煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨

煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨

刘欢

中煤第三建设（集团）三十六工程处   安徽省宿州市，234000

摘要：科技的发展促进煤矿技术也在不断进步。虽然井下在掘进过程中，整体的机械化水平提升增加，但是在掘进时，多数情况下选择使用的是锚网索支护方式，这种支护方式虽然在浅部取得了较好效果，但是在深部支护时，表现了较多的不足，特别在进行锚杆支护的过程中，占据了掘进支护较多的时间，掘进效率下降明显。从综掘施工来看，锚杆钻机在使用过程中，容易受到地质条件制约，如果顶板整体条件不好，在支护时，在较短的掘进距离情况下，就需要进行支护，导致掘进的速度非常慢。从传统的使用单体锚杆钻机来看，在辅助作业方面所需时间相对较长，巷道单进水平偏低，工人劳动强度相对较大，对巷道掘进带来的负面影响明显。选择使用掘进和锚固一体化的方式，在进行支护时，可以实现掘进和支护平行作业，不仅可以提升掘进效果，还可以有效增强支护效果。

关键词：煤矿巷道；掘锚一体化；快速掘进；技术

引言

工程概况：某矿工作面位于 21 采区南翼西部，北侧为 21 采区三条上山大巷，南侧为采区边界，西侧和东侧均为实煤区，正上方上覆有 8# 煤层 1 个采空区，上覆西侧为实煤区，煤层厚度 12.89~15.7 m，平均 14.98 m，煤层倾角约 7.7°，一般含三层夹矸，层厚 0.1~1.1 m，煤层普氏硬度为 2~3。

1巷道掘锚一体化快速掘进技术优势

掘锚一体化快速掘进技术相对于其他技术有着较为明显的优势。第一，实现了掘进和支护的一体化，巷道临时支护和截割同步进行作业，截割整体稳定性较强。第二，掘进和锚固实现了平行，将截割落煤与巷道进行永久支护在同个设备中采取并行作业的方式完成。第三，实现了快速截割，在截割落煤时，本次选择使用的是伸缩滚筒，一次成巷的效果较好。整体成巷质量较高。第四，实现平行支护效果。选择使用空间多维度同步支护的方式，巷道所需的永久支护，通过空间中多个设备多个工位平行作业完成。第五，达到了连续进行运输的效果。在掘锚一体化快速掘进中，形成了多级连续运输的方式，保证可以达到连续掘进，同时后续进行的支护作业同步跟进。

2巷道掘锚一体化快速掘进技术要点

2.1煤矿掘进设备的选型优化

在煤矿掘进设备的选型优化过程中，需要充分考虑采购经济成本、后期维护将会面临的各类问题。同时，还应当充分考虑矿区的地质状态，地质状态一定程度上决定着机械设备的功率、截面的深度以及采掘的高度等。在进行设备选型时，要保证设备具有一定的调节性，保证设备可以与其他机械设施有效衔接配合使用，这样才能更好的发挥出设备的作用优势，满足生产需要。以EBZ260型号的悬臂式掘进机为例，该掘进机在破岩和爬坡的时候效果显著，功率能够最大限度发挥出来，同时还具有操作简单方便、除尘效果理想、底盘比较稳固、电气系统完善等特点，目前较多矿区选用此掘进机。打设顶、帮锚杆和锚索时，采用煤矿用CMM4-25Y型液压锚杆钻车、MQT-130型锚杆机及配套钻杆、钻头；打设帮锚杆时可以搭配ZQS-50/300型风煤钻。掘进机落煤后，由耙爪将煤装运到掘进机刮板输送机上，再由桥式转载机转到胶带输送机上，通过刮板输送机转运到采区带式输送机至煤仓。

2.2掘进机的故障监测技术

通俗来讲，掘进机的故障监测技术就是利用自动化系统对掘进过程中的各类问题进行判断分析，其所涉及的内容较多，包括掘进机位姿、截割速率、转速等。在巷道掘进的过程中，自动化控制系统会实时收到传感器所监测到的信息，并通过专业软件进行分析，对掘进机的实时运行状态进行记录，若出现状态异常，某一项参数超出了掘进机安全运行的范围，系统就会自动进入故障监测状态并进行报警。此外，该系统反应速度快，通常异常情况出现5s后，系统就会实施故障处理。

2.3永久支护工艺分析

采用锚杆、锚索、钢带、金属网支护作为永久支护，掘进机落煤后，液压锚杆钻车紧跟滑移式支架进行平行作业支护。锚杆、锚索按间、排距安装牢固，扭矩力矩、锚固力必须达到规定要求；螺纹钢锚杆的外露长度为螺母外锚杆露出丝扣控制在10~50mm之间，玻璃钢树脂锚杆的外露长度为螺母外锚杆露出丝扣控制在10~100mm之间。锚索托板必须密贴壁面，预紧力、锚固力必须达到规定要求，锚索露出锁具外控制在150~250mm之间，锚索施工完毕后要逐根进行锚固力检测。金属网铺设至帮部第一排帮锚杆，金属网之间采用搭接方式连接，搭接宽度100mm，每隔200mm采用双股14#铁丝连接，网钩必须拧不少于3圈。顶板中部锚杆垂直顶底板布置，两顶角锚杆和顶板的夹角不小于80°，顶板锚索垂直顶底板布置。掘进机截割后要对欠挖部分进行修整，严格保证巷道成型且达到设计要求，巷道底板必须扫平整。在遇到围岩变化情况需调整巷道支护参数，如遇巷道围岩破碎，缩小排距，一掘一支，加长锚索等手段进行加强支护。

3煤矿井下巷道高效掘进的有效措施

3.1重视地质预测工作

中国煤矿资源分布较为分散，南北地区差异较大，但无论哪个地方的煤矿都面临着同一个难点，即开采环境的未知性。若无法事先对所开采地区的地质结构进行准确勘探而盲目开展工作，在掘进过程中极有可能破坏地质结构，严重威胁施工人员的生命安全。所以，必须加大对地质结构勘探方面的关注力度。所有的作业施工之前都应该提前掌握巷道的地质条件，通过一系列的分析判断出可能面临的问题并提出相应的解决预案，这样也有利于保障巷道掘进的施工效率和施工人员的生命安全。

3.2掘锚一体化快速掘进集成配套技术

掘锚一体化快速掘进技术需要从环境、设备、人等方面实现深度融合，形成了一个相对完整的支护和掘进系统，并非使用传统的单一功能掘进机、转载机。在具体工作的过程中，对于掘进作业、支护作业平行进行，同时，在截割、装载及支护方面也实现了平行作业。

3.3提升设备运转率延长使用寿命

设备的正常运行是保障巷道掘进作业顺利进行的前提，因此，延长设备的使用寿命也是煤矿生产中的一项重要工作。相关的设备负责人员应当做好以下2点：（1）做好设备管理方面的工作。设备管理使用权应当责任到个人，现在煤矿管理中普遍存在的一个现象就是出了问题互相推诿，应当严格杜绝这一现象。（2）相关的技术人员应当做好设备的定期检修与维护工作，及时排除设备的安全隐患，保障其正常运行，这样做也能够延长设备的使用寿命。

3.4做好掘进支护人员技能培训

煤矿井下快速掘进支护的工艺技术发展很快，掘进支护过程中技术应用得当，可以有效的优化施工质量效果和施工速度，解决施工问题。想要保证相关技术效用充分有效的发挥，不仅要提高设备、材料等方面的关注度，保障掘、支、运作业配套、衔接，与此同时还应当做好掘进支护人员的技术培训，保证掘进支护人员对于快速掘进支护的支护工艺、施工工艺、设备使用等方面有充分的了解和认识，能够灵活的处理支护期间所遇到的各类突发情况，这样才能保证掘进效率的最优化。

结语

综上分析，选择使用掘锚一体化设备，整体取得了较为显著的效果，不仅取得了较好的掘进和支护效果，同时，现场整体施工效果得到了明显的优化。

参考文献

[1]杨云刚.煤矿高效掘进技术现状与发展趋势分析[J].山西煤炭管理干部学院学报,2019,29(2):7-8.

[2]张吉伟.掘锚机组掘锚一体化掘进技术在煤矿巷道掘进中的应用探析[J].科技展望,2019,26(25):158.

[3]刘畅.煤巷快速成巷技术现状及应用效果评价方法研究[J].煤炭科学技术,2020,48(11):26-33.

[4]康红普.掘进工作面围岩稳定性分析及快速成巷技术途径[J].煤炭学报,2021,46(7):2023-2045.