大断面岩巷快速掘进技术分析及研究

大断面岩巷快速掘进技术分析及研究

凌金锁

安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司河南安阳455000

摘要：煤矿资源是社会生产发展中的重要资源，为了满足社会生产发展的需求，煤矿开采力度逐渐加大。煤矿机械化发展为煤矿的开采工作提供了重要的支持，如今煤矿机械化水平明显提升，同时井下主要运输巷道的断面尺寸也逐渐增加，运用以往的掘进方式不仅掘进效率低同时也会消耗大量的人力。本文对大断面岩巷快速掘进技术进行了分析，并探讨了快速掘进技术实施中的影响因素，希望能够为该项技术的实践运用提供参考。

关键词：大断面；岩巷；快速掘进技术

引言：为了促进国内煤矿岩巷掘进效率的提升，提高巷道掘进机械化水平，需要加强对大断面岩巷快速掘进技术的研究，总结分析该项技术实施要点以及实施过程中的影响因素，加强实践经验的总结分析，进而不断改进该项技术实施中的不足之处，推动国内岩巷掘进技术的优化改进。

一、大断面岩巷快速掘进技术

1、中深孔爆破技术

在进行爆破的时候，爆破孔的设置需要坚持“带中间、抓两头”的原则，从而提升进尺施工效果与炮眼应用率。在岩巷进行爆破的时候，应确保5台～6台风钻在每一个掘进头，并保证2m-2.2m的钻眼深度。施工时需要明确以下：爆破前制定科学的施工方案与施工工序，兼顾会发生的意外情况，力争实现爆破的理想化；尽可能地确保钻眼在一个水平线上，确保爆破之后工作面的垂直与整齐；施工要贯彻实施生产责任制度；爆破用药的多少结合岩石的硬度；在钻孔之前确认中腰线的位置，探究附近的眼位与轮廓。在炮眼深度与循环进度这两方面因素的影响下，往往很难加快掘进速度。因此为了使掘进速度得到提高，掘进安全得到保障，需要进一步调整爆破参数，利用激光指向仪对炮眼位置进行确定，并合理设置炮眼间距，钻孔前期应当画好巷道轮廓，这样可以使整体光爆质量得到提高。

2、光爆锚喷支护技术

光面爆破能够使爆破炸药能量得到有效利用，并且该项方法所开采出的井巷比较整齐，满足断面的实际要求，同时也可以使围岩的稳定性得到保障。光面爆破为锚喷支护奠定了基础，光爆与锚喷的完美结合，形成了光爆锚喷技术。在实际生产实践中，取得了良好的效果。由于木材支架、金属支架、钢筋混凝土支架等在不同时期和地质情况下发挥了支护作用，但效果并不是很理想。这些材质的支架靠支架本身强度被动承受压力，不能发挥自承能力。锚喷支护是可以主动防御的支护方法，通过将锚杆锚入围岩内，改变了围岩的力学状态，即可以在巷道内形成稳定且完整的岩石带，利用围岩与锚杆的共同作用，达到巷道稳定的目的。在锚喷支护作业中，锚杆直径大多为18mm，锚杆长度为1.7~2.2m，锚固剂一般使用树脂锚固剂，锚杆布置形式多采用梅花形，大断面岩巷的喷浆厚度一般为120~150mm。优化支护工艺：改变岩层开掘工作面的作业方式，使每班均完成开掘、喷浆、锚固的作业过程，巷道基本成型，并且定期复喷保证牢固。变更后，支护的施工工艺为：首先与上一个班组进行交接班，对设备、支护环境等进行安全检查，画出已形成的巷道内轮廓线；然后根据具体的轮廓特征确定钻眼的位置，最后进行钻眼、放炮、排烟、初喷等一系列施工活动。

3、岩巷掘进机械化作业线

采用机械化配套设备是快速施工的关键因素。将各种施工机械应用于开掘作业中，具体有2种机械作业方式：综合机械掘进作业、连续采煤机与锚杆钻车配套作业。机械化掘进作业使用的设备主要有：掘进机、输送机、转载机、钻机、通风除尘设备及供电系统等。目前，我国具有了年产量千台的掘进机制造生产能力，并且型号各不相同，系列化产品初具规模，基本可以满足国内市场需求。连续采煤机既可以挖掘以煤为基岩的巷道，又能够作为单独采煤机连续采掘煤炭。连续采煤机具有独特的优势，尤其是开掘地质优良的巷道、开采构造复杂的边角煤或是采割大宽度煤层，可以将装煤、运输和采落煤结合起来。

二、大断面巷道快速掘进影响因素

1、机械装置配置

机械装置是掘进过程中不可缺少的设备，因此其配置管理尤为重要。针对掘进装置方面，应当设立专门的管理、维修部门，明确各项工作的负责人，全面保证机械装置的维修工作到位，以免实际作业中出现机械装置问题。制定应急预案，准备好机械设备的零部件，以便于在出现事故的第一时间，对机械设备进行维修处理，尽快恢复正常作业状态。遵循施工的循环作业规程，根据要求的环节组织施工工艺，各个班次在要求的时间段做完相应的任务，不可以延迟。在循环作业的过程中支护占据的时间比较长，因此常常会影响掘进速度的提升。为此，将两个锚杆钻机配置在相同的工作面，确保风压在6MPa以上、水压在4MPa以上。煤矿的地质状况较为复杂，在掘进煤矿巷道的过程中常常碰到地质断层和构造带，不利于施工的顺利进行，且会影响施工进度和安全。因此，需要详尽地把握岩层情况，降低施工风险，借助三维物探技术和钻控技术检查施工范围，动态地分析施工的状况，从而奠定安全施工的良好基础。

2、施工组织方式

合理的作业组织方式，对作业速度和工效有重要影响。根据工程的自然、社会环境，围岩、设备等施工条件，施工工人的熟练程度等来进行施工组织设计，合理的作业形式可以有效提高工作效率。合理安排生产工序，尽量保证平行化作业。多工序时尽量平行作业，以减少各个循环作业时间，从而增加每班掘进次数。每个工序的作业时间决定了每个循环的持续时间，而其中耗时、工作量大的工序例如支护、装岩等对工序总耗时的影响更大。即使主要工序与其他工序平行作业可以有效提高掘进效率。从整个施工过程来看，主要是掘进与支护平行作业，掘进是打眼、支护与装岩的平行作业。为使大断面台阶的空间得到充分有效利用，作业方式为：前面挂网，然后初步喷射混凝土，后面进行装车；即前面施工的同时，后面装车。为提高施工进度和作业效率，掘进工作放于首位，其余的可以放后，全力进行掘进施工。

3、施工工艺

两掘一喷工艺首先安装锚杆，然后再喷射覆盖的围岩。巷道周围的岩体经过爆破后，应力分布不均，岩面凹凸发生变化，导致岩面与锚杆的托盘并不能完全契合，安设锚杆的数量、质量等是否符合设计和强制性要求得不到检验。新采用的三掘三喷工艺，首先将混凝土喷射至围岩进行覆盖，当开挖巷道基本成型后再进行其他施工作业，钻孔、安装锚杆、锚杆托盘与喷面层基本贴合等。锚杆安装完毕后具有一定的初使锚力，可以及时、主动地保证锚杆按照设计要求进行施工，围岩中形成稳定的、均匀的并且符合设计要求的加固工拱，使实际施工达到设计要求。由于先进行喷射混凝土，后进行安装锚杆，其尾部外漏，方便施工质量和数量的检查。

结语：在先进科学技术的支持下，煤矿采掘技术水平也在日益提高。为了进一步保障开采质量，提升采掘效率，还需要继续加强对采掘技术的研究。由于煤矿开采面临的环境较为复杂，且开采会受到诸多因素的影响，这就要求煤矿技术人员熟练掌握快速掘进技术要点，规范整个开采过程中的操作，明确影响快速掘进的因素，进而使大断面岩巷快速掘进的整体效果得到优化。

参考文献：

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