煤矿巷道开拓掘进工程快速掘进技术的研究

煤矿巷道开拓掘进工程快速掘进技术的研究

郑家恩

淮河能源集团煤业分公司顾桥矿

摘要：伴随着中国浅部煤炭资源的日趋枯竭，中国煤炭开采已进入深部开采时代。而在深部开采中，煤层具有高压、高温、高熔岩水压和强开采扰动等诸多特性，巷道受到的应力复杂多变，整体变形转变为塑性变形，不仅时间效应强，而且变形量大，引发巷道掘进速度减慢、作业强度增大等一系列问题，极大地制约了高效生产的开展。其中，尤以巷道掘进速度的减慢对矿井生产影响最为突出。所以，不断强化对煤巷快速掘进施工工艺的研究是十分必要的。鉴于此，文章对岩巷快速掘进施工技术要点及安全管理工作措施进行了研究，以供参考。

关键词：岩巷；快速掘进；安全管理

1煤矿掘进技术的重要性

煤炭资源作为我国工业的主要能源之一，是工业发展中必不可缺的。对于资源开采施工过程中来说，需要放在首位关注的就是安全问题，无论是煤炭开采企业、煤矿开采人员个人还是国家，都需要高度重视煤矿的安全问题，煤矿开采过程中不发生安全事故，不仅能提高企业的经济效益，还会给企业带来良好的社会效益。目前存在的矿井地形条件都相对复杂，导致巷道掘进工作的难度增大，开采进程较为缓慢。因此，煤矿企业对掘进技术的要求日益提高，优化完善快速掘进工艺成为目前的重中之重。在煤矿的开采过程中必须要用到的技术就是煤矿巷道掘进支护技术，随着煤矿开采难度的加大，掘进技术也需要不断地完善与提高，以保证满足煤矿开采的要求。在煤炭开采的过程中，除了充分运用现代科技发展下的煤矿掘进支护技术，有效的支撑矿井内部巷道，还需要加强对矿井内巷道的通风性能、排水能力以及地质结构是否稳定等各方面情况的关注，以保证人员和矿井的安全，减少安全事故的发生。

2巷道掘进成套设备掘进方式和施工技术

2.1悬臂式掘进

机掘进悬臂式掘进机的工作过程并不复杂，主要包括三个环节：（1）岩层的截割依赖于截割炮头的转动；（2）截割炮头的不规则摆动为整个巷道断面提供了支撑力，支持后续生产工作；（3）掘进机的铲板收集截割下来的矸石，方便矸石运输出井外。破岩和装矸是掘进机最主要的机械功能，在这两个主要功能上悬臂式掘进机有了很大程度的提升，对比传统的爆破工艺技术，机械化和自主化有了质的飞跃。采用机械化手段代替传统炸药爆破和人工运输的落后工艺，进一步加快了工业机械化进程，充分提升了煤炭生产速度和生产量。现阶段，该种工艺技术已被广泛推广，经济条件好的大中型煤矿企业都应用了此种工艺技术，未来煤矿生产机械化势必全面覆盖。

2.2液压钻车钻爆掘进

液压钻车钻爆技术是随着机械化程度的提高而诞生的一种先进技术，其与人工钻爆技术的不同主要在于锚杆支护和打炮眼方式等。不管是液压钻车钻爆还是人工钻爆，其主要内容包括打炮眼、装药、构建支护体、排矸等。人工钻爆技术只有排矸工作使用机械设备操作，其他方面都需要人工来完成，掘进工作的进度较慢，而且构建支护体和打炮眼环节工作强度大，需要更多的人力来完成；而液压钻车钻爆技术，利用液压钻车就能够执行打炮眼和锚杆支护体的构建任务。两种钻爆技术本质上来讲差别不大，主要的不同是将人力换成机械设备进行生产施工，从而减少人力的消耗，提升生产安全性和高效性。但液压钻车钻爆也存在一些问题，例如机械设备因过度消耗而损坏，因此需要在工作中摸透设备的安装运行原理，找到最合适的平稳运行方法。液压钻车爆破工作完成后，其余工作与人工钻爆流程相同，排矸时也需要梭车、装岩机和矿车的共同配合才能顺利完成工作。多种机械设备相互配合提高了掘进工作的速度。

2.3掘锚一体化掘进

在实际的生产施工中，若在煤层群中只进行单巷道掘进，速度会很慢。运用采掘一体化开采技术，可以进行连巷生产操作，同时完成2～3条巷道的掘进，并且相互之间可以有效配合，提升生产实际效能。但该技术也存在一定的不足，即在生产中施工人员需要不断对设备进行调整，这虽满足当下的生产要求，但频繁操作使整个生产工序变得烦琐，人员配比和资金投入显著增加，不利于长期发展运行。而优化后的掘锚一体化掘进技术从源头上简化了各种复杂工序，不需要太多人力进行操作，机械设备单独使用就可使多项工序共同运行，是目前较先进的一种巷道掘进技术。尤其是将掘进功能和锚杆支护功能并行，工作效率有了很大的提升。

2.4气腿式凿岩机岩巷掘进

液压钻车的购置成本较高，而且对地质条件的适应性很差。很多煤矿多采用气腿式凿岩机，配备耙斗装岩机来进行岩巷掘进作业，其优势是：（1）实现了多个工序的平行作业，破岩的效率相对较高；（2）工艺比较成熟，对地质条件的适应性强，凿岩和打眼受掘进断面尺寸的影响较小；（3）破岩效率总体较高，在正常作业的情况下，掘进量为30～40m3/h。由于气腿式凿岩机的体积相对较小，在井下移动也相对容易与气腿式凿岩机的技术优势相比，其缺陷也相当明显，主要体现在作业时自动化程度低，不能实现机械化装岩，工人的劳动强度大，掘进的安全性也相对较差。这限制了其掘进速度，导致其只适用于一些小断面岩巷的掘进。

2.5综掘法岩巷掘进

与上述几种传统的掘进方法相比，综掘法的装备更加完善，效率更高且安全性更高。采用综掘法掘进岩巷时，用带式输送机来装岩，悬臂式掘进机来破岩，用梭车将破碎岩石运输到掘进工作面以外。其技术优势是自动化水平高，掘进速度快，掘进时震动较小，对巷道影响较小，能实现对巷道的临时支护，整体的安全性和效率都极高。综掘法适用于更大断面巷道的掘进，是未来巷道掘进中需重点发展的技术。综掘法使用过程中也会遇到一些技术问题，即没备运输不便，需要更大的断面，掘进的岩层较硬。因为综掘法配套的使用设备比较昂贵，所以，需要技术员熟练操作。鉴于此，综掘法适用于岩层较为坚硬、巷道断面较大的矿井掘进。

3煤矿掘进技术及安全管理措施

3.1提高煤矿相关人员的安全防范意识

煤矿埋藏于地下层，要在复杂地质条件下减少矿区安全事故的发生，实现煤矿高效生产，必须要做好的就是提高煤矿相关人员的安全防范意识，让每个人知道安全重要性的同时，自身能具备较好的应急能力，当发生危险时能够及时做好安全防御措施和急救措施。首先，要做好相关工作人员和施工现场的管理工作，每位员工进入矿井都必须做好防护措施，例如防护服和安全帽等，防护工作不到位的要采取相应的惩处措施;也可以通过培训的方式加强施工人员对煤矿当前阶段的了解，增强施工人员的安全意识，以保证人员的安全，加快掘进工作的开展;其次，建立健全煤矿的安全管理和监督机制，加强管理人员的责任意识，随时对矿区的作业进行全方位的监督，杜绝安全事故的发生。最后，加强对施工人员的专业技能培训，提高工作人员的工作既能与工作水平，既能提高工作效率又能减少安全问题的发生，可以提高企业生产效率，进一步增加企业的经济效益。

3.2掘进爆破中安全管理

煤炭的开采都是在地下进行的，地下层中藏煤层会存在较多硬度较高的岩石，要在地下掘进巷道就需要使用爆破技术，将阻碍地岩石进行爆破，这样可以减轻大量的人工工作。而不同的岩石硬度与岩石组成就需要用到不同威力的炸药，炸药的使用量不足会导致传爆性不足，无法达到爆破效果，炸药量过多会导致威力过猛，影响预期爆破效果甚至造成严重的安全事故。由此可见，对于巷道掘进中的爆破要做好安全管理，提高专业爆破人员的技术水平，同时每次一的爆破都需要提前勘测地质情况，再结合当地的实际选择适量优质的炸药。

结语

综上所述，巷道掘进作为矿井生产作业高效、高质开展的关键一环，确保其高效开展意义重大。矿井管理者应当高度重视相关问题，在生产中结合实际需求，开展有针对性的分析探究，探索总结有效的掘进作业优化方案，在确保作业效果的同时提高掘进作业速率，从而为矿井生产的高效开展奠定坚实基础。

参考文献：

［1］张兵.高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进工艺及其应用分析［J］.山西化工，2019，39(2)：132-133.

［2］朱海珍.煤巷快速掘进空顶距合理留设及施工优化［J］.煤炭与化工，2019，42(5)：27-29.