大断面巷道快速掘进施工工艺

大断面巷道快速掘进施工工艺

刘钢

山东新巨龙能源有限责任公司 274918

摘要：针对大断面岩巷掘进影响效率进行了原因分析和合理配套施工机械的重要作用，提出一些提高掘进效率的技术措施等。关键词：煤矿掘进；大断面巷道；快速施工技术

引言：煤矿大断面岩石巷道的掘进效率一般都比较低，炮眼的利用率也低，特别是随着软岩巷道的开采深度的不断增加，其矿山压力也随之再加大，而围岩的条件也随时在变化。为此，这就加大了掘进的难度和技术要求。运用中深孔掏槽控制爆破，通过合理的中深孔爆破技术和优化支护设计，以改进掘进生产工艺，可以实现大断面岩石巷道的优质快速掘进。综合采用岩巷掘进设备一体化技术，并利用专业、先进的配套设备可大大提高掘进效率和稳定性。

1.影响掘进效率的主要因素分析

1）机械设备和技术问题。设备选择是决定掘进速度的一个重要因素。传统钻爆法掘进，其设备功率小、钻速低，使得掘进效率也非常低。对大断面掘进，运用盾构机或TBM掘进机等设备，可将钻岩、掘进、支护等功能集于一体，并可通过计算机技术、信息技术和遥感技术实现设备的制导与监控，其工作效率能成倍提高了；运用配套设备机械化作业，也可以提高掘进速度；通过合理选择锚杆，提高锚固质量、选择湿喷工艺提高喷浆效果等技术，也能提高掘进作业的效率和安全性。

2）施工队伍的问题。配备合理的施工队伍，并对相关操作人员的技术、生产积极性和安全意识进行培训，对掘进效率的提高很关键。对工人进行严格的工艺技术培训，使其全面掌握操作技巧，明确安全规范的落实很重要。在施工中，工种齐全、分工明确、配合密切、衔接连贯，比较能发挥各种先进设备的性能优势，对提高掘进速度有很大促进。掘进中管理者应首先熟悉掌握生产工艺流程，具备多专业的技能，及时完善改进安全规程和生产工艺及掘进方法或支护设计中不合理的部分，并要认真贯彻组织制度和劳动制度，加强对作业现场的管理。同时，还应不断完善生产管理组织形式，尽可能合理地选择作业和循环方式，优化劳动组织，为快速掘进创造人文环境。

3）环境因素影响问题。掘进施工中遇到瓦斯、地热、压力及地下水等环境因素，则会直接影响掘进效率，必须要运用专业设备对环境因素进行实时、准确监测，并做好通风、防突等治理措施，以降低给掘进作业带来的安全风险。

2.掘进系统中设备配套的重要作用

1）运用配套的连掘设备，可有效提高掘进效率。现应用较普遍的就是悬臂式掘进机和连续掘锚及采煤机组。像悬臂机组，其适用范围广。连采连掘机组还具有循环小、效率高的优点。因此，可针对具体地质赋存条件进行选择。若在断层、陷落柱、风氧化带、采空区等地质条件恶劣、环境下施工，采掘工艺的循环进度次数都必须改进，才能保证巷道持续支护质量。采用综掘机，由于质量较轻，可通过沿底掘进或爬至煤层顶板掘进。把综掘机与改良锚杆钻机相配套，可形成强大的掘进和支护能力，在各种不同的地质条件下均可正常、有效的掘进施工。加上规范化的操作制度和常态化的维修保养程序，可实现支护与掘进工艺的平行作业，又可解决高瓦斯瓦斯突出的安全生产难题。

2）适应复杂地质条件下的支护及其设备配套。为适应大断面的不良地质条件和较高的支护要求，要采用性能优越、稳定度高的锚杆和网支护。针对具体环境，可对永久支护性改造，以提高多工序支护的机械化程度，并与综掘机更加适应配套。

3.快速掘进中机械设备的优化配置

掘进岩石巷道必须合理安排相关工序工序：如机械配置、钻爆作业、运输装渣作业、锚喷支护。还要考虑到掘进巷道的通风、排水等因素影响。①要改进设备装备，提高机械化作业水平。保证机械设备在施工时具有较高的安全性和掘进效率，以减少施工劳动强度。另外，机械设备还应能实现较好的岩巷成型。②要合理布置装运渣作业线。对装渣机械的选择，要具备以下优点：装渣效果好、机械性能优越、坚实耐用。同时，机车和矿车的选择必须合理搭配。③要改进施工工艺，实现掘喷平行作业。平行作业可有效减少循环时间，如采取中深孔爆破方式，能有效提高掘进效率。④要采用科学的施工组织和管理方法。要合理安排循环掘进作业和各工序的协调作业，并制定符合施工实际的管理制度，配备业务技能熟练的操作工，以保证机械施工和爆破作业的安全高效进行。

4.不同环境下采取相应的施工措施

①针对不同煤层条件应采用不同的切割工序。假如综掘机在进行松软煤层挖掘，应从工作面巷的下角开始，并采用向上切割的方式进行作业。为保证综掘机掘进的切入稳定性，必须先进行切底掏槽；当工作面岩石性质为硬煤时，为预防切落的大块煤卡住综掘机而导致装煤和运煤速度，要采用自上而下的工艺顺序；工作面为半煤岩巷时，切割煤应在切割岩石前，采用先软后硬的工艺。在切割过程中，还应充分考虑煤岩的层理和地质结构，不可横断层理，以免影响掘进速度。②采用矿用螺旋钻机完成锚索、巷道顶锚杆的施工安装后，可采用风动或电动锚杆钻机施工护帮锚杆。③制定合理的施工组织。施工组织可制定“三八制”作业方式，即两班生产，其中两班负责生产，一班负责维修。施工程序：组织综合工种和专业技术队组相结合的队伍，采用双向掘进方式，其中一条作为辅助运输巷，另条作为胶带巷。综掘机在一条巷道作业时，锚杆机在另条巷道支护。完成一个循环后，把掘进机移到另条巷道作业；此时可将锚杆机移到己割好巷道进行支护。相互配合施工，不需要工人进入空顶，进而可实现施工效率的提高，并减少安全事故。

5.进行岩巷掘进围岩有害气体监测

岩巷掘进作业一般没有较多的瓦斯涌出，有时也会出现瓦斯等一些有害气体涌出现象。因此，岩巷掘进时需要配备监测监控设备。一要充分分析岩巷周围的构造情况及瓦斯等气体的涌出机理和规律，做到实时监控；二要建立高效的有害气体防治技术体系。做好气体监测，避免对掘进造成影响。

6.积极进行超前地质探测研究

为实现巷道的安全掘进，之前应对巷道进行超前地质探测。根据很多的超前地质探测技术研究，也取得了较好的成绩。小构造问题对岩巷掘进的影响尚未解决，有待于进一步研究。地质探测方法有：地质理论预测、巷道钻探勘探技术、物探技术。如工程物探的震波法和工程电法。超前探测技术研究和应用还不成熟，是因为地质条件复杂、介质具有多样性和不均匀性等。未来的发展趋势就是采取多种方法的综合物探技术，是研究和应用方向，其更能促进快速掘进。

7.积极进行新型爆破炸药和爆破专家系统研制

矿井存在瓦斯爆炸的危险，爆破施工时必须采用三级煤矿许用炸药。而此炸药软岩可以实现较好的爆破效果，中硬以上岩石时就难以获得较好的爆破效果了。选此种炸药进行爆破施工，炮孔利用率不高，就难以获得较高的岩巷掘进效果，也影响掘进进度。因此，研发能满足中硬以上岩石爆破的炸药对有效提高岩巷掘进速度意义重大，也是发展的方向。该炸药必须既具有高威力，又有较高的瓦斯安全性。现岩巷掘进施工中，都采用工进行爆破施工图表和设计说明书编制。鉴于误差大、速度慢、耗费精力大，需要加以说明。一般说明书和爆破参数等仅适用一条岩巷，对其他则不可，尤其是对中深孔爆破。研究出一套使用范围广的爆破图表、设计说明等，也能提高掘进效率。

结语：

岩巷掘进中影响速率的因素很多，为提高掘进速度，应综合多方面的因素，特别是要把主要问题先解决好，其他次要问题尽量克服解决。只有综合运用相关技术措施，才能有效提高大断面巷道的掘进速度。

参考文献：

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[2]程敏，等.论巷道快速掘进的影响因素及其技术措施[J].现代商贸工业，2010（07）.

[3]杨宝忠.大断面巷道快速掘进的关键技术[J].硅谷，2014，6：177，183.