探析煤礦巷道掘進(jìn)速度影響因素與對(duì)策

摘?要：煤礦是煤炭資源的重要產(chǎn)地，煤礦地質(zhì)條件特殊，其煤體的分布特征決定了煤體厚度，有關(guān)厚度從0～10m不等。煤礦開采中的重要工作就是巷道的施工，這就要求采取合理、高效的技術(shù)措施來保證煤礦生產(chǎn)的安全、平穩(wěn)。隨著技術(shù)水平的不斷發(fā)展，促進(jìn)礦井綜合水平不斷提升，一年生產(chǎn)百萬噸、千萬噸級(jí)的大型采場(chǎng)層出不窮，回采巷道的使用量大幅增加，礦井開采已經(jīng)是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此要做好礦井的巷道掘進(jìn)工作，提升掘進(jìn)的速度。本文從影響礦井掘進(jìn)工藝的主要因素入手，分析并探討了影響礦井掘進(jìn)工藝的因素，并提供有效的解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：煤礦巷道；挖掘技術(shù)；因素與對(duì)策

在眾多的能源中，煤是無可替代的。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家對(duì)礦產(chǎn)品的需求日益增加，煤礦的供需矛盾日益突出。我國擁有大量的煤礦，但大多數(shù)的煤礦都難以在地表進(jìn)行開采，因此，煤礦的主要生產(chǎn)形式是以地下開采為主。在科技進(jìn)步的同時(shí)，礦井的地下采礦工作也已初見端倪。煤礦巷道采掘技術(shù)具有科學(xué)化、超前化的特點(diǎn)，是確保礦井高效生產(chǎn)的重要保障?；诖?，要深入探索煤炭挖掘技術(shù)，提升煤礦巷道挖掘技術(shù)，有效地提高礦井的生產(chǎn)效率和品質(zhì)。

一、影響煤礦巷道挖掘技術(shù)的因素

礦井巷道挖掘是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及許多方面的問題，其中涉及建設(shè)方和管理者、技術(shù)設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、安全等諸多方面。文章對(duì)礦井巷道挖掘中的各種因素進(jìn)行分析，對(duì)有關(guān)因素進(jìn)行歸納，內(nèi)容如下：

（一）人的要素

首先，有關(guān)施工人員的培訓(xùn)，沒有參與的工程就不可能成功。不管是完全自動(dòng)化的，還是完全手工的，煤礦工人都是關(guān)鍵的要素，他們?cè)谑┕ぶ邪缪葜鲃?dòng)的角色，超越了其他的一切，這一要素包括以下幾方面：

首先，是職工的質(zhì)量。施工人員的作業(yè)技術(shù)和安全觀念是最關(guān)鍵的問題。勞動(dòng)者的主體是高學(xué)歷、高技術(shù)技能、具有生產(chǎn)積極性、接受安全教育［1］。但因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)中的工人的技術(shù)能力低下，無法順利地進(jìn)行工作。礦山井巷的施工受到很多因素制約，比如施工人員不遵守施工規(guī)范、知識(shí)水平較低、不熟悉生產(chǎn)過程、不熟悉機(jī)械設(shè)備、不熟練作業(yè)等。在礦山施工中，要注重新技術(shù)新工藝的引入和應(yīng)用，強(qiáng)化管理。因此，在施工前期和施工階段，加強(qiáng)員工的技術(shù)培訓(xùn)，使其技術(shù)水平得以提升，從而極大地提升了工作的工作質(zhì)量。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全保護(hù)，在新技術(shù)應(yīng)用前，要對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)訓(xùn)練，使其盡快熟悉每一道工序和操作規(guī)程，以保證工程的順利進(jìn)行。在掘進(jìn)過程中，工人們的配置達(dá)到了一個(gè)完整的工種，他們的工作分工非常的緊密，他們的工作時(shí)間和質(zhì)量都得到了充分的提升，素質(zhì)也得到了極大提升，因此他們的挖掘工作一直保持在一個(gè)很高的水準(zhǔn)。

其次，是監(jiān)管人的能力。特別是基層監(jiān)管的技術(shù)能力、組織能力、管理能力、培訓(xùn)能力等，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)管理工作尤為關(guān)鍵。而在實(shí)際工作中，煤礦巷道施工工藝規(guī)范和技術(shù)文件的質(zhì)量不高，缺少指導(dǎo)意義；不完善的管理制度，缺乏有效的場(chǎng)地管理，或制定的管理體系沒有被嚴(yán)格的實(shí)施；技術(shù)工人專業(yè)水平低、巷道施工設(shè)計(jì)不合理、施工技術(shù)不完善、支護(hù)結(jié)構(gòu)不合理等問題，都會(huì)給施工造成安全隱患，制約了施工的順利進(jìn)行。

再次，是現(xiàn)場(chǎng)管理制度。施工過程中，必須堅(jiān)持以崗位責(zé)任制為中心思想，這是整個(gè)施工過程中得以順利進(jìn)行的重要保證，也是加快施工進(jìn)度和降低施工成本的重要前提條件，合理的施工方法，在巷道挖掘技術(shù)中，通常采用一次或者多次開挖成型，有圍巖的具體情況決定超前支護(hù)或者初期支護(hù)，在必要的地方要加強(qiáng)支護(hù)來保證挖掘安全和工程的進(jìn)度，好的現(xiàn)場(chǎng)管理制度，是保證挖掘進(jìn)度和生命安全的重要環(huán)節(jié)，一個(gè)小小的失誤，可能造成整個(gè)工程進(jìn)度延緩，甚至是停滯，所以尤為重要。

然后，是機(jī)構(gòu)化的行政。行政體系的基礎(chǔ)，以崗位責(zé)任制為中心的施工技術(shù)措施、施工設(shè)備和施工機(jī)構(gòu)的有效實(shí)施，是加快施工速度，降低生產(chǎn)成本，保證施工質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)。采用了一種較為科學(xué)的施工工藝，針對(duì)巷道施工，一般采用一次開挖成形法，或多次開挖成形，并依據(jù)不同的巖體狀況，采取先期和前期支護(hù)措施，并在需要時(shí)進(jìn)行加固，以保證施工的安全性。

最后，是合理安排建設(shè)項(xiàng)目。科學(xué)的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)包括各個(gè)生產(chǎn)工藝的工作周期，盡量縮短主要生產(chǎn)工藝之外的生產(chǎn)周期；在確保生產(chǎn)的同時(shí)，將重要的工藝以外的工作時(shí)間最小化。多個(gè)作業(yè)并行作業(yè)，制作合理的、高效的工作流程圖、最優(yōu)作業(yè)安排等；正確選取施工操作模式和運(yùn)行模式；合理的周期進(jìn)尺確定［2］。

（二）施工機(jī)械及工藝條件

首先是機(jī)器。鉆孔、爆破、運(yùn)輸是巷道建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，鉆孔及運(yùn)輸設(shè)備的選擇與運(yùn)用，將直接影響到巷道的開挖速率，研制高效經(jīng)濟(jì)的鑿巖機(jī)已迫在眉睫。目前，煤礦井下施工普遍使用的仍是氣腳式鉆頭，其動(dòng)力不足、鉆井速率慢、打井深度偏淺，因此要加大鉆井速率，多臺(tái)機(jī)械操作，但仍無法改善其施工效率。隨著礦井機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展，礦井的規(guī)模越來越大，對(duì)礦井的開發(fā)利用也越來越迫切。單臂式挖掘機(jī)在我國的幾個(gè)工程中已被應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目，而從我國現(xiàn)有的鉆巖機(jī)使用情況來看，大多還處于第一代、第二代水平，屬于氣腿部鑿巖機(jī)或半水力鑿巖機(jī)。但是，在國外大截面的巷道，基本采用了TBM式的盾構(gòu)式掘進(jìn)器，這種設(shè)備在一個(gè)很短的范圍之內(nèi)，可以在鉆孔過程中完成更換釬、定位、開孔、返釬的完全自動(dòng)化［3］。

其次是裝載?？萍及l(fā)展對(duì)施工設(shè)備的需求越來越重要，砂巖施工占平巷施工周期為30%～50%，在我國已基本達(dá)到了機(jī)械化施工。從20世紀(jì)50年代到現(xiàn)在，我國的工程建設(shè)中，運(yùn)輸機(jī)械分為4個(gè)升級(jí)期，從裝巖性來說，總體的發(fā)展趨向是從低效裝卸設(shè)備帶動(dòng)不連續(xù)出砟裝備的匹配，向高效能的持續(xù)出砟設(shè)備發(fā)展，即以持續(xù)工作的鉗或立爪裝載機(jī)配皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)及礦車，或者是采用的無軌式鏟式挖掘機(jī)出砟，其能使掘進(jìn)工效提高一到兩成，采準(zhǔn)時(shí)間縮短75%～80%。

最后是工藝要素。根據(jù)我國現(xiàn)有井巷施工技術(shù)的現(xiàn)狀，采用鉆孔爆破技術(shù)為主。本文通過實(shí)際應(yīng)用，提出一種新的“三錨”組合錨網(wǎng)組合支撐技術(shù)。該技術(shù)在施工進(jìn)度、安全品質(zhì)、勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)成本等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的搭棚、砌體支撐。近幾年，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，采用了一種新型的錨網(wǎng)組合支撐方法，并獲得了良好的效果。然而，施工中也出現(xiàn)了一些問題，比如，由于巷道成型不佳，導(dǎo)致施工中出現(xiàn)的漏斗、噴管質(zhì)量不好、錨桿施工質(zhì)量不好等。對(duì)于圍巖性較弱的部分，不但會(huì)造成一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且還會(huì)制約井巷施工的進(jìn)展，要解決這些問題，需要注意以下幾方面。。

第一是改進(jìn)光爆法，加強(qiáng)巷道成型。當(dāng)前，煤礦井下的爆破大多是光表面，而且大多是淺孔，要想提高掘進(jìn)深度，必須先加大孔深和孔徑，再加上幾年的實(shí)際應(yīng)用，中深鉆孔5m也是可以實(shí)現(xiàn)的［4］。同時(shí)，為加強(qiáng)巷道成型，由于加大孔徑而減少的擴(kuò)炮孔數(shù)量可轉(zhuǎn)移至周邊，即周圍的眼數(shù)量增加，從而保證光爆炸的作用。增加鉆孔深度和增加鉆孔數(shù)量可以提高臺(tái)車的凈鉆井效率。在此基礎(chǔ)上，必須強(qiáng)化施工管理，以保證在工程中能夠充分利用其功能，使其能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。

第二是正確選擇錨桿，使其施工的品質(zhì)得到改善。并應(yīng)防止出現(xiàn)大量的混凝土裂紋。錨索是否有效，其主要原因是選擇正確，以及是否符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的巖性要求，選用合適的錨桿，如水泥錨桿、松香錨桿、空心注漿錨桿、錨索等，并針對(duì)具有高穿頂應(yīng)力的錨索等。錨桿安裝角度、錨墊板是否貼合巖石、灌漿充填等因素都將直接關(guān)系到錨固的效果。選用高質(zhì)量的物料，保證網(wǎng)絡(luò)噴涂質(zhì)量。金屬網(wǎng)片的作用在于增強(qiáng)混凝土的彎曲強(qiáng)度和韌性，但其在裝配過程中必須與巖石表面相結(jié)合。選用符合要求的噴漿劑用于混凝土的制造，并選用濕噴技術(shù)等，既能提高噴漿質(zhì)量，又能減少回彈，又能提高作業(yè)條件［5］。

（三）施工場(chǎng)地的安全

首先，自然的因素影響。比如巷道突水、瓦斯、高地溫、高壓力下的巖體變形等，都會(huì)嚴(yán)重威脅到巷道的安全，通過相關(guān)的儀器（比如地磁、紅外等）來監(jiān)測(cè)工程的進(jìn)展，并采取相應(yīng)的安全措施，保證工程的安全，但不可避免地會(huì)對(duì)工程的進(jìn)度產(chǎn)生不利作用。

其次，是人類活動(dòng)等。礦井施工中存在著各種復(fù)雜的工作環(huán)境、巷道中的燈光的不良影響，很可能造成煤礦的安全隱患。平巷掘進(jìn)一般采用單樁開挖，工作臺(tái)面狹小，人員、機(jī)器多，且空氣品質(zhì)差，特別是鉆眼、出碴時(shí)更是如此。此外，還要做好安全防護(hù)工作，避免出現(xiàn)粉塵、爆炸等意外事件。因此，必須加強(qiáng)通風(fēng)，以保證空氣品質(zhì)及能見度，減少危險(xiǎn)。在施工過程中，人工操作的隨意性，也是不安全的因素，在保證個(gè)體施工的同時(shí)，保證施工作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，保證施工人員工作時(shí)間的合理，保證施工人員的工作質(zhì)量［6］。

二、礦井巷道施工工藝要素的技術(shù)對(duì)策

（一）加強(qiáng)礦井巷道施工人員職業(yè)技能的培養(yǎng)

強(qiáng)化建筑施工人員的技術(shù)技能訓(xùn)練，既要豐富建筑施工人員的專業(yè)理論，又要熟練地運(yùn)用各種先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行維護(hù)、掌握維護(hù)技術(shù)，還要對(duì)建筑施工人員進(jìn)行全面的培訓(xùn)，以提高他們的技能。針對(duì)目前國內(nèi)礦井開采中出現(xiàn)的問題，對(duì)影響礦井的安全生產(chǎn)因素進(jìn)行了探討，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。培訓(xùn)工人在挖掘機(jī)械維護(hù)方面的技能，讓他們對(duì)綜掘機(jī)械的各種應(yīng)用有更深刻的了解，真正提高礦井的掘進(jìn)技術(shù)水平［7］。

（二）巷道支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)

為了確保礦井的安全，必須加強(qiáng)對(duì)礦井的技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)和開發(fā)，加大資金投入力度，使礦井的施工質(zhì)量得到有效保障。當(dāng)前，由于礦井開挖效率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，對(duì)煤礦巷道開挖施工影響較大，必須加強(qiáng)煤礦巷道施工技術(shù)的研發(fā)，使其向現(xiàn)代化方向發(fā)展。在煤礦巷道施工中，進(jìn)一步完善標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)，提升設(shè)備的主要功能，提升設(shè)備的自動(dòng)化程度，使其在未來的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。由于煤礦巷道結(jié)構(gòu)的突變，會(huì)對(duì)煤礦巷道的掘進(jìn)速率產(chǎn)生不利影響，因此，在礦井施工中，必須不斷加強(qiáng)對(duì)礦井安全技術(shù)的研究［8］。

（三）強(qiáng)化組織的管理

煤礦企業(yè)要強(qiáng)化組織與管理，在組織與經(jīng)營中，嚴(yán)格遵循領(lǐng)導(dǎo)的規(guī)定，強(qiáng)化施工各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)行全程監(jiān)控，確保施工工藝的正常進(jìn)行。在礦井掘進(jìn)作業(yè)過程中，必須按照作業(yè)規(guī)程和循環(huán)圖標(biāo)要求，通過人力物力和技術(shù)裝備合理配置，使各項(xiàng)作業(yè)過程能得到全面、有效地實(shí)施，確保了礦井的正常開采。在這一背景下，本文著重從煤礦開采中的安全、有效的角度出發(fā)，進(jìn)行了深入的剖析和探討。合理、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程，確保了礦井生產(chǎn)的整體、快捷、安全。有效地推進(jìn)了礦井生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益［9］。

（四）強(qiáng)調(diào)煤礦和瓦斯突出防治技術(shù)

對(duì)礦井開采進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)煤層的控制，避免后期開采過程中易產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象；煤礦施工過程中，要做好煤礦工人和機(jī)械的安全保護(hù)工作，防止煤礦生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種意外。全面規(guī)范礦井的通風(fēng)環(huán)境，盡量減少串口，確保通風(fēng)率的科學(xué)性和合理性；對(duì)巷道的支護(hù)形式、施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，以防止由于支護(hù)不到位而導(dǎo)致的安全隱患，從而大大地提升了施工的質(zhì)量。在對(duì)于煤礦井下有瓦斯突出的礦井，開展煤層氣的地質(zhì)預(yù)測(cè)工作中，明確煤層氣的分布特征，實(shí)現(xiàn)了煤層氣的分層控制；同時(shí)，制定相應(yīng)的防治措施，有力地推進(jìn)了煤礦安全生產(chǎn)管理工作的開展。要對(duì)煤礦開采過程進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)與監(jiān)視，及時(shí)了解煤體溫度、壓力、風(fēng)量變化和煤體的變形情況?？茖W(xué)性指標(biāo)著重于預(yù)測(cè)技術(shù)措施，提出了超前構(gòu)造預(yù)測(cè)、區(qū)域預(yù)測(cè)定點(diǎn)取樣裝置及其他技術(shù)裝備，以保證重點(diǎn)預(yù)測(cè)工作的開展，力求保證重點(diǎn)預(yù)測(cè)的科學(xué)性和有效性。必須對(duì)煤炭的無機(jī)性能進(jìn)行深入的分析，以進(jìn)一步提升煤炭的應(yīng)用和實(shí)用價(jià)值。針對(duì)突出煤體外側(cè)煤層區(qū)的防治措施，采用以不冒、不放煤為前提的措施；在不具有地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、煤層滲透率低、掘進(jìn)速率大的情況下，為了保證煤礦的安全、有效的開采，采取提前鉆進(jìn)的方法進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)測(cè)。在煤礦開采過程中，在確定的局部區(qū)域沒有消除的情況下，禁止采用相應(yīng)的處理方法，在局地臨時(shí)消突，需要再次進(jìn)行區(qū)域反應(yīng)消突［10］。

（五）選擇科學(xué)合理的掘進(jìn)方式

在選擇掘進(jìn)方式上，應(yīng)當(dāng)保證其科學(xué)性、正確性，保證施工的安全性。在實(shí)際的支護(hù)過程中，巷道的挖掘技術(shù)具有重要的作用，一方面可以提升施工作業(yè)的工作效率，使得巷道掘進(jìn)技術(shù)與支護(hù)技術(shù)能夠在煤炭開采過程中，滿足其具體要求。而從目前的現(xiàn)狀來看，在進(jìn)行施工的過程中施工作業(yè)的方式十分豐富，其中包括了交叉作業(yè)、順序作業(yè)等方式。但是，在進(jìn)行項(xiàng)目施工時(shí)，施工人員還需要根據(jù)實(shí)際的情況（精準(zhǔn)的地質(zhì)勘測(cè)數(shù)據(jù)、巷道的真實(shí)長(zhǎng)度）調(diào)整開采施工作業(yè)設(shè)備的工作方式，并且還要按照不同情況靈活對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的選擇。

結(jié)語

加強(qiáng)礦井巷道掘進(jìn)速度，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，確保礦井掘進(jìn)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性，提高礦井掘進(jìn)水平，加強(qiáng)工人技術(shù)技能的訓(xùn)練，實(shí)行科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的循環(huán)操作，并對(duì)煤礦進(jìn)行綜合整治，并根據(jù)我國煤礦的地質(zhì)特征，采取較前沿煤礦的巷道開挖技術(shù)，確保煤礦正常生產(chǎn)和生產(chǎn)安全，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：段亞東（1978—?），男，漢族，安徽渦陽人，本科，工程師，研究方向：采礦工程。