煤礦巷道機(jī)械化掘進(jìn)工藝研究

房博 張士強(qiáng) 顏偉

[摘? ? 要]? 在煤礦的生產(chǎn)作業(yè)中，巷道掘進(jìn)是一項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容，具有工作量大以及施工困難的特點(diǎn)，且對(duì)施工技術(shù)具有較高的要求。目前，機(jī)械化掘進(jìn)是實(shí)際工程建設(shè)當(dāng)中經(jīng)常應(yīng)用的方式，能夠有效地提升掘進(jìn)效率。在實(shí)際工作開(kāi)展中，需要做好工藝的把握，更好地滿足掘進(jìn)施工需求。文章就煤礦巷道機(jī)械化掘進(jìn)工藝進(jìn)行了一定的研究。

[關(guān)鍵詞]煤礦巷道;機(jī)械化;掘進(jìn)工藝

[中圖分類號(hào)]TD263.3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）07–000–02

Research on Mechanized Driving Technology of Coal Mine Roadway

Fang Bo，Zhang Shi-qiang，Yan Wei

[Abstract]In coal mine production， roadway excavation can be said to be a key task. It has the characteristics of large workload and difficult construction， and it has high requirements for construction technology. At present， mechanized tunneling can be said to be a frequently used method in actual engineering construction， which can effectively improve tunneling efficiency. In the actual work development， it is necessary to be able to grasp the process well to better meet the needs of tunneling construction. In this article， a certain research will be conducted on the mechanized tunneling technology of coal mine roadways.

[Keywords]coal mine roadway; mechanization; tunneling technology

1 概述

煤礦是我國(guó)重要的能源產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中具有十分重要的作用。井下作業(yè)是我國(guó)煤礦開(kāi)采的主要方式，巷道掘進(jìn)更是其中的基礎(chǔ)性工序。根據(jù)地質(zhì)條件以及作業(yè)環(huán)境的不同，在具體掘進(jìn)施工中也存在差異。對(duì)此，需要能夠做好機(jī)械化掘進(jìn)工藝的把握，更好地滿足生產(chǎn)需求。

2 掘進(jìn)方式與工藝

2.1 我國(guó)煤礦開(kāi)采中的掘進(jìn)方式

（1）綜合機(jī)械化掘進(jìn)方式、連續(xù)采煤機(jī)配套作業(yè)與錨桿鉆車作業(yè)方式。該方式在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中涉及到多種設(shè)備類型，包括通風(fēng)除塵設(shè)備、掘進(jìn)機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)與供電系統(tǒng)等。在巷道掘進(jìn)中，掘進(jìn)機(jī)是其中的核心設(shè)備，其能夠?qū)ο锏谰蜻M(jìn)效率進(jìn)行有效提升，較好縮短施工周期。近年來(lái)，我國(guó)煤炭行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中也對(duì)該類設(shè)備的研發(fā)有著較高的重視程度，現(xiàn)有設(shè)備已經(jīng)能夠較好地滿足施工要求。

（2）連續(xù)采煤機(jī)掘進(jìn)。主要設(shè)備為連續(xù)采煤機(jī)，能夠同時(shí)進(jìn)行運(yùn)輸、裝煤與采落煤，能夠?qū)γ禾块_(kāi)采效率進(jìn)行有效提升。該設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，不僅能夠?qū)γ夯鶐r掘進(jìn)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，且能夠較好地進(jìn)行煤炭采掘。對(duì)于采割大寬度煤層以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)巷道，都可以使用該方式進(jìn)行開(kāi)采。

（3）掘錨一體化。使用掘錨機(jī)組合的方式開(kāi)展施工，其中，經(jīng)常使用的是以連續(xù)采煤機(jī)為核心的機(jī)組以及以懸臂挖掘機(jī)為基礎(chǔ)的掘錨機(jī)。該一體機(jī)是在連續(xù)采煤機(jī)基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)優(yōu)化改裝制造形成的設(shè)備，在掘進(jìn)速度與效率方面都具有較好的表現(xiàn)。

2.2 掘進(jìn)工藝規(guī)程

（1）在掘進(jìn)活動(dòng)正式進(jìn)行之前，需要做好準(zhǔn)備工作。其內(nèi)容，即是對(duì)掘進(jìn)施工當(dāng)中涉及到的設(shè)施、用電系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行檢查，在做好安全隱患及時(shí)排查的情況下，對(duì)作業(yè)當(dāng)中可能發(fā)生的設(shè)備故障進(jìn)行降低。在此過(guò)程當(dāng)中，也需要做好上崗人員的把關(guān)，保證其在綜合素質(zhì)與專業(yè)技能方面都能夠滿足要求。

（2）在掘進(jìn)施工中，設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不得將設(shè)備、機(jī)器的零部件進(jìn)行拆除與清洗，避免因此對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。對(duì)于運(yùn)行的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部位與皮帶等，禁止跨越或者靠近，不得對(duì)運(yùn)行當(dāng)中的皮帶進(jìn)行撥動(dòng)。對(duì)于設(shè)備當(dāng)中的重點(diǎn)零部件，在具體應(yīng)用時(shí)也要做好更換處理，保證型號(hào)更換一致。在更換液壓元件時(shí)，也需要保證設(shè)備處在無(wú)壓狀態(tài)當(dāng)中。

（3）在具體進(jìn)行掘進(jìn)施工時(shí)，主要內(nèi)容如下。

①要對(duì)臨時(shí)支護(hù)裝置、掘進(jìn)機(jī)的連接件進(jìn)行定期檢查，如果發(fā)現(xiàn)存在磨損或者松動(dòng)情況，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

②要做好支護(hù)裝置的檢查，查看是否存在焊縫開(kāi)裂以及構(gòu)件變形等問(wèn)題，如果該類問(wèn)題存在，需要及時(shí)采取措施解決。

③要做好同步閥油液清潔度的控制，保證能夠滿足要求，如果清潔度沒(méi)有滿足要求，則將會(huì)對(duì)其精度產(chǎn)生影響。一般來(lái)說(shuō)，會(huì)通過(guò)將磁鐵放置在油箱當(dāng)中的方式清潔油液。如其存在不同步情況，則需要對(duì)其行程進(jìn)行調(diào)整，對(duì)由于不同步導(dǎo)致的誤差進(jìn)行消除。

3 掘進(jìn)存在問(wèn)題

目前，單體錨桿鉆機(jī)與懸臂掘進(jìn)配套的綜合掘進(jìn)是我國(guó)應(yīng)用最多的工藝類型，在機(jī)械裝備應(yīng)用中，將涉及到材料運(yùn)輸、供水供電與巷道支護(hù)等環(huán)節(jié)。但在實(shí)際生產(chǎn)中，僅在煤炭運(yùn)輸與截剖方面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，在錨、掘方面還具有一定的不足。在具體掘進(jìn)工作開(kāi)展當(dāng)中，人員作業(yè)依然在其中占據(jù)較大的比例。具體來(lái)說(shuō)，我國(guó)煤礦巷道在掘進(jìn)當(dāng)中存在機(jī)械化程度低、智能化缺失與自動(dòng)化不足等問(wèn)題。

近年來(lái)，我國(guó)在巷道掘進(jìn)技術(shù)研究方面，主要包括斷面監(jiān)控與離機(jī)監(jiān)控等，雖然獲得了一定的進(jìn)步，但在整體效果方面還存在一定的不足，主要體現(xiàn)在故障自動(dòng)診斷、記憶截剖與自動(dòng)導(dǎo)航定位方面依然存在不足，在應(yīng)用效果方面也不夠明顯。整體角度來(lái)說(shuō)，掘進(jìn)裝備在自動(dòng)化水平方面存在不足，很多工序都為人工作業(yè)方式。在作業(yè)前，需要繁重的準(zhǔn)備工作，機(jī)械化作業(yè)不足，不僅對(duì)作業(yè)效率產(chǎn)生影響，還因此降低了掘進(jìn)的安全性。在巷道掘進(jìn)當(dāng)中，受到施工成本與安全性影響，通常需要在巷道迎頭進(jìn)行支護(hù)以及截剖等工作，之后再進(jìn)行交替支護(hù)。在此當(dāng)中，掘錨無(wú)法進(jìn)行平行作業(yè)，并因此對(duì)作業(yè)效率產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

4 工藝優(yōu)化方式

4.1 掘進(jìn)技術(shù)

交叉支護(hù)掘進(jìn)是一種新的掘進(jìn)工藝，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠充分融合前置支護(hù)快掘與后置支護(hù)快掘工藝，以此對(duì)支護(hù)以及掘進(jìn)速度起到有效的提升。該工藝設(shè)備方面，主要使用的為雙錨掘進(jìn)機(jī)，在具體施工中，使用掘進(jìn)機(jī)開(kāi)展作業(yè)，在對(duì)一個(gè)錨桿排距掘進(jìn)后，進(jìn)行清渣處理。之后，采用臨時(shí)防護(hù)裝置做好頂板的保護(hù)，進(jìn)行錨桿支護(hù)。之后再反復(fù)使用該方式完成掘進(jìn)支護(hù)。對(duì)于掘進(jìn)機(jī)前置部分，支護(hù)具有永久性特點(diǎn)，后置錨護(hù)方面，負(fù)責(zé)錨索與錨桿的支護(hù)，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行掘進(jìn)，在有效延長(zhǎng)掘進(jìn)時(shí)間的情況下，實(shí)現(xiàn)施工效率的提升。該工藝在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，能夠使支護(hù)施工速度與掘進(jìn)作業(yè)處于平衡狀態(tài)，能夠從根本上實(shí)現(xiàn)作業(yè)效率的提升。為了能夠使該技術(shù)更好地發(fā)揮作用，則需要進(jìn)一步完善臨時(shí)支護(hù)裝置，避免對(duì)司機(jī)的視線產(chǎn)生影響。同時(shí)，該技術(shù)對(duì)于操作技能也有著較高的要求，需要做好人員的培訓(xùn)。

4.2 組織措施

煤礦地質(zhì)條件與巷道掘進(jìn)施工有著十分密切的聯(lián)系，尤其是地質(zhì)斷層、構(gòu)造帶，具有較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，也因此有著較高的施工難度。在施工活動(dòng)進(jìn)行前，需要通過(guò)三維物探與鉆孔技術(shù)的應(yīng)用做好區(qū)域地質(zhì)條件的探查，制定針對(duì)性方案，降低施工風(fēng)險(xiǎn)。在具體施工中，也需要進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)條件的監(jiān)測(cè)，做好動(dòng)態(tài)分析工作，保證施工安全。同時(shí)，在實(shí)際作業(yè)當(dāng)中，為了獲得更高的施工效率，也需要做好組織方式的優(yōu)化處理。具體來(lái)說(shuō)，需要在施工前對(duì)工程項(xiàng)目作業(yè)條件、人員水平與自然條件等進(jìn)行考慮，以此實(shí)現(xiàn)合理的施工組織形式的確定，合理安排不同生產(chǎn)工序，以平行方式開(kāi)展作業(yè)。在巷道掘進(jìn)當(dāng)中，將涉及到較多的工序，通過(guò)平行作業(yè)的合理應(yīng)用，能夠有效減少作業(yè)時(shí)間，切實(shí)提升作業(yè)效率。

4.3 管理措施

在施工過(guò)程當(dāng)中，也需要制定科學(xué)的管理措施，以此保證作業(yè)過(guò)程的順利進(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，能夠結(jié)合工程實(shí)際做好獎(jiǎng)罰、生產(chǎn)責(zé)任與技術(shù)制度的建立，保證在掘進(jìn)工作開(kāi)展中能夠有章可循，落實(shí)各項(xiàng)規(guī)章制度，切實(shí)提升作業(yè)效率與質(zhì)量。在作業(yè)過(guò)程中，也需要做好循環(huán)作業(yè)規(guī)程的遵循，按照規(guī)定程序開(kāi)展工藝。

對(duì)于不同班次、不同工序的任務(wù)，需要保證能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，不得出現(xiàn)拖延的情況。在循環(huán)作業(yè)中，支護(hù)工序?qū)⒑馁M(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，也將對(duì)掘進(jìn)速度產(chǎn)生較大的影響，需要能夠?qū)⑵渥鳛橹攸c(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。在掘進(jìn)當(dāng)中，機(jī)械設(shè)備是必要的工具，也需要做好對(duì)設(shè)備的管理。對(duì)于不同掘進(jìn)設(shè)備，需要安排專門人員開(kāi)展管理、操作與維修等，將設(shè)備管理責(zé)任落實(shí)到人，全面采取定責(zé)任、定人員等方式。機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)需要在設(shè)備空閑時(shí)間安排，以此保證在作業(yè)時(shí)，相關(guān)機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)行，避免對(duì)施工作業(yè)產(chǎn)生影響，最大程度降低事故發(fā)生率。此外，還需要做好設(shè)備零配件的準(zhǔn)備，做好事故預(yù)案的制定。

5 實(shí)際生產(chǎn)中采取的機(jī)械化解決方案

結(jié)合礦井掘進(jìn)和巷修情況，按照裝備升級(jí)、設(shè)備創(chuàng)效的理念，通過(guò)配備先進(jìn)的鉆裝機(jī)組、掘探一體機(jī)、巷修機(jī)等機(jī)械設(shè)備，進(jìn)一步提升掘進(jìn)機(jī)械化裝備水平，有效降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高掘進(jìn)效率，爭(zhēng)取掘進(jìn)主動(dòng)，礦井實(shí)施了五大模式化升級(jí)改造。

5.1 沿空掘進(jìn)巷道設(shè)備模式化升級(jí)改造

針對(duì)沿空掘進(jìn)巷道打眼時(shí)間占比高、出矸連續(xù)性不足的情況，沿空巷道迎頭采用CMZY2-150/25型鉆裝機(jī)打炮眼、裝矸、出矸，輔助運(yùn)輸采用蓄電池單軌吊運(yùn)輸物料;形成沿空掘進(jìn)工作面打眼、出矸、運(yùn)料機(jī)械化，降低工作面打眼、出矸循環(huán)占比1/3。規(guī)劃2021年年底前實(shí)現(xiàn)礦井首個(gè)沿空巷道鉆裝機(jī)掘進(jìn)工作面。

5.2 煤巷、半煤巷實(shí)體掘進(jìn)巷道設(shè)備模式化升級(jí)改造

結(jié)合現(xiàn)煤巷、半煤巷實(shí)體掘進(jìn)工作面截割、支護(hù)工序時(shí)間長(zhǎng)、人員占比高，采用EBZ-160T型掘探一體機(jī)截割破巖裝矸，配合煤礦用單軌液壓錨桿鉆車進(jìn)行支護(hù);形成集截割、支護(hù)與配套的快速掘進(jìn)工作面，提高支護(hù)效率50%，降低人員1/3。規(guī)劃2021年6月底前實(shí)現(xiàn)礦井首個(gè)鉆探一體機(jī)+液壓鉆車+單軌吊運(yùn)輸?shù)木蜻M(jìn)工作面。

5.3 全巖掘進(jìn)巷道設(shè)備模式化升級(jí)改造

針對(duì)全巖掘進(jìn)工作面打眼、支護(hù)工序時(shí)間占比高，出矸連貫性不足的問(wèn)題，計(jì)劃采用CMZY2—180/35煤礦用鉆裝錨機(jī)組打炮眼爆破破巖、出矸;配合CMM2-25煤礦用液壓兩臂錨桿鉆車進(jìn)行支護(hù);后部采用YC6Z/PYC6ZL型轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)遠(yuǎn)距離噴射混凝土。形成機(jī)械化鉆眼、支護(hù)，系統(tǒng)連續(xù)出矸的全巖快速作業(yè)線，降低工序時(shí)間25%，日進(jìn)尺增加1.3m，月進(jìn)尺32.5m，增幅比例能夠達(dá)到38.2%，減少掘進(jìn)工作面迎頭崗位人員占比30%。2021年3月底前實(shí)現(xiàn)礦井首個(gè)全巖鉆裝機(jī)組+液壓鉆車掘進(jìn)工作面。

5.4 擴(kuò)修主運(yùn)皮帶巷設(shè)備模式化升級(jí)改造

針對(duì)礦井主運(yùn)巷道擴(kuò)修工程量大，占用在冊(cè)掘進(jìn)隊(duì)伍比例高的現(xiàn)象，規(guī)劃采用WPZ-37/600煤礦用巷道修復(fù)機(jī)（簡(jiǎn)稱巷修機(jī)）破巖，配合礦井主運(yùn)皮帶出矸;達(dá)到集中快速施工的擴(kuò)修工作面，降低在冊(cè)掘進(jìn)隊(duì)伍比例25%。規(guī)劃2021年3月前實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)主運(yùn)機(jī)械擴(kuò)修工作面。

5.5 采區(qū)運(yùn)輸巷道擴(kuò)修設(shè)備模式化升級(jí)改造

針對(duì)礦井采區(qū)運(yùn)輸巷施工空間小的情況，在采區(qū)運(yùn)輸巷采用WPZ-22/15/200L風(fēng)動(dòng)巷修機(jī)處理底鼓、開(kāi)幫，配合采區(qū)運(yùn)輸皮帶出矸。規(guī)劃2021年5月底前實(shí)現(xiàn)礦井首個(gè)采區(qū)運(yùn)輸巷道巷修機(jī)擴(kuò)修工作面。

6 結(jié)束語(yǔ)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，煤礦行業(yè)是其中的重要基礎(chǔ)。要想保證煤礦開(kāi)采的質(zhì)量與效率，需要對(duì)巷道掘進(jìn)機(jī)械化方式進(jìn)行合理的利用，這也將關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)效益以及生產(chǎn)安全。在文章中對(duì)煤礦巷道機(jī)械化掘進(jìn)工藝進(jìn)行了一定的研究，在實(shí)際掘進(jìn)工作開(kāi)展中，需要充分把握存在的不足之處，以科學(xué)措施的應(yīng)用提升掘進(jìn)工藝水平，保障生產(chǎn)效率與生產(chǎn)安全，更好地實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)工作目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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