余豪偉 冉紹祥

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052）

煤礦快速掘進(jìn)巷道與支護(hù)技術(shù)

余豪偉 冉紹祥

（重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052）

巷道掘進(jìn)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，其中包括很多影響先到掘進(jìn)速度的因素，對(duì)巷道施工進(jìn)行科學(xué)的實(shí)施，可以從最大程度上保證巷道安全性，并加快施工速度。隨著近年來(lái)煤礦開(kāi)采強(qiáng)度的加大，地質(zhì)條件也越來(lái)越復(fù)雜，這種情況下支護(hù)技術(shù)成為提高煤礦產(chǎn)量非常重要的因素之一。基于此，本文從不同角度針對(duì)煤礦快速掘進(jìn)巷道與支護(hù)技術(shù)展開(kāi)了分析。

煤礦；快速掘進(jìn)巷道；支護(hù)技術(shù)

煤礦巷道掘進(jìn)施工的強(qiáng)化可以充分保證煤礦生產(chǎn)的安全性，從很大程度上提升煤礦的整體施工質(zhì)量。煤炭是我國(guó)的重要一次性能源，在我國(guó)生產(chǎn)中占有主要地位，具體來(lái)說(shuō)煤礦主要利用地下巷道開(kāi)采的方式，其巷道掘進(jìn)工藝是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工藝過(guò)程，煤礦掘進(jìn)速度可能會(huì)受到很多因素的影響。隨著開(kāi)采深度與強(qiáng)度的增加，地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，這無(wú)疑對(duì)巷道支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用提出了更高要求。

1 煤礦巷道掘進(jìn)速度的影響因素

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

良好的地質(zhì)構(gòu)造可以使掘進(jìn)速度得到提升，相反的，斷層、褶皺等地質(zhì)條件會(huì)增加掘進(jìn)的的難度。具體來(lái)說(shuō)，褶區(qū)構(gòu)造、瓦斯量、煤巖厚度等都會(huì)對(duì)煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生影響。如果煤巖硬度較高應(yīng)該進(jìn)行臨時(shí)性支護(hù)，如果巖層褶曲斷層結(jié)理，將不能對(duì)煤層厚度進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，很容易會(huì)出現(xiàn)塌落、冒頂?shù)仁鹿?，?duì)掘進(jìn)速度造成影響。如果在開(kāi)采過(guò)程中出現(xiàn)大量瓦斯涌出，將會(huì)為掘進(jìn)施工帶來(lái)極大的威脅。

1.2 掘進(jìn)設(shè)備

隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在各種新型的巷道掘進(jìn)技術(shù)得到了應(yīng)用，雖然我國(guó)當(dāng)前總體掘進(jìn)設(shè)備的品類還部件齊全，但是信息化、自動(dòng)化程度始終落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，工藝性能還存在一定程度的欠缺，我國(guó)自行研制的掘進(jìn)設(shè)備故障發(fā)生率非常高，存在明顯的消耗刀具現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了煤礦巷道掘進(jìn)的速度。尤其是一些設(shè)備的核心技術(shù)目前我國(guó)還沒(méi)有完全掌握，因此和發(fā)達(dá)國(guó)家之間的產(chǎn)品還存在一些差異，機(jī)械自動(dòng)化始終沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)。

1.3 施工組織管理

當(dāng)前我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的首要制約因素就是電力資源短缺，為了進(jìn)一步緩解供電壓力，我國(guó)原煤產(chǎn)量開(kāi)始出現(xiàn)供大于求的現(xiàn)象，很多企業(yè)過(guò)分追求眼前利益，過(guò)度開(kāi)采煤層，嚴(yán)重忽視了施工管理的科學(xué)性。目前很多管理者始終沒(méi)有認(rèn)識(shí)到質(zhì)量管理的重要性，相關(guān)規(guī)程與文件還沒(méi)有制定出來(lái)，這對(duì)煤礦安全生產(chǎn)造成了不利影響。同時(shí)很多煤礦人員沒(méi)有對(duì)巷道掘進(jìn)新工藝與新技術(shù)進(jìn)行掌握，不了解設(shè)備的性能，這也對(duì)掘進(jìn)速度造成了不利影響。

1.4 施工工藝

采煤施工工藝由掘進(jìn)設(shè)備情況所決定，新型的支護(hù)工藝很難與火候的掘進(jìn)設(shè)備相配合，當(dāng)前我國(guó)大部分煤礦企業(yè)的支護(hù)形式都是采用新型復(fù)合支護(hù)、打斷面U型棚支護(hù)的方式，這種施工工藝在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅運(yùn)輸、安全非常方便，同時(shí)支護(hù)的強(qiáng)度也非常高，但是其支護(hù)施工過(guò)程中存在較大難度，特別是在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造中，將會(huì)對(duì)巷道掘進(jìn)施工速度帶來(lái)直接影響。

2 煤礦巷道掘進(jìn)速度的提高策略

2.1 大力應(yīng)用超前地質(zhì)探測(cè)技術(shù)

煤礦企業(yè)應(yīng)該積極應(yīng)用超前地質(zhì)探測(cè)技術(shù)，在探測(cè)前編制出井下超前鉆探設(shè)計(jì)圖，并制定防突水、方突出等專項(xiàng)措施，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)展開(kāi)施工，認(rèn)真分析鉆探資料，加強(qiáng)對(duì)超前探測(cè)工作的管理力度，并堅(jiān)持“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的原則，避免出現(xiàn)頂（底）板突水、誤揭煤等事故，不斷加快煤礦巖巷快速掘進(jìn)的速度。

2.2 不斷改進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備

掘進(jìn)機(jī)是煤礦企業(yè)巷道掘進(jìn)過(guò)程中非常重要的設(shè)備，要想切實(shí)提高煤礦巖巷快速掘進(jìn)的速度，同時(shí)提升掘進(jìn)的工作效率，就必須選擇符合工作環(huán)境與工作條件的掘進(jìn)機(jī)，并在使用過(guò)程中結(jié)合實(shí)際情況對(duì)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，使其保持長(zhǎng)期的穩(wěn)定連續(xù)性，并注意選擇液壓與電器元件的過(guò)程中，應(yīng)該將質(zhì)量關(guān)把好。通常情況在，在機(jī)械連接裝置與齒輪傳動(dòng)裝置上，是不需要使用串聯(lián)系統(tǒng)的，為了使操作步驟與維修工作可以得到簡(jiǎn)化，應(yīng)該利用嵌裝式結(jié)構(gòu)來(lái)代替螺栓組式的結(jié)構(gòu)，利用組裝方式提升設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.3 對(duì)施工工藝與施工方法進(jìn)行優(yōu)化

大量工程實(shí)踐表明，煤礦企業(yè)要想使巷道掘進(jìn)速度得到加快，單靠“常規(guī)”的施工工藝肯定是行不通的，必須結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新與改進(jìn)，并注意對(duì)現(xiàn)有的施工工藝與施工方法進(jìn)行優(yōu)化，例如對(duì)深孔爆破技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)巖巷“噴、錨、噴”施工工藝進(jìn)行優(yōu)化等，此外，還要注意盡量保持施工工藝的連續(xù)性，保證不同工序之間可以正常平行作業(yè)。

2.4 保證施工組織管理的科學(xué)性

科學(xué)的施工組織管理是保證巷道施工的安全性、高效性的前提，同時(shí)也是加快巷道掘進(jìn)速度的重要前提，具體來(lái)說(shuō)施工組織管理工作包括合理選擇施工工藝與施工機(jī)械、選擇科學(xué)的施工素質(zhì)管理方法、對(duì)現(xiàn)行的施工管理方法進(jìn)行不斷優(yōu)化等。實(shí)際上，施工組織管理的科學(xué)性具體表現(xiàn)在平行交叉施工規(guī)程上，通常情況下，如果機(jī)械化與綜掘化的水平越高，那么在綜采工作面上平行交叉作業(yè)制度的優(yōu)越性就越能表現(xiàn)出來(lái)。

2.5 大力采用深孔爆破技術(shù)

面對(duì)施工礦區(qū)地質(zhì)情況的不同，在選用爆破工藝時(shí)應(yīng)該對(duì)其展開(kāi)深入的研究與分析，選擇合理的爆破參數(shù)、裝藥結(jié)構(gòu)，以提升循環(huán)施工速度。深眼、掏槽等爆破工藝都會(huì)對(duì)爆破效果造成影響，還會(huì)對(duì)煤礦巷道掘進(jìn)速度帶來(lái)影響。中深孔技術(shù)爆破可以提高一次爆破巖石的總量，有效提升循環(huán)進(jìn)尺，并降低裝巖工序時(shí)間和打眼時(shí)間，該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以有效提升掘進(jìn)施工的整體效率。

3 高效支護(hù)技術(shù)分析

安全有效的巷道支護(hù)是保證煤炭開(kāi)采安全性與高效性的重要條件，也是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)。當(dāng)前煤礦企業(yè)中普遍應(yīng)用一種錨網(wǎng)、鋼筋梯、錨索綜合應(yīng)用的支護(hù)形式，錨桿支護(hù)方式的效率比較高，支護(hù)效果也比較好，具有諸多優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)前已經(jīng)成為巷道支護(hù)的重要發(fā)展趨勢(shì)，為了充分滿足煤礦機(jī)械化礦井建設(shè)的需求，提高綜掘單進(jìn)速度很有必要，錨桿支護(hù)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在煤巷支護(hù)方面得到了廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)學(xué)者們從不同角度針對(duì)錨桿的支護(hù)機(jī)理進(jìn)行了論證和闡述，建立了錨桿支護(hù)模型，并提出了很多參數(shù)的計(jì)算公式。但是學(xué)者的這些研究應(yīng)用到井下實(shí)踐工作中，卻因?yàn)轫敯褰Y(jié)構(gòu)與巖性之間的差異，表現(xiàn)為某支護(hù)機(jī)理起到了主導(dǎo)性作用，而其他支護(hù)機(jī)理的作用并不明顯。但現(xiàn)在為止，學(xué)者始終不能建立數(shù)學(xué)模型對(duì)各種支護(hù)機(jī)理綜合作用的效果進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。

實(shí)際上學(xué)者的研究都是某類特定圍巖巖性或者某種巖體結(jié)構(gòu)的一種理想形態(tài)，如果按照理論分析或許可以計(jì)算出錨桿支護(hù)的參數(shù)，但是按照理論分析得到的參數(shù)在實(shí)際施工中卻會(huì)因?yàn)橄锏缹?shí)際情況的不同，而對(duì)煤礦巷道支護(hù)效果帶來(lái)不利影響，如果計(jì)算參數(shù)嚴(yán)重偏離實(shí)際情況，還會(huì)引發(fā)安全事故的發(fā)生，所以，當(dāng)前單一的支護(hù)理論還不能對(duì)錨桿支護(hù)參數(shù)進(jìn)行全面的分析、計(jì)算。在井下實(shí)際施工過(guò)程中絕對(duì)不能片面的將某一支護(hù)理論作為指導(dǎo)，注意同時(shí)還要利用巷道動(dòng)態(tài)觀察、工程類比等策略，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)頂板變化的實(shí)際情況，進(jìn)行及時(shí)的總結(jié)與分析，并注意對(duì)相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，這樣巷道支護(hù)效果才能達(dá)到一種理想的狀態(tài)，從而使頂板支護(hù)的實(shí)際需求得到最大程度的滿足。

錨網(wǎng)支護(hù)工作中通常會(huì)伴有節(jié)理、層理及軟弱薄夾層等巖體弱面的現(xiàn)象，在這些弱面現(xiàn)象的共同影響下，巖體結(jié)構(gòu)特性會(huì)變得非常復(fù)雜，在外力的作用下，巖體的強(qiáng)度和變形方式將會(huì)受到很大程度的影響。實(shí)際上，在工程實(shí)踐中，應(yīng)該及時(shí)發(fā)現(xiàn)軟弱薄夾層和各種弱面的存在，及時(shí)采取針對(duì)性的措施對(duì)其進(jìn)行治理，有效預(yù)防出現(xiàn)頂板事故。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)速度主要受到地質(zhì)構(gòu)造條件、施工工藝及掘進(jìn)設(shè)備等因素的影響，這種情況下礦井生產(chǎn)效率很難得到提高。為了進(jìn)一步提高巷道掘進(jìn)的效率，必須對(duì)各種影響掘進(jìn)速度的因素進(jìn)行分析，以找到解決問(wèn)題的有效辦法。同時(shí)，還要注意積極引進(jìn)先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)與掘進(jìn)設(shè)備，這樣才能保證施工環(huán)境的安全性，保證各項(xiàng)工序的有序進(jìn)行，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高?？傊?，為了保證煤礦企業(yè)可以得到穩(wěn)定的發(fā)展，必須針對(duì)煤礦巷道掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)展開(kāi)深入分析，對(duì)錨桿支護(hù)進(jìn)行廣泛應(yīng)用及推廣，以保證采煤作業(yè)可以達(dá)到準(zhǔn)里展開(kāi)，切實(shí)解決目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)對(duì)煤炭資源的需求。

[1]劉泉聲，黃興，時(shí)凱，劉學(xué)偉.煤礦超千米深部全斷面巖石巷道掘進(jìn)機(jī)的提出及關(guān)鍵巖石力學(xué)問(wèn)題[J].煤炭學(xué)報(bào)，2012（12）：2006～2013.

[2]馮俊偉，馮光明，寧帥.大傾角煤層回采巷道錨網(wǎng)支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)分析[J].煤礦開(kāi)采，2007（1）：46～48.

[3]吳擁政，康紅普，吳建星，范潤(rùn)喜.礦用預(yù)應(yīng)力鋼棒支護(hù)成套技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015（1）：3230～3237.

[4]肖亞寧，馬占國(guó)，趙國(guó)貞，潘銀光，馬繼剛.沿空巷道三維錨索支護(hù)圍巖變形規(guī)律研究[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2011（2）：187～192.

[5]王永槐，楊吉文，韓書(shū)才.急傾斜煤層煤巖結(jié)合弱面巷道錨網(wǎng)支護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)[J].煤礦開(kāi)采，2008（1）：51～53.

[6]別小飛，張帥.沖擊地壓礦井大斷面復(fù)合支護(hù)巷道快速掘進(jìn)技術(shù)[J].煤礦安全，2010（4）：64～67.

TD353

A

1004-7344（2016）08-0179-02

2016-3-1