岩巷掘进影响因素分析及掘进工艺优化

岩巷掘进影响因素分析及掘进工艺优化

林军杰,王礼江

陕煤集团神木红柳林矿业有限公司陕西省榆林市神木市  719300

摘要：在煤矿资源管理的过程中，巷道掘进技术发挥着重要的作用，对于煤矿企业的高效率生产起到非常重要的推动作用。所以，煤矿企业应重视煤矿巷道机械化掘进工艺的发展，保证煤矿生产能够得到稳定性和安全性的发展。但是，在煤炭开采工作中，掘进工艺的进行有着一定的难度，煤矿巷道内部存在着工作量大、掘进难度大等问题。本文首先对巷道快速掘进影响因素分析，其次探讨了巷道掘进工艺优化，以供参考。

关键词：岩巷；炮掘；掘进工艺

引言

随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭，矿井开始向深部开采，煤层赋存地质条件更趋复杂，井下巷道掘进过程中揭露断层、褶曲以及陷落柱等构造更为频繁。巷道掘进效率整体较低，平均速度未达到其他同类岩巷平均速度。现场调研发现，制约巷掘进的主要因素包括有掘进设备、爆破孔施工参数、矸石运输路线等。为此，对制约巷道快速掘进因素进行分析，并针对性对掘进工艺进行优化，以期能提高巷道综合掘进效率。

1巷道快速掘进影响因素分析

在国内煤炭企业中，巷道的挖掘技术虽然经历了多年的发展，但仍然面临着不少的技术问题。例如，尽管在许多煤炭企业中机械化挖掘技术都获得了普遍应用，但由于公司内部自动化不足、机械化智能的不足，使得煤炭公司中的机械化工艺并不完善。另外，由于国内当前对机械化掘进技术的运用还限于挖掘工作的部分环节中，因此从严格意义上来讲还无法称为综合的机械化挖掘技术，因为大多数只是在截剖、运煤等的主要环节中使用到了机械化，而挖掘工作中的其余环节则仍然是通过人工进行的。同时，由于在此过程中对专业技术人员训练的不足使得在机械化技术的实际运用中，还面临着巨大的安全隐患，机械恶化作业技术在自动导航，故障针对等方面的技术提高与进展速度上仍然很缓慢，巷道挖掘设备的智能化水平还不够。除此之外，在当前的矿井巷道掘进开采工作中，煤矿企业也只是做到了作业中的部分工序机械化。针对整个机械化挖掘设备的准备时期也比较漫长，在挖掘作业的机械化程度并不高、系统性也不好，因此距离完全现代化的综合性机械挖掘设备尚有着较大的进展空间。

2巷道掘进工艺优化

2.1横轴式掘锚机+锚杆转载机组

该工艺适用于地质条件较好的矿井，掘锚机上的4台顶锚杆钻机完成前部顶锚杆施工，紧跟其后的锚杆转载机组一方面完成物料的转运，另一方面通过安装于其机身上的3台顶锚杆钻臂及两台帮锚杆钻臂完成后续锚杆及锚索的机械化作业，且在施工过程中后部锚杆与前部锚杆可同时施工，互不影响，掘支同时施工的作业模式促进了掘进效率大幅提升，但该工艺并不适合大范围推广，目前在神华、陕煤等条件较好的矿井使用。

2.2掘锚一体化的巷道掘进方式

煤矿开采行业中长臂综采技术得到了大规模的应用，掘锚一体化采掘技术便随着应用开始了发展，这也是我国煤矿企业掘进技术的一次创新性进步。掘锚一体化的巷道掘进方式是对连续采煤机进行优化和创新后，利用悬臂式挖掘机为基础的机载锚杆掘锚机和连续采煤机为核心的掘锚机组，很大程度上提高了煤矿巷道内部的采掘速度和工作效率，为煤矿企业高效化的工作奠定了基础。

2.3超前探查

针对前方围岩内瓦斯来源不明的情况，最有效也是最安全的方法就是进行超前探查，找出瓦斯富集区域的大致方向并进行预抽。超前探查要满足如下要求：①在巷道掘进期间，必须施工超前探查钻孔来掩护巷道掘进，并应始终留有10m的探查超前距。②每次探查由专业人员根据现场实际情况专门设计至少2个探查钻孔，并监督现场施工。③在探查钻孔施工期间，应详细记录钻孔岩性情况、见煤位置、钻孔内是否有瓦斯异常、是否有喷孔顶钻等异常情况。④钻孔施工结束要检查钻孔内瓦斯，若孔内瓦斯超过5.0%，则该探查钻孔兼做抽采钻孔且进行抽采，否则及时注浆封孔。当抽采钻孔内瓦斯浓度小于2.0%时，停止抽采并及时注浆封孔。注浆压力不低于2MPa。

2.4护盾式掘锚一体化机组作业

根据不同地质结构掘支平行处于部分平行或阶段平行，未来煤矿掘进工艺如果想在效率提升及作业环节优化方面有进一步的改善，真正实现全部平行施工是目标，护盾式掘锚一体化作业将是发展方向，将掘进环节的割、装、运、支全部集成于一台装备上，且能够很好地完成临时支护功能，同时在实现快速掘进工艺时还需充分考虑截割方式与地质条件的匹配性，确保针对不同地质条件或遇构造断层时也能顺利截割。从截割角度而言，横轴一体式滚筒无疑是最快形式，但遇条件变化存在截割困难、故障率高的问题，因此，在护盾式掘锚一体化装备研发中，可以考虑将滚筒施工的结构形式从整体式调整为分段式，改善滚筒截齿的布置方式，针对岩巷、半煤岩巷施工调整滚筒整体结构，从而保证整个掘进过程的连续性、高效性，整套护盾一体化装备在施工、操作及功能性等方面还需朝着智能化的目标进行技术攻关，逐步将掘进作业与综采作业一样形成一整套较完善的系统性装备，整体提升掘进作业水平。

2.5悬臂式掘进机+滑移式临时支护+跨骑式液压锚杆钻车

掘进机位于滑移式临时支护装置下完成截割作业，在截割作业同时，位于掘进机后部的跨骑式液压锚杆钻车通过安装4台全方位360°旋转的钻臂，可实现顶帮锚杆及锚索的高效便捷施工，施工作业灵活，掘支可平行施工，作业效率较现有的掘进工艺提升50%左右，且该工艺在地质条件选择方面适应性广，临时支护装置有滑移式和无反复支撑门式两种形式。目前该工艺正在焦煤集团西山煤电下属矿井推广应用，将来面对地质条件不太好的矿井都能尝试该工艺的推行。

2.6优化管理体系，保证机械化工艺的提高

对设备的维修与养护等工作进行安排，在机械设备上不工作的空闲时间进行，避免因为机械设备维护保养的原因耽误了整体的开采工期。机器设备的零件更换必须有专门的管理人员实施有效监管，并提供设备管理措施为整体开发工程项目提供必要的保证。针对具体的矿井企业生产能力水平和实际状况，通过实施科学化奖惩制度的建立，以期优化公司内部的生产责任管理体系以及机械合理化使用机制等，从而在整体矿井巷道的机械开采过程管理工作中，可以做到有理可依、有章可循，从而在健全企业管理制度的同时，更大幅度的提高了整体的机械掘进过程管理工作的效能。机械设备作为机械化挖掘作业中的必备工具，对于整个挖掘工作是非常关键的，因此企业若要做好对机械设备的管理工作，必须实行专人作业、定岗确责的方法进行科学管理，以提高机械设备能够高效化作业。

结语

综上所述，煤矿快速掘进工艺是一项系统工程，快速掘进工艺技术的研究也必须围绕整个掘进系统进行相关技术及装备的研发。从目前而言，掘进过程中的每一个环节都或多或少会对掘进效率带来影响，掘支平行工艺的推行是需要综合考虑所有工序，包括巷道的粉尘处理，快速截割及自动化截割，锚杆锚索施工中的上网、换钻杆、加锚固剂、紧固等环节的自动化技术突破，巷道运输环节的流畅等，因此，在煤矿快速掘进工艺研究中，需要整合多方资源，融合国内外精尖技术，从实地、井下一线的切实需求着手，逐项突破，逐步推进，通过持续不断的创新为煤矿快速掘进的实现找到一套系统性的解决方案。

参考文献

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