煤礦機械化快速掘進技術(shù)質(zhì)量研究

＊董雪峰

（山西煤炭進出口集團左云長春興煤業(yè)有限公司 山西 037050）

前言

隨著經(jīng)濟發(fā)展的加快，煤礦的快速掘進工作也逐漸深入，不過我國的煤層賦存條件以及地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，不同的地區(qū)間存在一定的差異性，給煤礦快速掘進技術(shù)的應(yīng)用帶來了一定的難度。因此在進行煤礦快速掘進工作時應(yīng)采取合理的施工技術(shù)，從實際出發(fā)，制定工作方案并具體落實，嘗試拓展更多的煤巖巷道，選擇與之匹配的掘進工作面，及時解決所面對的綜合機械化快速掘進技術(shù)問題，將目前現(xiàn)有的支護技術(shù)予以改進，從根本上進一步提升技術(shù)應(yīng)用的安全可靠性，實現(xiàn)煤礦行業(yè)長久和穩(wěn)定發(fā)展。

1.綜合機械化快速掘進技術(shù)概述

(1)快速掘進技術(shù)概念

綜合機械化快速掘進技術(shù)綜合了多種技術(shù)的功能優(yōu)勢，把裝載機、材料運輸車、掘進機的優(yōu)勢進行集成，充分發(fā)揮其優(yōu)點與特性功能，以凸顯其創(chuàng)新性，基于此，來進一步提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。在綜合機械化快速掘進技術(shù)方面，應(yīng)調(diào)度煤礦在快速掘進過程中的許多工種，整合并協(xié)調(diào)好掘進作業(yè)、運輸作業(yè)以及安全作業(yè)，系統(tǒng)化的規(guī)范煤礦開發(fā)生產(chǎn)體系，從而有效地提升了煤礦開發(fā)的效益與品質(zhì)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益，以達到預(yù)期的效益目標[1]。

(2)快速掘進技術(shù)現(xiàn)狀分析

如今的快速掘進技術(shù)，在實際的應(yīng)用過程中尚有不少需要完善的地方，當(dāng)今市場上有很多種快速掘進技術(shù)的研發(fā)，有的快速掘進技術(shù)并不適用于實際的礦山應(yīng)用，僅有極少的專門針對于礦山機械掘進技術(shù)的開發(fā)，伴隨著礦山項目開發(fā)的實際需求，顯現(xiàn)出主動性不足以及單一性功能的弊端，對高集成度的掘進技術(shù)的研究力量并不充分，開發(fā)的技術(shù)壁壘問題還是有所顯現(xiàn)，導(dǎo)致各個開發(fā)部門沒有兼容性合作，在一定程度上耽誤了實際工作的進展，而部分煤礦企業(yè)對快速掘進技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，往往首先項目內(nèi)部各個部分之間很難實現(xiàn)有效合作，有一定的技術(shù)阻礙，與此同時還有不少的開發(fā)質(zhì)量比較短視，太過注重企業(yè)效益，在煤礦快速掘進的施工作業(yè)過程中不能妥善的處理好作業(yè)的協(xié)調(diào)化配合，同時更缺少綜合型技術(shù)以及維護人員，對煤礦信息模型的構(gòu)建以及應(yīng)用能力的掌握還不夠全面。

(3)綜合機械化快速掘進技術(shù)的重要性

目前我國的經(jīng)濟發(fā)展離不開煤礦資源的強力支撐，煤礦的掘進與開采工作需要得到應(yīng)有的重視。就快速掘進工藝而言，快速掘進工藝能夠把整體機械掘進工程加以專業(yè)化的控制，通過對煤礦快速掘進進程各個環(huán)節(jié)的控制來提高整個工程的可靠性，使整體工程變得清晰化，提高整個質(zhì)量和降低施工成本。運用快速掘進方法能夠?qū)こ讨械纳踔烈呀?jīng)出現(xiàn)的問題迅速加以處理，從而提高了工程的科學(xué)性，改善質(zhì)量，進而使設(shè)計方案變得更加科學(xué)合理，同時利用信息的模擬計算和預(yù)警，使礦井設(shè)計方案更好的降低風(fēng)險，從而對礦井設(shè)計方案加以調(diào)整和控制，而煤礦企業(yè)所采用的機械化快速掘進工藝的運用，則能夠減少對煤礦開采的投入，減少企業(yè)在人員、資金等方面的支出，從而增加了煤礦的資源轉(zhuǎn)換率，也可以省去一些不必要的管理環(huán)節(jié)，從而提升機械化煤礦采掘的安全性，加快實現(xiàn)煤礦采掘自動化。

2.煤巷綜合機械化的掘進工藝

當(dāng)綜合機械化的掘進法技術(shù)問世后，逐步取代了以往的巖巷掘進工藝，主要是因為成本造價高、施工進度較長以及不高效等。對于掘進機設(shè)備來說，其利用旋轉(zhuǎn)鑲有金屬材料的操作面來進行實際的作業(yè)，在工作地面實行移動操作，將截割頭與截割臂連接在一起來同時進行，將各種作業(yè)的形式按照不同的巷道加以展開，從而更有效的滿足了人們工作的空間與實際需要，也可以很好的應(yīng)對各種各樣的作業(yè)環(huán)境，來進一步的發(fā)揮好機械設(shè)備的特點與優(yōu)勢。

(1)鉆眼爆破掘進法

盡管鉆孔爆炸破碎的掘進方法較為傳統(tǒng)和落后化，不過其能夠適應(yīng)大部分的煤礦施工環(huán)境，對施工操作的要求相對較低，其具備的明顯優(yōu)勢不容忽視，其面臨建筑施工中不同的施工環(huán)境，都可以很良好的進行適應(yīng)，為了保證施工效果，在鉆孔爆炸破碎掘進法技術(shù)方面的弊端也比較顯著，由于實施過程十分復(fù)雜，因此系統(tǒng)的強度變化將會較大，其中，所消耗的人力也過高。

(2)綜合機械化掘進工藝

對于綜合機械化掘進工藝來講其在降低成本以及操作安全性和操作環(huán)節(jié)簡便上有很大的優(yōu)勢，通過對井下材料的切割加上運輸并結(jié)合快速掘進技術(shù)的形式來完成的工藝，其在實際作業(yè)時對于施工整體的把控以及技術(shù)的應(yīng)用要求很高，并且可以進行相對的連續(xù)性作業(yè)施工，不過其對于人力資源的消耗是較少的，可以更好地保證作業(yè)人員的生命安全，這對于綜合機械化掘進工藝的應(yīng)用更有優(yōu)勢。對于煤礦企業(yè)來說，綜合機械化掘進法能夠適配大部分的煤礦掘進施工作業(yè)環(huán)境要求，在具體使用綜合機械化掘進工藝時，來達到對巷道的快速掘進，并進行了全方位的可靠性測試，落實支護方案，實現(xiàn)安全高效的施工進度。傳統(tǒng)的煤礦掘進工藝，往往容易導(dǎo)致巖石崩塌等問題，為后續(xù)施工、維護工作的開展帶來很多障礙，而綜合機械化掘進機對周邊巖石的影響相對微小，方便施工環(huán)節(jié)對巷道的控制，也能有效降低成本，有很大的優(yōu)勢。

3.巷道掘進和支護技術(shù)的影響因素

(1)圍巖環(huán)境因素

巷道的環(huán)境及其安全性和圍巖密切相關(guān)，圍巖的安全性是保證工程順利開展和采礦工作安全的基石。因此，在采礦前要求專門的勘察技術(shù)人員對采礦地的巖土狀況進行勘察，檢查圍巖狀況，建設(shè)合乎技術(shù)標準的巷道。巷道掘進的作業(yè)中一定要注意圍巖，如附近的巖層較為軟弱，在開挖的同時就很容易出現(xiàn)坍塌，從而堵住了洞口，并危害挖掘工作者的身體健康。所以在巷道掘進的同時，也一定要重視地質(zhì)應(yīng)力的載荷作用，如附近圍巖較為軟弱時，可利用錨桿技術(shù)，以提高附近圍巖的硬度。而支護作用也同樣要注意附近圍巖的硬度，針對附近圍巖不同的狀態(tài)要求，支撐強度也不相同，所使用的技術(shù)與器材也不相同。

(2)地質(zhì)條件因素

巷道掘進與支護設(shè)計也一定要重視地質(zhì)環(huán)境，因為我國的土地遼闊，環(huán)境復(fù)雜多樣，部分區(qū)域的地質(zhì)十分薄弱。而地下水的條件相對于地表而言就比較薄弱，甚至不容易被測量到完整的數(shù)據(jù)。而地下水情況較為復(fù)雜，有時也會存在地下水、斷層、巖體等不同的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象通常都會使采礦工程增加困難，并且有時也會干擾工程穩(wěn)定性，從而危及采掘人員的安全。所以，在開展巷道掘進與支護方法的作業(yè)中，必須要重視場地施工的地質(zhì)環(huán)境，而對于地質(zhì)條件比較復(fù)雜性變化的地方則要注意結(jié)合具體情況，并結(jié)合場地施工的現(xiàn)實條件，因地制宜，對方法做出了改變。

(3)地應(yīng)力因素

地應(yīng)力也是改變巷道掘進方法與支護工藝的一項主要原因，主要表現(xiàn)為影響了巖體的相對位置，因為在當(dāng)?shù)氐膽?yīng)力增加的同時也會造成巖體位移增加，這就很容易導(dǎo)致支護方法的變形移位，甚至還會產(chǎn)生坍塌，從而阻礙了采掘作業(yè)的順利進行。不過針對于地應(yīng)力參數(shù)而言，因為變動相對緩慢而且比較容易測量到完整的數(shù)據(jù)，相對起其他的參數(shù)而言相對安全。勘測技術(shù)人員在前期研究的同時一定要關(guān)注地應(yīng)力可能對巷道的支護工藝造成的沖擊，從而避免危險。

4.煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)質(zhì)量控制措施

(1)完善掘進測控技術(shù)

技術(shù)的創(chuàng)新是提升工作效率與質(zhì)量的主要形式，煤礦掘進可以通過引入先進技術(shù)，實現(xiàn)質(zhì)量提升的目標，兼具控制、測量和故障診斷，實現(xiàn)掘進機的智能化控制，進而從根本上提高掘進的效率和質(zhì)量。同時可以利用在模擬掘進中反映出來的情況，迅速作出反應(yīng)對策，利用工程技術(shù)上對掘進現(xiàn)場的模擬不斷完善的掘進方法，從實際出發(fā)，對掘進的各個環(huán)節(jié)結(jié)合真實的情況加以詳盡的研究，提高技術(shù)應(yīng)用水平?？焖倬蜻M技術(shù)在推動煤礦掘進地信息化的過程中扮演著很關(guān)鍵的角色，通過把掘進工作更加細致化，突出問題地重點，大大提高了與工程技術(shù)人員的溝通效果，另外通過用現(xiàn)代化測控技術(shù)實現(xiàn)掘進機的自動化操控，自主調(diào)整實施掘進的方式，控制切割斷面的大小等，并將感應(yīng)器配置到掘進機械上，以此完成對掘進機械運行與工作狀態(tài)的全面控制。現(xiàn)代化測控技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)對監(jiān)測工況和故障排查等領(lǐng)域的優(yōu)化，通過傳感器實時采集數(shù)據(jù)資料，反饋到監(jiān)控系統(tǒng)上，實時檢測掘進設(shè)備的溫度、電壓等信息，進一步診斷掘進設(shè)備存在的故障，進而達到系統(tǒng)情況的監(jiān)控和故障診斷的目的，保障掘進設(shè)備有效運行，提高快速掘進技術(shù)地應(yīng)用水平。

(2)提高設(shè)備綜合配套能力

在實際施工環(huán)節(jié)，匹配度低的問題時有出現(xiàn)這是設(shè)備最容易出現(xiàn)的問題，其會影響掘進設(shè)備的有效運行，影響企業(yè)施工進度，降低煤礦掘進的水平和效率。礦井掘進工作需要各個環(huán)節(jié)間互相配合，才能有效推動井下掘進的開展，應(yīng)盡可能的提高掘進設(shè)備間的配合度，并減小支護時間，不過由于煤礦施工環(huán)境和地質(zhì)情況的差異化，支護措施和方案的選擇也比較復(fù)雜多樣，降低支護耗費的時間，可以提升整體施工掘進效率，提高設(shè)備綜合配套能力，發(fā)揮出應(yīng)有的優(yōu)勢，推動后續(xù)掘進施工的高質(zhì)量開展[2]。

(3)選用適配且高效的掘進機

煤礦采掘中，掘進機掘進過程中煤巖及其他類型的物質(zhì)成分是十分復(fù)雜的，對于采掘工作有很大的阻礙，在掘進過程中容易產(chǎn)生突發(fā)的情況。另外煤礦掘進作業(yè)環(huán)境是復(fù)雜的，掘進機持續(xù)施工受到的磨損較大，很容易造成損壞，在具體應(yīng)用快速掘進工藝設(shè)備的過程中，應(yīng)從實際出發(fā)，結(jié)合實際掘進施工情況，完善相關(guān)設(shè)施，選用適配且高效的掘進機設(shè)備能夠提高掘進的速度，應(yīng)用工序較為簡便的掘進設(shè)備，保證掘進過程的安全和可靠，利用其能夠與大部分施工條件配套的優(yōu)勢，來進一步提升礦井快速掘進技術(shù)的應(yīng)用效果，同時也應(yīng)及時對于掘進設(shè)備進行后期的修護與更新。相較于其他的掘進設(shè)備，操作相對簡單并且作業(yè)適配度高的優(yōu)勢得到了很多煤礦企業(yè)的青睞，同時安全性也有明顯的保障，在實際的作業(yè)環(huán)節(jié)，聯(lián)合破碎機，運輸車等運輸工具，結(jié)合快速掘進工藝進行合理運用，取其精華棄其糟粕，進而大幅提升快速掘進技術(shù)的作業(yè)效率及質(zhì)量，使煤礦綜合機械化快速掘進技術(shù)得到質(zhì)量保證的同時提高經(jīng)濟效益。

(4)加強對快速掘進技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化

快速掘進技術(shù)是一種發(fā)展中的新興技術(shù)，其應(yīng)用范圍極廣，由于經(jīng)濟的發(fā)展以及煤礦行業(yè)地需求快速掘進技術(shù)得到了重視，在不斷的應(yīng)用中進行優(yōu)化。然而越來越復(fù)雜的地質(zhì)條件卻對快速掘進科技提供了更多的挑戰(zhàn)，唯有加快掘進科技持續(xù)的提升與發(fā)展才能夠更好的適應(yīng)工作的需要。近年來，煤礦施工掘進技術(shù)對快速掘進的應(yīng)用程度和要求也正逐步提高，在對快速掘進技術(shù)的研究與發(fā)展過程中，應(yīng)從實際出發(fā)，針對實際掘進狀況對快速掘進技術(shù)做出了一定的優(yōu)化完善，進一步加大了對快速掘進技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化，同時通過對煤礦施工中的機械掘進技術(shù)人員開展周期性的技術(shù)培訓(xùn)，增加了相應(yīng)工程技術(shù)人員的思想意識水平，使掘進過程逐步變得更加專業(yè)，煤礦工程單位也能夠和工程技術(shù)研究機構(gòu)實現(xiàn)結(jié)合，將對快速掘進技術(shù)的理論研究與實際相結(jié)合。

(5)提高掘進隊伍的綜合素質(zhì)

通過加強快速掘進進程中實際操作技術(shù)人員的專業(yè)化訓(xùn)練來提升掘進作業(yè)人員的技能水平，同時加強對有關(guān)快速掘進技術(shù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，盡快熟悉與掌握新工藝與新裝備的應(yīng)用，管理人員應(yīng)發(fā)揮職責(zé)作用，監(jiān)督作業(yè)操作人員使之清楚自身任務(wù)，從實際出發(fā)，認真負責(zé)，讓掘進隊伍更好的適應(yīng)礦井設(shè)計所遇到的不同掘進條件。礦井設(shè)計是由許多關(guān)鍵環(huán)節(jié)構(gòu)成的一種整合過程，其管理的適應(yīng)性直接關(guān)系著施工的效率，要增強物流管理的關(guān)聯(lián)性，把控項目工程整體，在保證安全性的同時，提高經(jīng)濟效益。另外國家對于煤礦開采科技投入的大力支持，定期派遣專門研究人員對掘進人員進行細致的技術(shù)輔導(dǎo)，研究人員也親臨現(xiàn)場進行了實地考察，從而增強了該科技應(yīng)用的實效性，對研究人員在施工現(xiàn)場中所發(fā)生的技術(shù)問題，及時地通過后期進行處理對科技加以優(yōu)化與創(chuàng)新，使整個工程過程變得更加安全和可靠[3]。

(6)選用合理的支護工藝

煤礦綜合機械化掘進技術(shù)在巷道完成工作后，選用合理的支護工藝，從實際出發(fā)，更好地保證掘進巷道整體的安全和穩(wěn)定。短時間內(nèi)對掘進巷道起到支護作用可以選用臨時支護的工藝，想要保證掘進巷道長時間的穩(wěn)定可以采用棚式支護或錨桿支護的工藝，對于錨桿支護來講更受到青睞，其操作相對簡便，可以有效地提升礦山巷道掘進的工作效率，保障工作質(zhì)量。

5.結(jié)語

綜上所述，為改善煤礦資源開采率，促使煤礦開發(fā)工程的正常安全進行，需要做好對煤礦開采巷道的掘進和支護等保障工作。全面掌握巷道掘進支護工藝中，臨時支護技術(shù)、永久性支護技術(shù)的施工重點，進一步強化對掘進支護工藝的深入研究，增強工藝技術(shù)的可操作性，并根據(jù)煤井現(xiàn)場現(xiàn)狀，及時尋找并預(yù)測最佳的支護方法，增強工藝實效性，進而改善礦道挖掘施工過程的安全穩(wěn)定性，保證煤礦資源的有效開采、準確輸送，確保煤礦井內(nèi)的建筑施工者生命財產(chǎn)安全，減少了煤井事故產(chǎn)生的可能性，有效促進了煤礦產(chǎn)業(yè)效益穩(wěn)步增長?？焖倬蜻M技術(shù)對提升工程安全水平有著顯著的作用，應(yīng)提高對于快速掘進技術(shù)的重視程度，從實際出發(fā)，應(yīng)對所面臨的實際問題，提升煤礦采掘的效率及安全指數(shù)，并創(chuàng)新掘進技術(shù)以及管理方式，順應(yīng)時代發(fā)展潮流，以此進一步擴大生產(chǎn)、提升產(chǎn)量，解決所出現(xiàn)的技術(shù)性問題，更進一步的提高煤礦產(chǎn)量與經(jīng)濟效益。