复杂地质条件巷道快速掘进技术研究

复杂地质条件巷道快速掘进技术研究

于保雷

唐山开滦建设(集团)有限责任公司 河北省唐山市063000

摘要：随着我国矿业的发展态势的不断加速，各种新的技术应运而生，并被广泛地应用于生产，其中就包括了巷道快速掘进技术。本项目拟通过对掘进过程中所涉及的掘进机、直驱带式输送机、单轨吊、自移式机尾、锚杆钻机等关键装备的研究，揭示其在掘进过程中的作用机理。实践证明，该系统在施工中的运用，大大提高了施工速度，降低了劳动强度，达到了预期的效果。

关键词：矿业；巷道快速掘进；施工速度；效果

引言：煤炭是中国快速发展的主要动力，因此，开发西部地区的煤炭资源就成了国家的一项重大的能源战略。在中国不断深化供给侧结构改革的背景下，大范围的煤炭企业改组，促进了我国煤炭资源的合理利用和合理利用。矿井掘进是煤炭开发的关键一环，根据资料显示，我国井下矿井掘进速率普遍超过500米/月，尽管已居国内首位，但仍然无法满足西部“百万吨”级的煤炭需求量，掘进速率与实际产量之间存在着严重的不匹配。因此，实现矿井巷道的快速开挖，是实现矿井可持续、安全、高效生产的重要保障。学者们提出，要对劳动组织、管理制度、施工技术、机械设备等进行优化，形成挖、支、运、风、电、水等环节的操作联动系统，对操作流程进行合理的规划，使每个环节都能发挥出最大的功能，这样才能实现快速挖掘，提高挖掘速度。

1.采矿工程巷道掘进与支护技术的现状

随着我国科学技术的迅速发展，人们对煤炭资源的开发与利用也日益关注，煤炭资源在我国的工业生产与社会建设中起着无可取代的作用，在对煤炭资源进行开发的过程中，要以巷道掘进技术和支护技术为核心，提高生产水平与开采质量。在煤炭资源的开发过程中，以煤巷为主要布置方式，逐步代替了传统的集中布置方式，采用了采准巷布置、开敞巷布置等多种方式，以提高巷道的掘进技术。在隧道施工中，采用的主要方法有：一体化机掘法、掘锚法、一体化流水线法等，这些都是隧道施工中常用的施工方法。采用综合机械掘进方式，对机械装备的要求比较高，所以综合机械掘进方法的技术费用比较高，在掘锚法技术的应用中采用了悬臂式掘进机，适合于具有一定复杂度的煤矿地形。但采用这种方法也存在着缺点，即集成流水施工方法的施工速度比较慢，所以在矿井掘进技术与设备的应用中，存在着一些缺点与不足。与国外先进水平比较，我国在矿井掘进技术的应用及设备研发上还比较滞后，要想提升矿山工程的巷道掘进及支护技术，还需不断地进行探索和实践。

2.新型支护方法

针对矿井回风巷中围岩破碎、软弱、煤层中含有夹矸等特点，提出了“护表件+锚索+锚杆”组合支护方案，并对顶板进行支护。与已有多年应用的老方案相比，新方案仅需对锚索、锚杆布置形式及有关参数进行优化，不需做太多修改。与传统的支护方式相比，这种新的支护方式有以下几个方面的改进：首先，同一排锚杆采用沟槽连接，从而使全部锚杆成为一个整体，从而获得更加稳定的支护；第二，对顶板进行“二二”式布置，将传统的“三二三”式布置改为两排锚杆之间的距离为2米，并在两排锚杆之间布置相邻的一排，与垂直方向相比，要以30度角布置；第三，两帮按4根/排布置，并采用与常规支护法同样规格的锚杆，排距和间距按1米控制。

3.巷道快速掘进技术分析

3.1掘锚一体化技术

辅运巷的掘进方向为激光定位器，其施工方法为“一次成巷”，在2#煤的基础上，利用EBZ200M-2型掘进巷道，利用掘进机和四臂式锚杆钻机实现顶板锚（钢索）的施工。选择合适的掘进机，不仅可以实现掘进与支护的同步，而且可以大大提高工作面的工作效率，增加支护的自动化程度，减轻煤矿的采煤压力。掘锚结合技术已在多个产煤国获得了广泛的应用，在实践中，该技术不仅具有更加广阔的应用前景，而且还能进一步提升其支护与掘进效率，充分发挥掘锚机并联工作的特点，极大地提升了煤岩巷掘进的工作效率。

3.2悬臂式掘进及输送技术

悬臂式掘进工艺简单易行，先用截割断头的旋转来截割煤层，因为截割断头的摇摆给整个巷道的断面提供了支撑，从而方便了后续的生产。最后，被切断的煤炭被掘进机的铲板收集起来，再用输送技术将被打碎的煤炭运出。悬臂式运输工艺装备有皮带运输机、煤矸石卧式缓冲箱。与常规的输送机进行对比，带式输送机不但能够分为上下两层，同时运送物料与矸石，还能够有效地降低能源与资源的消耗，还能够确保作业人员的安全，并且它的维护与管理也相对简单。带式输送机是矸石料仓水平缓冲的基础，它的输送带能够将轨道、人行道和煤矸石有效地分隔开来，与此同时，还可以在中间增加一张防护网，将矸石的水平缓冲仓设置起来，从而构成一个良好的连续排矸系统，减轻了工作人员的劳动强度。

3.3优化掘进设备

在煤矿巷道快挖中，最基本的条件是装备，快挖工艺是一种对施工场地有较高要求的先进作业工艺。施工装备的选型直接关系到施工的安全性。选择先进、可靠的施工装备，可使施工安全得到一定的改善。在工程实践中，应按照不同类型的机械设备进行合理的操作，而不是靠自己的思维来运用。除此之外，在设备保养和维修的过程中，维修人员应该严格遵循设备维修流程，对设备展开全面的检查，找出设备存在的主要问题，并及时将损坏的零件进行更换，保证掘进设备可以更有效地应用于煤矿生产工作中。

3.4临时支护技术的要点

在矿井建设过程中，为了满足矿井生产的要求而采取的一种临时支护技术。例如，对于某些矿山，在巷道开挖条件下，为了方便后面的工人，可在巷道中使用先导梁支护。该方法既能确保施工人员的生命安全，又能缩短施工工期。在现有的施工方法中，采用了临时支护方法。此外，目前煤矿企业的临时支撑结构中，所用的也是金属支架，其强度性能良好，且安装迅速，可反复使用。最近几年，很多企业开始重视这项技术，并将其用作永久性支架。

3.5优化运输系统

在采用快速掘进技术的过程中，采用带式输送机能够有效地提高运输效率，在使用过程中，需要对系统的输送线、输送带、材料性质、输送量等参数进行设计。比如，在设计输送线及输送带时，除了要考虑曲线断面的大小外，还必须考虑输送线的坡度、最大长度及起吊高度。皮带运输机有许多优点：（1）维修方便，运转可靠，操作人员少，可以进行中央控制；（2）费用低廉，如配件、钢铁、电费等费用低廉；（3）下面一层可以装运材料，上面一层可以装运瓦砾，不仅可以减轻单次装运材料的工作强度，而且可以使岩石巷道装瓦砾的连续装运，减少装瓦砾的装运时间。

结束语

综上可知，本文总结了煤矿巷道支护技术的运用，针对矿井地质条件复杂，采掘施工困难的特点，提出了一套切实可行的施工方法，以提高该技术的运用程度。在巷道掘进与支护技术的应用中，要抓住重点，做好全过程的检测与监控，并根据环境的变化，及时调整施工工艺，以提高煤巷掘进施工的安全性，推动我国煤炭事业的长期发展。

参考文献

[1]寄必鹏. 复杂地质条件下薄煤层半煤岩巷快速掘进技术研究[J]. 内蒙古煤炭经济, 2019(9):2.

[2]任海宏, 纪邦师. 复杂地质条件巷道快速掘进技术研究[J]. 能源技术与管理, 2023, 48(2):3.

[3]张卫国. 复杂地质条件下煤巷快速掘进技术研究[J]. 机械管理开发, 2022(003):037.

[4]金上星. 在复杂地质条件下大断面煤巷快速掘进研究与实践[J]. 中文科技期刊数据库(全文版)工程技术, 2022(6):4.

[5]秦艳峰. 复杂地质条件巷道快速掘进及支护系统的研究[J]. 机械管理开发, 2021, 36(7):2.