煤矿岩巷高效机械化掘进技术探究

煤矿岩巷高效机械化掘进技术探究

范洪林 满宗祥 田佳

山东能源新矿集团公司华丰煤矿快速掘进八队 山东泰安 271413

摘要：随着科学技术快速发展，矿井开采中的一些技术难题如今已得到解决，软岩巷道掘进就是其中比较有代表性的一个技术难题，简单地说是深部巷道爆破与支护方面的技术问题，如今，在相关机构与技术人员对深部大断面岩巷机械化高效掘进技术的进一步研究下，相关技术问题得到了有效解决，这让巷道施工的效率、质量实现了大幅提升，这对促进矿井持续性生产具有积极的意义。本文就煤矿岩巷高效机械化掘进技术展开分析，仅供参考。

关键词：煤矿岩巷；深部；掘进技术；机械化

引言：在我国煤矿开采中，只有少部分是露天开采，而剩下的大部分都是井下开采，且随着煤矿开采量的扩大，矿井生产中出现了的技术问题越来越多，如某煤矿在岩巷大断面掘进过程中存在效率低、炮眼利用率不高等问题，严重影响了巷道掘进速度，对矿井实现持续性生产造成了极大阻碍。针对此问题，可以针对中深孔掏槽控制爆破机理进行深入研究，通过科学应用中深孔爆破技术，对支护设计进行优化调整，使生产工艺得以改进，从而达成快速掘进的目的，提高矿井生产效率。

1. 岩石巷道机械化高效掘进技术

1. 中深孔控制爆破理论与应用技术。在应用煤矿岩巷机械化高效掘进技术的过程中，爆破工作是否可以达到预期目标十分关键，但在实际的爆破工作中，其效果与效率会受到不少因素的影响，如炮眼利用效率、爆破的时差以及炮眼深度等。目前，中深孔爆破技术是比较常用的一种爆破技术，相较于别的爆破技术，它对掏槽眼深度有着明确、严格的规定。所以，必须重视对掏槽参数的合理选择，以保证实际作业的效果。为此，我们可以借助相关的软件与技术，通过构建三维模型开展相关的实验，这样可以更为直观、细致地研究远距离小空孔、单孔爆破漏斗特性、多孔的中深孔掏槽的作用问题，分析在满足什么条件下，可以提高炮眼利用率、确保掏槽效果与降低单耗等问题^[1]。

2. 支护设计技术与优化。现如今，煤矿开采的深入不断增加，使得锚喷支护已经不能满足当前安全生产的基本需要，尤其是在深部软岩巷道的支护中，锚喷支护难以确保对巷道变形的有效控制，极易容易引起安全问题，影响作业效率。在解决该技术难题中，我们可以根据巷道快速掘进系统工程的基本情况，采取先让后抗的二次支护方案，并提出有关的优化措施，由此提升巷道使用的安全性与稳定性。

3. 相关设备的应用问题。从煤矿掘进的改变中可以发现，目前施工中使用的主要设备为风动凿岩机与耙矸机，解决了在煤矿岩巷掘进中装岩机、喷浆机、液压凿岩台车等技术难题，在此情况下，以往启动凿岩设备被侧卸式装岩机、液压凿岩台车替代。

4. 快速掘进技术及其工艺。在深部巷道掘进作业中，通常可以将其工序划分为辅助工序与主要工序两种，若想提升巷道掘进的效率，保证作业安全，就必须对各工序进行合理地组织安排^[2]。一般来讲，辅助工序在总的时间中占比不高，且有一定的独立性特征，所以可以将其与主要工序进行平行交叉作业，以提升巷道掘进效率，保证矿井开采的持续性与稳定性。

2. 取得的研究成果

1. 在该研究中，主要是从软岩巷道爆破中常见的几种爆破技术着手，通过相关的测试系统开展了透射动焦散实验；对含结构面岩体的爆炸破裂规律的研究中采用了动光弹实验；在超动态应变测试中，应借助含预制层理混凝土试件，对矿井下的岩体进行了模拟；对软件分阶段掏中深孔爆破机制的分析，则采用了三维模型实验。从取得的成果来看，爆生裂纹并不会按照原来的方向穿过节理，而是在此之前会有一段的偏移，随后才会在穿过节理后进一步发展；在提高掏槽效果方面，根据实验研究可以发现，远距离小直径空孔在这一方面有着积极作用，并且可以在一定程度上降低炸药单耗；装药量与孔距会直接影响多孔同时起爆的爆破漏斗；在降低炸药单耗方面，可以通过增加炮孔间距的方式实现，但这样可能会降低炮孔利用率。

2. 为找到合适的二次支护技术措施与可行的设计方案，通过对新奥法的参考与借鉴，在FLAC数值模拟与试验中得以实现，从支护优化的具体情况来看，并不是完全杜绝巷道围岩变形，而是将其变形控制在一定范围内，使围岩可以保证最大化趋于平衡，以保证巷道使用中的稳定性与安全性，并且可以减少维修次数，这对促进掘进速度提升有着积极的作用^[3]。解决了侧卸式装岩机、液压凿岩台车机在使用中存在的一些技术难题，由此实现了对机械化施工组织与技术工艺的优化。

3. 对于文章分析的某煤矿现场条件，在开展机械化作业的过程中，我们主要研究了以钻爆法为主的相关技术难题，比如爆破、支护中存在的问题，使得制约巷道高效掘进中的技术难题得以解决，在此基础上，爆破效果良好，确保了巷道成型的质量，使得超欠挖量减少；巷道的支护效果也明显提升，使得巷道维护次数以及费用减少。在机械化施工组织与施工工艺的优化中，通过引入侧卸式装岩机、液压凿岩台车机，取得了比较好的经济效果，简单概括如下：首先，减少了材料的消耗，根据相关计算结果，每米巷道可以少投入九百多元；巷道掘进速度相比之前，提高了百分之三十左右，对促进矿井生产的持续性与稳定性起到了关键作用；在合理支护方式与设计方案、中深孔控制爆破技术的有效应用下，巷道工程质量大幅提高，返修率与以往相比明显降低。

3. 效果分析

1. 技术效果分析。首先，深部巷道的工程质量显著提高，特别是对于新的支护工艺使用，使得巷道支护质量得到了切实保障，同时这样减少了对巷道的维护次数与费用，对促进矿井生产效率与持续性的提升十分重要。其次，掘进速度更快。在中深孔控制爆破技术的应用下，爆破参数得以优化，对炮眼的利用率有很大程度的提高，并且在采用新的支护工艺与劳动组织形式的情况下，循环进度同样实现了提高^[4]。较之前而言，在没有增加过多设备的情况下，掘进速度却实现了大幅提高。

2. 经济效益分析。在装岩机、凿岩台车设备配套的快速施工技术应用下，喷射混凝土的骨料不再是传统砂石为主，而是选用了矸石替代，这既保证了工程质量与进度，也实现了材料消耗的有效控制，使巷道施工的水平更上一层楼。而从间接经济效益来看，在提升掘进效率的同时，也能减少人力资源的投入，并且在快速施工技术的应用中，工人不需要在近距离进行施工，这对提升作业的安全性有着很大帮助。

结束语：近年来，科学技术的快速发展使得煤矿开采过程中的一些技术难题得到有效解决，本文主要针对深部巷道掘进过程中面临的爆破与支护方面的一些技术难题进行了分析，其中主要涉及深部大断面岩巷机械化高效决策技术，对该技术的研究与合理应用，使得深度巷道得以实现高效、安全掘进，保证了矿井生产效率，进而为矿井生产实现稳定性、持续性提升奠定了坚实基础。

参考文献：

[1]田世康.煤矿巷道机械化掘进工艺的优化[J].化工中间体,2020,000(006):128-129.

[2]谷宏江.研究煤矿巷道机械化掘进工艺[J].当代化工研究,2020(13):2.

[3]赵璐.煤矿机掘快速掘进技术[J].石化技术,2020,27(2):2.

[4]高冬,张波,高恒.煤矿综合机械化快速掘进技术分析[J].科技创新导报,2020,17(23):3.