提高了鉆孔設(shè)計(jì)的效率，同時(shí)有效地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.2 礦井內(nèi)支撐施工

局部切割機(jī)在井內(nèi)深部礦體處折斷，旋轉(zhuǎn)切割頭的主要應(yīng)用是工作面開采，由切割部分進(jìn)行操作，使切割面通過石刀盤在切割后整體收集礦井內(nèi)，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)移。掘進(jìn)機(jī)兼具破巖和礦體荷載功能，省去了直接進(jìn)行手動(dòng)液壓鉆孔所需的鉆孔功能，使礦井內(nèi)的掘進(jìn)工作變得更加高效，被稱為綜合機(jī)械化施工。在此階段，在礦井開采工程上經(jīng)常使用大型機(jī)器掘進(jìn)，逐漸取代了傳統(tǒng)的掘進(jìn)施工[3]。

2.2.1 礦井內(nèi)使用的一般切割和挖掘

目前，普通掘進(jìn)設(shè)備主要在國內(nèi)礦產(chǎn)挖掘市場上使用，這主要是在礦井內(nèi)硬度小于 f5 的條件下進(jìn)行的。這些掘進(jìn)機(jī)主要由一些主要的礦產(chǎn)設(shè)備制造商制造。由于截割性能不同，掘進(jìn)機(jī)的型號(hào)分為 EBZ100，E-BZ160，EBZ132，EBZ200 等類別。

2.2.2 鑿?fù)诘V井掘進(jìn)機(jī)

普通礦井施工主要用于地質(zhì)條件良好、礦體硬度低的條件下，可實(shí)現(xiàn)高效的礦井工程施工。但是，對于許多缺陷，普通鉆頭設(shè)計(jì)困難，期望的效果以及資本投資大，因此需要使用 TBM才能起作用。其中，已開發(fā)出三一重工有限公司的 E-BZ200H 標(biāo)準(zhǔn)型重型硬木切碎機(jī)，適應(yīng)空間更大，掘進(jìn)效率更高。切削井下礦體的硬度為 f10，當(dāng)?shù)V體的硬度低于 f10時(shí)，這種類型的功能完全發(fā)揮掘進(jìn)效應(yīng)，而當(dāng)它們超過 f10 時(shí)，必須實(shí)施必要的輔助階梯式礦體硬度。

2.2.3 臨時(shí)支撐

臨時(shí)支撐過程的主要功能是及時(shí)保護(hù)井內(nèi)頂部以避免遮篷，并確保永久支撐結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)前，許多礦井的掘進(jìn)設(shè)計(jì)使用非常簡單的臨時(shí)支撐技術(shù)。需要單個(gè)液壓支柱或前管進(jìn)行臨時(shí)支撐工作。該方法主要是手工完成，所用設(shè)備也比較簡單，支撐效果不大，安全性低。在開發(fā)掘進(jìn)機(jī)的支撐功能時(shí)，仍然沒有成熟的技術(shù)，并且存在諸如跨度窄和進(jìn)給量低等缺點(diǎn)。另外，在臨時(shí)支撐過程中是一種不同的構(gòu)造，即自我運(yùn)動(dòng)。該方法主要是通過張開掘進(jìn)機(jī)的兩側(cè)來實(shí)現(xiàn)與掘進(jìn)機(jī)的聯(lián)合作業(yè)，可以按時(shí)輔助，輔助面積大。掘進(jìn)施工和同時(shí)開采可以將煤礦掘進(jìn)的效率提高到更高水平。但是，該技術(shù)仍處于開發(fā)階段，尚未實(shí)際使用。

2.2.4 持續(xù)支撐

在此階段的永久礦井內(nèi)支撐中，大多數(shù)礦產(chǎn)單位由螺栓錨支撐，并且隨著動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)的積累，這種支撐技術(shù)正在逐漸成熟。然而，閂鎖梁的設(shè)計(jì)方法仍然必須依靠液壓桿或手持式氣動(dòng)裝置來完成工作，并且該過程相對落后。營房建筑機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)已成為國內(nèi)外制采礦機(jī)生產(chǎn)企業(yè)研究的重要方向。其中，三一重工有限公司研究制造了用于機(jī)械化螺釘設(shè)計(jì)的錨固機(jī)。將兩個(gè)錨定塊插入鉆頭的切割部分，并通過調(diào)整錨定機(jī)的位置和角度以及切割部分的振動(dòng)來完成相應(yīng)的步驟。帶動(dòng)風(fēng)的發(fā)展，機(jī)械化的基本實(shí)現(xiàn)，錨固的施工效率大大提高，但特別是對鉆具有了整體性能的裝置，新零件，還沒有實(shí)現(xiàn)與其他鉆具的協(xié)調(diào)和配合。在特定的構(gòu)建過程中，功能的優(yōu)化非常容易受到礦產(chǎn)運(yùn)輸路側(cè)的影響，并且存在較大的空上距離。

2.2.5 運(yùn)輸

在礦井工程施工過程中，會(huì)將開采后的礦產(chǎn)資源進(jìn)行運(yùn)輸，支撐運(yùn)輸方面，當(dāng)前的礦產(chǎn)公司正在使用更多的運(yùn)輸方式，包括穿梭其中的小巴運(yùn)輸，礦車的運(yùn)輸以及傳送帶的連續(xù)運(yùn)輸。根據(jù)調(diào)查分析，有三種運(yùn)輸方式最為有效。第一個(gè)是掘進(jìn)機(jī)，第二個(gè)輸送機(jī)，三是帶式輸送機(jī)的組合輸送。要針對實(shí)際情況，選擇合理的運(yùn)輸方式，提高掘進(jìn)效率。

2.2.6 除塵

修建井內(nèi)施工通道時(shí)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生大量粉塵。另外，由于通風(fēng)設(shè)備的限制，難以實(shí)現(xiàn)徹底的除塵，并且工程施工人員暴露于極高的空氣污染中，并且嚴(yán)重?fù)p害了人員和設(shè)備的健康。因此，在開發(fā)驅(qū)動(dòng)器功能時(shí)，有必要加強(qiáng)除塵功能的研究和改進(jìn)除塵系統(tǒng)，以使礦井的施工環(huán)境效果最大化，達(dá)到理想的除塵效果。

2.3 連續(xù)采礦機(jī)

采礦設(shè)備的連續(xù)開采是一種高度機(jī)械化的施工方法，通過空柱開采工藝逐漸得到發(fā)展。在其掘進(jìn)中，很少涉及人工，僅需通過機(jī)械設(shè)備的操作和維護(hù)來做挖掘任務(wù)，掘進(jìn)效率就很高，進(jìn)尺速度為 1000m/m。在礦用運(yùn)輸車道中，機(jī)械化應(yīng)用通常為2bar ～ 3bar，而在行車道施工中，礦道的行車道之間的間隔距離通常為 25m，而每條距離約為 50m，則需要打開車道連接間隔，

從而為操縱和通風(fēng)提供便利。在礦井內(nèi)通道的建設(shè)過程中，現(xiàn)在是在礦井施工的建設(shè)中復(fù)制出來的，并在隨后的橫截面上與隨后的木炭相連的是礦產(chǎn)運(yùn)輸單元，當(dāng)以一定的數(shù)量復(fù)制時(shí)，礦產(chǎn)運(yùn)輸車速度很快，轉(zhuǎn)換仍然被空運(yùn)的礦產(chǎn)卡車轉(zhuǎn)運(yùn)，以確保礦山重新裝填的連續(xù)性。裝礦車的礦山破碎機(jī)完成后，完成礦山的破碎過程，然后通過皮帶輸送機(jī)進(jìn)行繁殖，成功地運(yùn)到了地面。采礦完成后，運(yùn)礦車轉(zhuǎn)載了原材料，還把礦機(jī)連接在返回位置，開始了新一輪的運(yùn)輸工作。當(dāng)機(jī)器在行進(jìn)的巷道中甚至到達(dá)某個(gè)位置時(shí)，即從空頂?shù)竭_(dá) 10m ～ 15m 時(shí)，進(jìn)行新的掘進(jìn)工作。另一條礦井內(nèi)的錨桿機(jī)保留在井下所掘進(jìn)的內(nèi)部，進(jìn)行支撐工作。在此過程中，由負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)奈锪习徇\(yùn)車進(jìn)行物料構(gòu)造，修整并懸停叉車完成的礦井內(nèi)清理工作。在采礦支柱中，所需的移動(dòng)支架可以通過行走液壓支架來操作。即使在對地質(zhì)條件有很高要求的情況下，也要采礦，主要是在高于 10m 的空氣中，小于10°的礦井內(nèi)傾角，因此，尤其是在陜西，鄂爾多斯，采礦量較少在榆林地區(qū)使用的礦產(chǎn)資源。即使機(jī)器在施工中雖然受采掘的限制更大，但其機(jī)械化程度高，可以大大提高礦井掘進(jìn)工作的效率。

2.4 掘進(jìn)設(shè)備施工組織方式

正規(guī)循環(huán)作業(yè)。循環(huán)作業(yè)是在礦井工程掘進(jìn)過程中，包括主要工序和輔助工序，為了組織礦井采礦施工。循環(huán)作業(yè)一般要以圖表的形式表現(xiàn)出來，即是將一個(gè)循環(huán)各工序的工作持續(xù)時(shí)間，先后順序以及相互銜接的關(guān)系，將周密的地形圖以固定形式表現(xiàn)出來，使工作人員了解礦井下工程的各種信息。在規(guī)定的循環(huán)時(shí)間內(nèi)，按照作業(yè)規(guī)程、爆破圖表和循環(huán)表的規(guī)定，完成全部工序工序和工作量，取得語氣的進(jìn)度。多工序平行作業(yè)。為了使一個(gè)循環(huán)內(nèi)的時(shí)間得到充分利用，將每個(gè)循環(huán)所耗用的時(shí)間壓縮到最低限度。一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)能同時(shí)施工的工序，應(yīng)盡量安裝使其同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)礦井內(nèi)多個(gè)工序平行作業(yè)。

3 結(jié)論

我國龐大的礦產(chǎn)資源總儲(chǔ)量在世界首屈一指，但實(shí)際分布不均勻，不同地區(qū)的煤礦地質(zhì)狀況差異很大，因此需要不同的施工工藝和機(jī)械設(shè)備。在這種情況下，開發(fā)機(jī)械化成套設(shè)備已成為有效開采礦道路的重要支柱。掘進(jìn)設(shè)備和施工技術(shù)的使用進(jìn)一步增強(qiáng)了礦井開采工程的機(jī)械化程度，并顯著提高了大范圍掘進(jìn)的效率，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的良好運(yùn)行和發(fā)展。