徐亞鋒

摘 要：隨著煤礦開采強度的增加，開采接替已成為制約煤炭產(chǎn)量進一步提高的關(guān)鍵。為了緩解矛盾，煤礦必要實現(xiàn)巷道的快速掘進。基于此，本文主要分析復(fù)雜地質(zhì)條件下煤巷掘進技術(shù)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件;煤礦巷道;掘進技術(shù);優(yōu)化

引言：

復(fù)雜地質(zhì)條件會給煤炭開采的效率和安全帶來嚴(yán)重的不利影響，是當(dāng)前煤炭開采行業(yè)不可回避的難題。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，通過提升和改進采煤工藝和設(shè)備、優(yōu)化施工管理等一系列措施，可以大大提高煤礦快速掘進質(zhì)量，有效提高開采效率和作業(yè)安全，同時，對提高社會經(jīng)濟效益也具有重要意義。

1復(fù)雜地質(zhì)條件下快速掘進難點

煤礦采掘全過程中具體存有下列難題：一個是伴隨著采掘深度的連續(xù)不斷推動，礦山各煤巷頂板巖性轉(zhuǎn)變非常明顯，拱度圍巖應(yīng)力非常明顯擴大;二是該區(qū)域礦井頂、底板、煤巷松軟易破碎，掘進全過程中不容易形成，形變非常明顯。巷道頂、底板和兩側(cè)都是有很大水平的收縮，因為形變速度快，巷道支護艱難，采掘中很容易出現(xiàn)“先挖后修”的問題。掘進時假如地面松軟，很容易導(dǎo)致臥機;第三，因為地質(zhì)環(huán)境情況錯綜復(fù)雜，巷道斷層多，邊坡大的巷道多。第四，在礦區(qū)的礦山。薄煤巷中的煤礦儲量占儲藏量的占比都是有，因而，在采掘薄煤巷時，掘進工作面、掘進支護，尤其是半煤巖巷道、煤巷，開挖半煤巖巷道時，掘進技術(shù)和掘進支護設(shè)備要求較高，因此，要保證半煤巖巷道快速掘進，就成了煤礦正常開采的關(guān)鍵。第五，我國長期以來一直選擇采用傳統(tǒng)的掘進支護技術(shù)，沒有與世界先進的機械化掘進技術(shù)相結(jié)合來管理和提高技術(shù)水平;第六，目前煤礦掘進設(shè)備破巖量少。假如在半煤巖巷道的巖層中碰到硬度系數(shù)超出5的巖石，礦井的切割效率會減緩，設(shè)備自身的截齒和切割頭很容易損壞，對掘進設(shè)備導(dǎo)致受損。除此之外，在掘進和支護巷道時，設(shè)備也會很容易損壞。

2復(fù)雜地質(zhì)煤巷掘進的影響因素

2.1煤層巷道地質(zhì)條件

在掘進巷道時，把掘進巷道改為硬巖煤巖巷道，在掘進過程中增加了快速掘進的難度，同時也存在嚴(yán)重磨損，易發(fā)生機械劇烈振動和二次磨損，對掘進效率造成了不利影響。另外，巖體滲透系數(shù)、瓦斯溢出等也是引起巷道地質(zhì)的重要因素。

2.2掘進設(shè)備的技術(shù)性能

礦用設(shè)備的性能也是影響采礦效率的重要因素之一。當(dāng)前，我國正在研制的高速掘進機械性能與國際先進水平還存在一定差距，直接影響到我國各個礦山的掘進效率。特別是重載懸臂式掘進機的研制開發(fā)，其自主技術(shù)還十分薄弱，已成為其發(fā)展的瓶頸。

2.3掘進支護施工工藝

目前，我國煤礦巷道掘進施工中，由于支護時間長、難度大，嚴(yán)重制約了掘進機的快速推進。支護技術(shù)的落后，直接影響到我國煤礦巷道的快速施工。錨桿在鉆進過程中，如果經(jīng)常發(fā)生偏心現(xiàn)象，錨桿的布置往往是根據(jù)經(jīng)驗來確定的，使得支護速度難以達(dá)到實際施工速度。

3復(fù)雜地質(zhì)優(yōu)化煤巷快速掘進技術(shù)的措施

3.1優(yōu)化運輸系統(tǒng)，加快矸石（煤）排放

傳統(tǒng)的礦山車輛運輸不暢，安全隱患大。在此基礎(chǔ)上，提出了“礦用車不下井”這一新概念。采用帶式輸送機裝載煤礦山巷道機系統(tǒng);礦區(qū)巖巷集輸采用創(chuàng)新的帶式輸送機集中裝運。把原來的絞盤改成運輸車，用皮帶集中運輸。實施后，該系統(tǒng)不但提高了30%以上，還減少了工序，節(jié)約了人力，提高了工作效率，保證了安全。

3.2利用整合挖掘和液壓鑿巖機建造巖石臺車

采掘工作面是巷道采掘生產(chǎn)的核心設(shè)備，其設(shè)備技術(shù)水平的高低，直接影響到巷道采掘生產(chǎn)的安全性、速度和效益。既要根據(jù)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)條件，選擇合適的掘進機，又要根據(jù)實際情況，逐步加以革新，使掘進機能長期穩(wěn)定地連續(xù)運行。采掘機械液壓電氣系統(tǒng)的有效維護。為便于操作和維修，掘進機一般采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，而不采用錨具組合結(jié)構(gòu)，以提高設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

3.3建筑方法和工藝的改進

要使巷道掘進速度有了很大的提高，不僅要依靠目前比較成熟的“常規(guī)”施工方法，更要積極采用新的施工方法，如深孔爆破法等。為了實現(xiàn)快速掘進，必須保證施工工藝的連續(xù)性，使各工序能夠并行進行。

3.4根據(jù)實際條件對掘進進行優(yōu)化

在巷道掘進前就應(yīng)對掘進區(qū)域內(nèi)的巖性參數(shù)進行分析，根據(jù)實際情況確定巷道掘進方式。巷道掘進采用綜掘方式，但存在掘進機截割齒磨損嚴(yán)重的問題，制約巷道掘進效率。在巷道掘進遇到煤層變薄、需要截割硬度較大砂巖時，應(yīng)提前在掘進機截割頭上焊接高強度鋼板，從而減輕截割齒磨耗程度，提高設(shè)備開機率，從而提升巷道掘進速度及掘進效率。

3.5做好地質(zhì)勘探

采用"有掘必探、有疑必探"方針，充分利用物探、鉆探技術(shù)對巷道掘進前方地質(zhì)條件進行詳細(xì)勘探，為后續(xù)的巷道掘進、支護以及安全措施制定提供參考。在巷道掘進過程中，合理制定檢修作業(yè)時間，利用設(shè)備檢修時間對巷道掘進面前方煤巖體進行綜合勘探，實現(xiàn)巷道掘進、地質(zhì)勘探相接進行，減少地質(zhì)勘探對掘進工作的影響，提升掘進效率。

3.6掘進設(shè)備合理選型

在巷道掘進前就應(yīng)對掘進巷道進行綜合評定，確定采用的掘進機型號、規(guī)格。在巷道掘進過程中，帶式輸送機一般滯后于掘進機之后幾十米左右。有些礦井在掘進工作面與帶式輸送機間布置刮板輸送機，合理解決了掘進機及帶式輸送機無法高效銜接的問題。同時，為了滿足礦井通風(fēng)、瓦斯治理需要，礦井掘進的巷道斷面普遍較大，采用傳統(tǒng)的掘進方式不能實現(xiàn)巷道快速掘進。根據(jù)煤層頂板硬度大、局部范圍內(nèi)巷道需要破頂掘進的現(xiàn)狀選擇綜掘機，不僅適宜煤巷掘進，而且還可以截割硬度較大的巖層、操作簡單，自動化程度高。

3.7優(yōu)化巷道支護

巷道支護高效開展是實現(xiàn)巷道快速安全掘進的重要環(huán)節(jié)，特別是復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道掘進成為制約巷道掘進效率提升的一個關(guān)鍵因素。通過采用先進的掘錨護一體機，可以提升巷道掘進效率，從而提升巷道支護效率，實現(xiàn)巷道支護及掘進工作相配備。

3.8采用錨桿與U型鋼架相結(jié)合的支護技術(shù)

在進行煤礦開采工作時，復(fù)雜的地質(zhì)條件對煤礦開采的掘進工作進度造成了一定影響，使掘進工作進行時的安全隱患大大增加，遇到頂板煤層較薄弱區(qū)域極易出現(xiàn)坍塌情況，對開采工作人員的人身安全造成了一定威脅。因此，在對復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的區(qū)域進行掘進工作時可以運用錨桿與U型臨時鋼架相結(jié)合的支護方式，進而達(dá)到保障采煤環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性的目的，搭建臨時的鋼結(jié)構(gòu)能加強錨桿支護的堅固度，促使錨桿支護工作更高效的全面開展。另外進行截齒的設(shè)備質(zhì)量一定要有超強的耐磨性，以便其在極其惡劣的工作環(huán)境中正常運作。

4我國煤礦快速掘進技術(shù)展望

近年來，人工智能、機器人、大數(shù)據(jù)、云計算都有了很大的發(fā)展。將這些技術(shù)引入隧道技術(shù)可以提高工作效率。使用大數(shù)據(jù)云計算可以分析不同隧道技術(shù)在復(fù)雜情況和案例下的優(yōu)缺點。利用機器的自動化和智能化可以減少不必要的傷亡，提前發(fā)現(xiàn)更好的煤炭資源。

5結(jié)語

當(dāng)前，煤炭固有資源的開采難度越來越大，為更好地應(yīng)對這一問題，煤礦行業(yè)必須加大對煤炭資源開采各環(huán)節(jié)和設(shè)備運行方式的監(jiān)督力度，使煤礦開采更加可持續(xù)，更加有序。我國煤礦生產(chǎn)開采技術(shù)正在向機械化、智能化方向發(fā)展，井巷快速掘進技術(shù)工藝也在不斷改進和創(chuàng)新。

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