提高煤礦井巷快速掘進技術應用效能探討

劉勝宇

摘要：煤礦井巷生產作業(yè)條件非常艱苦，各種安全隱患的威脅時時刻刻都有，屬于能源領域中典型的高危行業(yè)。煤礦井巷地質條件復雜，受通風、瓦斯、火災、煤粉塵等不利因素的制約，要提高生產效率并不是一件容易的事情。近年來科技水平的進步，讓快速掘進技術在煤礦井巷生產作業(yè)中得到了普遍應用，在提高生產效率方面發(fā)揮了積極作用，但也暴露出了一些不足之處。

關鍵詞：煤礦井巷;快速掘進技術;應用

1煤巷快速掘進的影響因素

1.1巷道環(huán)境條件

巷道環(huán)境條件是影響煤巷掘進效率和安全的基本因素。這一因素對巷道開挖施工影響最直接、最強烈。當巷道巖層硬度較高時，巷道掘進難度增大，掘進設備的磨損在整個掘進施工中更加明顯，嚴重影響煤巷掘進的效率和質量。值得注意的是，在巷道施工中還存在一些滲水、瓦斯積聚的問題。這些實際巷道環(huán)境直接影響著煤巷掘進的安全。

1.2隧道設備性能

在巷道掘進施工中，掘進設備的性能會影響巷道掘進速度，是影響巷道掘進的主要因素。與發(fā)達國家相比，我國礦山企業(yè)巷道掘進設備的應用還不夠先進。以重型懸臂式掘進機為例，我國在該設備的研發(fā)方面缺乏自主技術，嚴重制約了掘進設備的更新?lián)Q代，影響了巷道掘進效率。

1.3開挖支護技術

采礦本身屬于高風險行業(yè)，支護技術的應用直接關系到采礦過程的安全。新時期，我國對工業(yè)安全生產提出了更高的要求。在煤巷掘進中，科學合理地進行煤巷掘進施工是十分必要的。但是，結合煤巷掘進的現(xiàn)狀，我國礦山企業(yè)在煤巷掘進中的支護技術應用滯后，使得巷道支護速度遠遠落后于煤巷掘進速度。另外，需要注意的是，許多煤巷開挖支護是根據經驗完成的，導致支護錨桿鉆孔、偏位等問題，影響整體支護質量。

2煤礦井巷快速掘進技術應用措施

2.1加強井巷地質預測

煤礦井巷地質環(huán)境復雜，而且每個井巷的復雜情況還各不相同，比如斷層、構造帶等。如果對這些情況不能較為全面、準確的掌握，不僅快速掘進技術的優(yōu)勢得不到發(fā)揮，甚至可能威脅到礦山的安全生產和礦工的生命健康。所以，為了保證快速掘進技術的正常應用，必須要先做好井巷地質預測工作，提升預測科學水平，為應用快速掘進技術掃平道路。比如利用巷探、鉆探、三維物探等技術對井巷斷層、構造帶進行信息探測，能降低地質因素對快速掘進技術的不利影響。

2.2掘進機工作參數優(yōu)化

選擇綜合性能較突出的掘進機，能切實提升煤巷的掘進速度，保證煤礦企業(yè)經濟效益。在掘進機選擇中，不僅要考慮礦井的地質條件，而且需對施工環(huán)境進行有效分析，以此來確定掘進的種類。譬如，在新時期可選擇全斷面巖石掘進機進行施工。當煤巷巷道圍巖的硬度超過80MPa時，若采用傳統(tǒng)的懸臂式掘進機，其施工掘進基本上是“0”進尺，而且截齒消耗嚴重，但當采用全斷面巖石掘進機時，能實現(xiàn)200MPa巖石地層的快速掘進，掘進速度較快。在巷道掘進施工中，還需要結合具體的工況，對掘進機的開機率、掘進速度等參數進行控制，以此來延長掘進機的有效工作時間。

值得注意的是，設備的匹配程度對于煤巷掘進效率、安全性具有較強的制約作用。在掘進機工作參數優(yōu)化中，還需要提升設備之間的匹配程度。現(xiàn)階段，煤巷掘進中需要匹配的設備系統(tǒng)較多，應從掘進、支護和運輸三個環(huán)節(jié)開展設備的匹配度管理，實現(xiàn)煤礦巷道作業(yè)的最優(yōu)控制。

2.3靈活運用掘進技術

煤礦井巷快速掘進設備有別于常規(guī)掘進設備之處，除了設備本身所具有的技術性能指標優(yōu)勢之外，對能否將掘進技術與井巷地質條件貼合應用也有極高的要求。通常來說，技術性能指標越高的掘進設備，對作業(yè)條件與技術應用配合度的要求往往也越苛刻?？焖倬蜻M設備的關鍵優(yōu)勢在“快速”上。因此，要想讓它的優(yōu)勢得到有效發(fā)揮，就必須要結合井巷具體地質條件的特殊性，采取靈活的技術應用手段，這樣才能體現(xiàn)設備性能的最佳優(yōu)勢。比如在地質條件良好的作業(yè)環(huán)境中，可以采取中間進道、四周片幫的方式來促進掘進效率的提高;而對于工作面頂板則應采取分次分割技術來控制空頂時間，這樣更有利于井巷作業(yè)的安全?？傊诰唧w掘進作業(yè)中只要能夠結合井巷地形地貌特征，采取差異性的進道方式，就可以較好地提升掘進設備工作效率，并提高設備的使用壽命。

2.4掘錨一體化技術

落煤、裝煤以及支護是煤巷掘進工序的三個主要環(huán)節(jié)[4]。當使用不同設備時，煤礦掘進設備的開機率會受到影響，同時受設備配套性因素的影響，設備的掘進速度會受到較大阻礙?；诖?，應重視掘錨一體化技術的規(guī)范應用。在掘錨一體化下，應通過引入掘錨機來解決工序之間的影響作用，提升掘進的速度。值得注意的是，現(xiàn)階段我國在掘錨機生產中尚顯不足，但國外引入的掘錨機與國內礦井生產設計存在一定差異，故而還需進行掘錨一體化技術的深入研究，尤其是要重視掘錨機的研究和生產。

2.5優(yōu)化升級運輸系統(tǒng)

運輸系統(tǒng)是保證煤礦生產經營效益的重要渠道。高效、穩(wěn)定、安全的運輸系統(tǒng)是保證快速掘進技術的重要環(huán)節(jié)。如果交通系統(tǒng)緩慢、落后、擁擠、缺乏安全性，那么快車道駕駛技術在道路上的應用就不能形成良好的閉環(huán)。例如，在傳統(tǒng)的道路運輸方式中，主要使用絞車和扒手裝載機。如果是常規(guī)開挖作業(yè)，這種運輸方式仍然可以保持有效運行，但如果是快速開挖作業(yè)，這種運輸方式將暴露效率不足的缺陷。因此，為了實現(xiàn)快速掘進技術的良好應用，必須對原有的運輸系統(tǒng)進行優(yōu)化、升級和改造。例如，改進后的帶式輸送機的輸送能力已大大提高。技術先進，自動化水平也較高，結構簡單，穩(wěn)定性強，易于維護、保養(yǎng)、檢修和測試。產量比和性價比都有了很大的提高。

2.6改進支持技術管理

中國的煤礦開采通常以地下作業(yè)為主。受地質構造條件限制，符合露天開采的礦山很少。為了完成大型地下采煤作業(yè)，大量的巷道開挖是必不可少的施工工序。為了保證巷道掘進的安全，保證采出的煤炭能夠快速運輸到地面，必須對巷道進行支護。完善的巷道支護技術一方面可以保持巷道的通暢和圍巖的穩(wěn)定;另一方面，它還可以減緩和減少圍巖的移動，確保巷道斷面不會因外力擠壓而變小，防止散落或損壞的圍巖坍塌。由此可見，要實現(xiàn)快速掘進技術的生產運營，必須加強巷道支護技術管理，提高巷道支護技術水平，確保巷道支護技術能夠滿足快速掘進技術的生產運營需要。例如，合理的錨桿支護技術管理可以有效地保證巷道支護性能的穩(wěn)定和運輸安全，促進巷道支護技術與快速掘進技術的合理銜接，促進快速掘進生產目標的實現(xiàn)。

結論

煤巷高效快速掘進對于提升煤礦企業(yè)生產效益具有深刻影響。新時期，煤礦企業(yè)生產人員只有充分認識到煤巷掘進的影響因素，然后基于當前煤巷掘進技術，進行掘進、支護和運輸技術的系統(tǒng)優(yōu)化，并深化優(yōu)化后的技術在項目實踐中的應用，這樣才能真正提升煤巷高效快速掘進技術應用水平，保證煤礦生產效率與安全，并促進整個采礦行業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻：

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[4]王樹斌.淺析煤礦開采工藝及巷道快速掘進的措施[J].中國科技投資，2019（12）：127.