快速掘进技术在矿井综掘中的实践

快速掘进技术在矿井综掘中的实践

王坤谢威郭睦建

山东省邹城市太平镇横河村横河煤矿山东邹城273500

摘要：地质条件复杂的矿山建设速度慢，采矿关系日益紧张，影响煤矿生产的发展和安全。因此，在原有的基础上，提出了巷道快速掘进技术。本文结合具体的矿井实例，介绍了快速开挖施工过程和支护技术，并阐述了如何在隧道施工中实现快速掘进。

关键词：矿井；巷道综掘；掘进施工；施工工艺

引言：矿区自北向南长约12公里，东西宽约11公里，勘探面积约103平方公里。设计长度为1052.7m，设计截面为3.6m×2.9m。煤的厚度为2.1~4.1m；直接顶部为泥岩，平均厚度约2.4m；基本顶部为细粒砂岩，平均厚度为3.8m，是一种稳定的岩层。巷道顶部由锚网带+锚索梁支撑，该锚杆由锚网梯支撑。随着国民经济的快速发展，能源消耗正在增加。作为重要的能源之一，煤炭资源正变得越来越重要。因此，煤炭在经济发展中的需求对数量和质量要求更高。中国西部地区煤炭储量丰富，埋藏浅，煤层厚，存在稳定。为满足国内能源需求，特别是煤炭需求，国家加快了陕西，内蒙古等西部地区的开发建设。在宁夏等地，已建成大量现代化大型煤矿。新建现代矿山一般采用全机械化采矿技术，采矿布局合理，效率高，生产能力大。为满足大型矿山的生产能力要求，煤矿井道巷道段和矿区布局的技术参数较大。在这种情况下，如果仍采用传统的钻爆方法，隧道掘进速度太慢，无法满足综合要求，采用生产计划，机械化配套施工技术可以解决这一问题。以下文章介绍了机械化采矿技术。

1快速掘进施工工艺

快速挖掘施工过程：移交类→安全检查→EBZ100掘进机煤切割→敲击帮助顶部→临时支撑→永久支撑→文明施工→进入下一个操作周期。

采用EBZ100悬臂式掘进机切割煤炭和煤炭，配备DZQ80/30/11桥式输送机，SSJ-800带式输送机和SGB620/40，SGB620/55型刮板输送机将煤炭输送到外部煤流系统进行连续输送。顶锚杆采用MQT-120型风力锚杆机构造，锚杆采用ZMS-12型煤电钻或ZQS-50/300型手持式气动钻机。

2岩巷掘进概述

岩巷掘进即为在岩层中进行的平巷掘进作业。岩巷掘进在煤矿开采过程中是一项历史悠久的技术流程，其历经了人工手工形式的挖掘、人工凿岩、火药爆破等多种方式。直至自动化机械设备出现，机械破岩方式的出现显著提升了岩巷的掘进速度与掘进量。当前岩巷掘进的主要工作方式包括掘进与支护平行作业、掘进与支护单行作用。在具体掘进工作中主要是使用凿岩爆破的方式进行，而凿岩爆破工作又包括凿岩、爆破以及运输。岩巷掘进是一项工作量巨大，施工技术复杂的工作，其施工工艺复杂，各个生产工序环节要紧密相连，并且需要应用高度机械化的设备进行。

3支护工艺

3.1临时支护结构

使用金属前探测梁临时支撑。前探头梁使用三根完整的Ø50.8mm无缝钢管，壁厚不小于4.5毫米，长度为4.5米。当煤层和顶板岩石相对稳定时，工作面的最大水深为2.4m，工作面的最大顶部距离为2.7m。当煤层和顶板岩石相对稳定时，工作面的最大控制顶部距离为1.9米；当煤体较软或顶部岩石破碎时，当每个循环的镜头为800mm时，工作面的最大控制顶部距离为1.1m。

3.2永久支护结构

3.2.1顶板支护

（1）顶锚安装技术。屋顶由锚网支撑，锚固件由Ø20mm×2200mm高强度锚固件制成，每个高强度锚固件使用2个MSK2335锚固剂。锚固力设计为80kN（使用LDZ-200锚固张力测量20mm×2200mm高强度）当压力表读数达到20MPa时螺栓合格，钢筋间距为800mm×800mm，螺栓托盘为150mm×100mm×12mm，M型带长3.6m，钢带长800mm。网是钢网（1000mm×2000mm），钢网的搭接长度不小于100mm，双股12＃线捆扎，捆扎距离不大于300mm。平焊网两端必须铺设在巷道两侧，垂直露头不小于100mm，与双股双阻网和钢网连接良好，不得露出。

（2）锚索安装技术。通过锚索梁加固屋顶，在200mm和两端的中点处钻出Ø20mm的孔（地面经过处理并用于井中）。锚梁沿道路中心线平行排列（中心线向左1000mm）中心线向右1200mm，间距2400mm。锚孔深度为7500mm（锚索规格为Ø15.24mm，长度为8000mm）。每根锚索使用5个MSK2335锚固剂，预紧力为100kN。对于预紧力，压力表指示数据达到23MPa，并且锚索的特殊电缆确保暴露长度为50-100mm。

3.2.2帮部支护

采用Ø18mm×2200mm高强度锚+2.5m横钢梯+钢网+双阻网支撑，锚间距设计为750mm×800mm。螺栓安装技术：该组采用锚网梯支撑，锚杆采用Ø18mm×2200mm高强度锚杆，螺栓间距为750mm×800mm，矩形排列，从顶板向下开始300mm，每锚两个MSK2335，锚固力设计为80kN。

4快速掘进施工

4.1施工进度

根据煤层的顶板条件严格控制循环进度，以确保挖掘过程中的安全。当煤层和顶板岩石稳定时，每个循环的进尺为2400mm；当煤层和顶板岩石相对稳定时，每个循环的进尺为1600mm；当煤体柔软或屋顶岩石破碎时，每个循环的进尺为800mm。在稳定的煤层和屋顶岩石的情况下，每小班2～4个循环，循环进尺2.4m，日进尺21.6m（平均值），月进尺648m。

4.2作业方式

4.2.1提高开机率

根据煤层的顶板条件严格控制循环进度，以确保挖掘过程中的安全。当煤层和顶板岩石稳定时，每个循环进尺为2400mm；当煤层和顶板岩石相对稳定时，每个循环的进尺为1600mm；当煤体柔软或屋顶岩石破碎时，每个循环的进尺为800mm。

4.2.2多工序平行作业

在每个挖掘周期中，切割和支撑的两个过程不能完全平行，因此需要合理布置。由于大班维修人员在早班，中班专门安排2人进行后车道锚索的平行施工，加强了巷道支护；夜班专门安排2人准备辅助材料。在夜班的每个周期之后，使用带式输送机将备用材料运送到隧道表面，并准备圆形换档供应以减少每个团队的库存工作。

4.2.3各工序间相互配合作业

在并行操作的基础上，有必要强调各个进程之间的相互协作，以便为下一个进程准备前一个进程，这样多进程操作就可以繁忙而不会出现混乱。每个小班的交叉工作时间，完成工作，准备工作，处理安全隐患，清理施工现场等，不需要特殊的杂务处理；运输人员需要每个轮次将材料及时运到掘进工作面，避免远距离长距离准备材料；换挡人员保留尾端跑道，以便后继人员可以顺利开始。这项工作相互协调，提高了工作效率，减少了不必要的重复工作。

5综掘机械化技术的优势

1.提高了煤矿井下作业的安全性

首先，综合挖掘机械已经放弃了传统的爆破爆破工艺，从而消除了爆破引起的瓦斯爆炸等安全事故的发生，避免了枪后有毒有害气体和枪械噪声对人体造成的伤害，同时减少巷道围岩的爆破振动破坏。其次，机械化开挖机械化开挖，综合挖掘机的切割头直接切割岩石（煤），不需要工人头部工作，从而大大降低了操作的危险性，有效地保护了人身安全。

2.降低了工程成本，提高了经济效益

由于采用激光定位技术，综合挖掘机切割巷道时，易于控制巷道的形成，测量定位准确，隧道误差小，保证工程质量。当普通钻孔爆破挖掘道路时，经常挖掘道路。而过挖现象和机械化开挖机械化技术可以避免这种现象，从而省去了修补巷道和刷道的需要，大大减少了灌装和开挖的支撑量，从而节省了成本，提高效率。

结语

作为支持国民经济发展的主要能源，近年来煤炭的开发量不断增加，矿山的年产量也在增加。由于工程量大，施工周期长，是矿山综合开挖的主要特征。因此，主动快速掘进技术已成为矿山挖掘的重要任务。

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