高瓦斯区域巷道快速掘进技术研究

高瓦斯区域巷道快速掘进技术研究

罗凯龙

宁夏宝丰集团有限公司 宁夏银川市 750000

摘要：高瓦斯区域巷道快速掘进技术已成功应用于煤矿瓦斯治理巷掘进工作中，实现了高瓦斯区域下快速掘进。这项技术的应用，保证了施工组织的科学性，同时优化了支护形式，提高了掘进的机械化水平，极大地提高了掘进速率，实现了安全、经济、高效的目标，有显著的社会效益和经济效益。本文主要就高瓦斯区域巷道快速掘进技术进行了分析。

关键词：高瓦斯区域；巷道；快速掘进

引言

随着矿区巷道延伸、开采深度增加和矿山压力不断增大，再加上地质情况复杂（比如断层、陷落柱、破碎带、采空区、走向坡度大、倾角大、节理发育等），给采掘工作带来很大的困难，严重制约着煤矿的掘进施工进度。为了缓解采掘衔接紧张的局面，煤矿加强了对高瓦斯区域巷道快速掘进技术的研究，瓦斯涌出浓度相对较大，处于高瓦斯区域掘进，割煤速度不能过快，只能减慢循环进度，给掘进带来一定的困难，严重制约着掘进速度，直接影响煤矿建设主力掘进队组的施工进度。因此，高瓦斯区域巷道快速掘进技术亟待被研究。

1巷道掘进瓦斯突出问题

巷道掘进技术对煤矿开采具有重要的意义，也是必不可少的关键技术之一，巷道的掘进对矿井也具有积极的影响，回采巷道的数量就会变得越来越大。进入到深部开采时，煤层中瓦斯含量和瓦斯压力增加，使得煤与瓦斯突出危险性增加。煤与瓦斯突出是煤体和瓦斯混合突出的一种现象。在出现煤与瓦斯突出问题后，会诱发一系列的灾害，主要是瓦斯爆炸的危险性增加。这是由于煤与瓦斯突出时会释放大量的瓦斯，巷道中的瓦斯浓度很容易达到爆炸浓度界限。这种现象发生在煤巷掘进和石门揭煤的过程中。值得注意的是，煤与瓦斯突出的机理尚不明确，虽然学者们提出了很多理论，但是并未达成统一。对于煤与瓦斯突出防治，在掘进过程中主要是采取瓦斯抽采的方式。

2高瓦斯区域巷道快速掘进技术

2.1掘进方式

巷道的掘进方式对巷道的掘进速度有着显著的影响。根据巷道类型的不同，采用的掘进方式也不同。对于煤巷（煤层中掘进的巷道），通常采用掏槽法和连续采煤机掘进方法。一些大型煤矿掘进煤巷时采用连续采煤机，每月进尺最高可以达到3000m左右，掘进速度非常快。对于岩巷（岩层中掘进的巷道），通常采用钻爆法和综掘法。钻爆法适用于各种条件下岩巷的掘进，主要是在岩层中钻孔进行爆破，从而使巷道成型。这种方法需要消耗大量的时间在钻孔上，而且巷道断面成型的质量差。目前该方法在小型矿井岩巷中仍被广泛应用。综掘法主要是通过机械设备对岩层进行切割形成巷道，使用的主要设备是综掘机（见图2）。这种方法实现了巷道掘进的机械化，提高了破岩的效率，减少了工人的劳动量。目前，该方法在巷道的大断面掘进中被广泛应用。此外，随着巷道掘进技术的发展，盾构机也被应用于煤矿巷道掘进中。为了适应煤矿巷道的掘进，一些公司研发了小型巷道掘进盾构机。盾构机的应用大幅度提高了巷道掘进的效率，这主要是因为盾构机对地质条件的适用性大大提高。在一些煤矿应用中可以发现，相较于综掘机而言，采用盾构机掘进后，巷道掘进速度提升5～10倍。需要注意的是，盾构机的体型较大，对设备的运输和安装要求较高，所以这种方法在煤矿巷道掘进中并未得到广泛应用。

2.2巷道支护

巷道支护的效率对巷道掘进有显著的影响。通常情况下，为了保证安全性，工人必须在有支护条件的巷道中作业，这就要求在巷道掘进完成后及时对巷道进行支护。巷道支护可以分为永久支护和临时支护两种。永久支护工艺流程比较复杂，消耗的时间比较长，需要具体设计支护强度。通常情况下，临时支护工艺流程比较简单，且支护速度比较快。在一些特殊情况下，例如岩体比较破碎时，需要采用棚式支护，这时支护的工作量比较大。一般巷道支护所需的时间越短，巷道的掘进速度也就越快。

2.3采用掘锚一体机进行施工

在煤矿巷道施工过程中，很多巷道依然采用锚杆进行支护。因此，在巷道综掘过程中，可以优先考虑掘锚一体机进行施工作业。例如天河科技自主研发的四臂掘锚护一体机，在悬臂式掘进机平台上增设了钻机系统、除尘系统、支护系统等组件，实现了巷道快速掘进、锚固、除尘、临时支护等功能。这样可以大大减小支护工艺的复杂性，进而加快巷道的掘进速度。与此同时，还应该考虑到煤矿地质条件的变化，以及对掘锚一体机应用的影响，并制订相应的保护措施。

2.4采用盾构机施工

一些小型盾构机研发成功，并在一些煤矿中得到应用。未来，有条件的矿井可以采用盾构机进行掘进，一方面，可以保证掘进速度；另一方面，可以保证煤矿巷道掘进的安全性，特别是在深部高应力巷道掘进可能发生岩爆和冲击地压的情况下。目前，盾构机在煤矿井下的运输和安装仍然是个问题，亟需要解决。

3高瓦斯区域巷道快速掘进技术优化的管理措施

3.1加强劳动组织管理

a)为保证主力开掘队整体实力，满足各工种岗位需求，在现有队组人员的基础上，队组管理干部和操作人员从所有开掘队组中竞选，抽调思想政治坚定、业务能力强的管理干部和操作水平高的员工组建主力开掘队，并定期考核，优胜劣汰。对于持证上岗的特殊工种岗位人员，在完成当月各项任务指标的基础上，主力开掘队必须制订相应的出勤保障措施，给予特殊奖励。b)优化劳动组织形式，合理定编定岗，严格出勤管理，月初“两长一员”制定本班职工轮休表，所有职工严格按照轮休制度休息，并负责协调本班出勤管理，分工明确，责任到位，有效减少窝工和无序现象；强化劳动纪律整顿，坚决打击违反劳动纪律的现象，保证正常劳动秩序；节假日、月初月末合理加大出勤考核力度，提高出勤奖励，鼓励职工严格遵守出勤制度。

3.2强化机电设备的管理

实行设备包机责任制，所有设备都指定专人负责维护、检修，坚持强制性检修制度，确保检修班对设备的检修质量，消除设备故障隐患。参照设备性能和维护保养需求制订设备检修计划，按照规定的检修时间和标准的检修工序检修设备，并建立设备检修验收机制，确保检修质量，以保证设备的开机率。所有设备严格执行包机管理制度，对达到开机率的包机人员实施重奖重罚。在设备日常管理中，对发现、处理设备故障和隐患的人员要给予相应的奖励。

3.3培养作业人员意识素质

因为技术的不断应用，巷道掘进实现了一定的机械化作业，这就会大大降低了对人员的需求，同时，也降低了对人身安全的风险，机械化的操作，也是需要人来使用的，这就需要企业对专业人员进行专业技能的培训，提高专业知识水平，还要制定科学合理的规章制度来约束操作人员的行为，并且进行一定的监督，来提高操作人员的安全意识，从而带来经济效益，提高工作效率。

结束语

我国的煤矿快速掘进技术虽然已经有了很大的发展和提高，但仍存在发展空间，综合管理，研发新设备，开发新技术等都是提高掘进效率，减少安全隐患的重要课题。改善作业环境，对掘进机械进行智能化改进，在现有的技术上不断创新，不断发现问题并不断解决，才能使这项技术更适应当代社会发展的要求。

参考文献

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