煤矿岩巷快速掘进技术研究与应用

煤矿岩巷快速掘进技术研究与应用

岳一涛

淮沪煤电有限公司丁集煤矿 安徽淮南 232141

摘要：目前，煤炭资源仍是中国能源消费中的首要资源。由于煤炭资源已经开采多年，当前开采深度越来越大。此外，煤矿机械化程度越来越高，开采技术越来越先进，使得煤炭资源的开采速度越来越快。由此引发了一个问题——如何提高岩巷掘进速度。只有快速的掘进岩巷才能满足快速的煤炭资源开采。岩巷掘进是一项比较复杂的工艺，且岩巷掘进的影响因素很多，因此有必要对煤巷的快速掘进进行研究，从而为煤矿的安全快速生产提供服务。

关键词：岩巷；掘进；技术

引言

为了改变煤矿资源供不应求的现状，岩巷快速掘进技术应运而生。应用这项技术使得煤矿开采的设备得到充分使用，大大的提高开采效率的同时也减少安全隐患。由于我国各地煤矿大多地质条件复杂，因为如何在复杂地质条件下实现快速掘进显得尤为重要。

1 岩巷施工技术的发展历程   从20世纪50年代现在的21世纪，历经五十几年，我国的岩巷快速施工技术的发展大体上分四个个阶段：第一阶段，20世纪50-60年代，以手把钎的原始操作方式为主要施工技术；第二阶段，20世纪60-70年代，气腿式凿岩机和机械设备研制和推广；第三阶段，锚喷支护技术广泛的应用；第四阶段，综掘机技术及液压钻车得到广泛应用。经历了这四个阶段，我国的岩巷施工工艺得到很大简化，为岩巷快速掘进技术创造了应用条件。

2 复杂地质条件下快速掘进难点

煤矿开采过程中主要存在以下几点困难：第一，伴随着矿井开采深度的不断推进，矿区的各个煤层的顶板岩性的变化较为明显，起拱围岩的应力升高趋势明显； 第二，该地区矿井的顶底板以及煤层松软，容易破碎，在进行巷道掘进过程中，较难成形，且变形较为明显，巷道顶底板以及两帮发生了较大程度的收缩，因为变形的速度较快，因此该巷道进行支护的难度较大，开采中容易出现“前掘后修”的问题，若掘进中底板发生松软，又易引起卧机；第三，由于地质条件构造多、十分复杂，因此巷道的断层也多，有大坡度的巷道也多；第四，矿区的矿井中。薄煤层的煤矿储量在总储量中所占比例较大，因此在对薄煤层进行开采时，巷道回采掘进支护主要以半煤岩巷或者煤巷为重点，在对半煤岩巷进行掘进时，对掘进技术以及掘进支护设备的要求较高，所以保证半煤岩巷的快速掘进成了保证该矿区煤矿正常开采的关键所在；第五，由于我国长期采用的是传统的掘进支护技术，未能完全与世界先进的机械化掘进技术结合，在管理和技术上都存在较大的难度；第六，该矿区的现有煤矿掘进设备的破岩能力较差，若遇到半煤岩巷中的岩石层中硬度系数超过5的岩石时，矿井的截割速度就会慢下来，对设备本身的截齿以及截割头等零件容易产生磨损，损害了掘进设备另外在对巷道进行掘进支护时，设备也容易产生磨损。

3解决复杂地质条件巷道快速掘进技术

3.1 加强地质预测预报工作

对于地质条件极其复杂的矿井,不论是岩巷还是煤巷,施工中经常遇到断层及构造带,不仅影响了施工进度,而且威胁安全生产。为此,我们充分利用三维物探、钻探等进行超前探查,控制地质构造,并进行地质动态分析等以便准确掌握构造情况,为巷道连续施工赢得了时间,为巷道快速掘进打下了良好的基础。

3.2 优化运输系统,加快排矸(煤)速度

矿车排矸出货,一直是我们沿袭至今的传统做法,运输不畅,存在安全隐患。我们可以通过学习,改变思维方式,引入“矿车不进掘进头”的新理念,煤巷采用皮带机链板机系统出货；在采区岩巷集中区域创新采用皮带机系统和梭车集中出货。变原来的绞车运输车皮出货为皮带机集中出货。自实施以来,不仅单进提高了30%,而且减少了环节,节省了人员,提高了效率,确保了安全。

3.3 采用综掘，液压钻车等一体化技术

掘进机是煤矿巷道采掘中的核心设备，其装备技术的优劣，直接关系到井下岩巷采掘安全度、速度与效率，不但要根据煤矿企业的采煤工作条件选择适的掘进机，同时在实践过程中，要针对掘进机出现的不足逐步进行创新与改造，为其长期稳定的连续创造良好的条件。掘进机的液压系统与与掘进机的电气系统要切实维护到位，为方便操作与维修，掘进机通常应用嵌装式的结构代替螺栓组式的结构来提高设备稳定运行。

3.4完善施工方法和工艺

如果希望在巷道掘进速度上达到最优的提升，不能仅仅凭借目前比较完善的“常规”的施工方法，还应该积极地利用新的施工手段同时不断研发出新的施工手段，比如中深孔爆破,深孔爆破等。如果想要达到巷道的快速掘进目的，在施工工艺上必须保持连续,实现不同工序间的平行施工。

3.5大力采用中深孔爆破技术 　　在煤矿巷道掘进中大力应用“中深孔不同阶微差斜眼掏槽爆破”技术。一是在钻眼一定前要认准中腰线，依据中腰线来确定周边轮廓与眼位，二是钻眼作业一定要遵循准、平、直、齐原则，确保爆破后能形成比较整齐而基本垂直的作业面，三是根据岩石硬度调整爆破图表，控制装药量，严格控制周边眼的装药量；四是大力实施一炮三研究：研究施工方案、研究施工程序、研究施工效果，确保巷道一次成形，提高掘进速度。

3.6采用锚杆与U型钢架相结合的支护技术   在进行煤矿开采工作时，复杂的地质条件对煤矿开采的掘进工作进度造成了一定影响，使掘进工作进行时的安全隐患大大增加，遇到顶板煤层较薄弱区域极易出现坍塌情况，对开采工作人员的人身安全造成了一定威胁。因此，在对复杂地质结构的区域进行掘进工作时可以运用锚杆与U型临时钢架相结合的支护方式，进而达到保障采煤环境的稳定性和安全性的目的，搭建临时的钢结构能加强锚杆支护的坚固度，促使锚杆支护工作更高效的全面开展。另外进行截齿的设备质量一定要有超强的耐磨性，以便其在极其恶劣的工作环境中正常运作。 　　3.7提高劳动组织管理水平，进行多工序平行交叉操作

在不违反安全规范和确保工人能够安全工作的基础上，不断加大力度采取多工序平行交叉操作。应该按照施工技术、管理能力以及机械仪器，对不同工序的自身潜能和需要的时间采取相应的测量，并且保留一定的空间分析，有效地选择作业循环方式。在目前岩巷掘进中，实现平行操作的顺序通常是凿岩和装岩，然而在其余不同工序上,应该尽量地利用平行施工手段，例如装药和装卸工具应保持平行状态、工作面清理和现场清理应处于平行状态、装岩作业和工作面支护应保持平行状态等。

4我国煤矿岩巷快速掘进技术展望   近年来，人工智能，机器人技术，大数据和云计算等等得到很大发展，在掘进技术中引进这些科学技术，能够提高工作效率，利用大数据云计算可以分析复杂情况和案例中的不同掘进技术的优劣之处，利用机器的自动化，智能化可以减少不必要的人员伤亡，还能够提前发现更好地煤矿资源。

5 结束语 复杂地质条件煤矿企业要想提高巷道的掘进速度，必须大力不断对掘进设备进行革新、大力优化施工方法和施工工艺，同时加强劳动组织管理与施工组织管理，充分调动职工的工作热情，才能使岩巷的快速掘进水平不断推进。

参考文献： [1]刘阳，张占杰．煤矿施工中实施快速掘进技术的研究［J］．河南科技，2016，14:44－45. [2]张晋鄂.煤矿开采中岩巷优化爆破方案与快速掘进技术研究［J］．内蒙古煤炭经济，2016(z3):135-136．