張 寧

（鐵法能源公司鐵煤集團(tuán)礦建公司，遼寧 調(diào)兵山 112700）

各行各業(yè)的發(fā)展都需要能源給予支持，不管是企業(yè)生產(chǎn)，還是日常生活，煤炭資源都發(fā)揮了非常重要的作用[1]。由于煤炭是不可再生的資源，所以在開采過程中要注意方法的使用。煤炭挖掘過程中，技術(shù)質(zhì)量的全面提升，更有利于工作效率的提高，進(jìn)而使社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求得到滿足。越來越多的煤炭企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)，開始引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，生產(chǎn)速度也得到了大 幅度的提升，但由于煤礦巷道掘進(jìn)極易受到諸多因素影響，依然存在較多問題無法在較短時(shí)間內(nèi)得到有效解決，進(jìn)而導(dǎo)致工作效率及質(zhì)量較低，使煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受損。所以關(guān)于如何提高煤礦巷道掘進(jìn)效率及質(zhì)量是當(dāng)前企業(yè)的迫切需求?；诖耍恼聦γ旱V巷道常見掘進(jìn)方法、影響因素進(jìn)行了分析。

1 煤礦巷道常見的掘進(jìn)方法

1.1 綜合機(jī)械掘進(jìn)法

綜合機(jī)械掘進(jìn)法是指結(jié)合巷道掘進(jìn)具體規(guī)范及要求，根據(jù)巷道地質(zhì)條件，綜合考量實(shí)際情況以后，選擇以及應(yīng)用不同的掘進(jìn)設(shè)備，主要的機(jī)械設(shè)備有輸送機(jī)、鉆機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、通風(fēng)除塵設(shè)備、供電系統(tǒng)等。掘進(jìn)設(shè)備以單臂掘進(jìn)機(jī)為主。在掘進(jìn)施工時(shí)，掘進(jìn)機(jī)是重要設(shè)備之一，同時(shí)也是巷道掘進(jìn)效率提高的關(guān)鍵。所以在掘進(jìn)機(jī)選擇時(shí)要綜合考慮巷道作業(yè)條件，結(jié)合施工要求，進(jìn)而選擇型號及規(guī)格匹配的掘進(jìn)機(jī)。當(dāng)前我國研發(fā)及生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)不管是功能還是在體積方面都能夠滿足巷道掘進(jìn)要求。

1.2 連續(xù)采煤掘進(jìn)法

連續(xù)采煤掘進(jìn)法常使用于基巖以煤炭為主的巷道工程中，通過連續(xù)采煤機(jī)完成巷道掘進(jìn)施工任務(wù)，在對巷道進(jìn)行掘進(jìn)過程中，也能夠?qū)γ禾抠Y源進(jìn)行開采，同時(shí)還具備了運(yùn)輸功能[2]。此方法最為顯著的優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)性，除了能夠提高巷道掘進(jìn)效率以外，還可以開采、裝卸、運(yùn)輸煤炭，能夠大幅度提高煤礦整體的開采效率。

1.3 掘錨一體化掘進(jìn)作業(yè)方法

掘錨一體化掘進(jìn)作業(yè)方法既運(yùn)用了連續(xù)采煤機(jī)優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備了掘錨機(jī)組及懸臂式挖掘機(jī)功能，將三者有效組合在一起，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的開采作業(yè)，同時(shí)掘進(jìn)的效率也非常高。此方法優(yōu)點(diǎn)在于巷道掘進(jìn)工作可以和煤炭開采同時(shí)進(jìn)行，作業(yè)效率更高。除此之外，還可以將巷道結(jié)構(gòu)及時(shí)進(jìn)行穩(wěn)固，確保了巷道結(jié)構(gòu)更加安全，保證了后續(xù)煤礦開采工作順利進(jìn)行。

2 影響煤礦巷道掘進(jìn)的主要因素

2.1 地質(zhì)條件因素

地質(zhì)條件是煤礦巷道掘進(jìn)過程中較大的影響因素，主要是由于不同的地質(zhì)環(huán)境所帶來的不確定性因素太多，都會在很大程度上導(dǎo)致掘進(jìn)施工無法順利進(jìn)行。掘進(jìn)實(shí)際施工時(shí)，工作面涌水量、地層結(jié)構(gòu)、煤巖硬度、頂板等都會對煤礦巷道掘進(jìn)造成影響[3]。所以良好的地質(zhì)條件是掘進(jìn)施工開展的基礎(chǔ)與保障，復(fù)雜且穩(wěn)定性較差的地質(zhì)條件不僅會影響掘進(jìn)的進(jìn)度，而且存在較大的安全隱患；反之，如果地質(zhì)條件良好，掘進(jìn)效率也大幅度提高，比如煤礦頂板穩(wěn)固性能較強(qiáng)，周圍地質(zhì)條件良好，掘進(jìn)施工中只需要將臨時(shí)支護(hù)工作做好，便能夠順利進(jìn)行掘進(jìn)。在很多煤礦掘進(jìn)工作中，或多或少都會受到不同性質(zhì)地質(zhì)條件的影響，這就需要提前做好相應(yīng)的勘察工作。

2.2 掘進(jìn)設(shè)備水平

現(xiàn)代社會是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，煤礦掘進(jìn)技術(shù)也隨著社會發(fā)展不斷優(yōu)化與革新。只有將越來越多的智能化掘進(jìn)設(shè)備廣泛應(yīng)用于煤礦掘進(jìn)作業(yè)中，在改進(jìn)的同時(shí)逐漸適應(yīng)工作環(huán)境，才能促進(jìn)掘進(jìn)速度的提升。但是當(dāng)前我國煤礦企業(yè)掘進(jìn)設(shè)備及技術(shù)引進(jìn)程度較低，總體水平較差，很難實(shí)現(xiàn)自動化掘進(jìn)，掘進(jìn)作業(yè)開展過程中，依然使用的是傳統(tǒng)設(shè)備，智能化設(shè)備應(yīng)用率較低，使用范圍較窄。當(dāng)前很多國家已經(jīng)在掘進(jìn)技術(shù)方面的應(yīng)用較為成熟，并且研發(fā)了諸多性能先進(jìn)的綜合性掘進(jìn)設(shè)備，在很大程度上促進(jìn)了煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升。而我國很多掘進(jìn)設(shè)備性能及水平偏低，因此生產(chǎn)時(shí)需要消耗大量刀具，所以很難為巷道掘進(jìn)作業(yè)更好地開展提供支持與保障。

2.3 掘進(jìn)施工工藝

由于目前我國煤礦企業(yè)正處在發(fā)展階段，不管是在設(shè)備水平，還是在工藝技術(shù)方面都較為滯后。一般情況下，煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)時(shí)會進(jìn)行支護(hù)施工，并且要求在現(xiàn)場將安裝工作完成，進(jìn)而需要在人力、物力及財(cái)力方面加大投入的力度，不僅導(dǎo)致企業(yè)成本大幅度增加，而且影響的因素越來越多，施工進(jìn)度越來越慢。在巷道掘進(jìn)施工過程中，支護(hù)安裝用時(shí)較長，占據(jù)了整個(gè)工期的70%左右，無疑浪費(fèi)了時(shí)間。因此，要想將掘進(jìn)效率提高，先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)引進(jìn)與應(yīng)用成了關(guān)鍵，另外還要重視設(shè)備更新，確保施工工藝整體水平可以有所提高，保證質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)整體效率進(jìn)一步提升[4]。

3 提高煤礦巷道掘進(jìn)效率及質(zhì)量的策略

3.1 提高掘進(jìn)效率的措施

3.1.1 合理選擇掘進(jìn)設(shè)備，做好設(shè)備管理及維護(hù)工作

煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)過程中，掘進(jìn)機(jī)是主要的設(shè)備，所以對于掘進(jìn)效率會有直接的影響。為此，煤礦企業(yè)在掘進(jìn)施工之前，要選擇適宜的設(shè)備，保證巷道掘進(jìn)施工效率、進(jìn)度需求得到有效滿足，根據(jù)實(shí)際情況，選擇操作性能好、控制便捷、安全系數(shù)高、維護(hù)簡單的設(shè)備。除此之外，采購關(guān)鍵配件要強(qiáng)化管理，確保材料質(zhì)量及性能，型號、規(guī)格要與規(guī)定相符，選擇性價(jià)比較高的產(chǎn)品。同時(shí)還要將掘進(jìn)設(shè)備管理、維護(hù)工作做到位，定期檢修，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取有效措施解決，減少巷道掘進(jìn)作業(yè)中因設(shè)備故障對施工效率帶來的影響。

3.1.2 基于施工實(shí)際情況，充分利用不同掘進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢

煤礦巷道掘進(jìn)施工時(shí)會涉及很多機(jī)械設(shè)備，而且不同的掘進(jìn)系統(tǒng)具備不同的優(yōu)勢，只有基于施工具體情況，充分利用不同掘進(jìn)系統(tǒng)優(yōu)勢，才能保證掘進(jìn)工作的效率。如果煤礦巷道圍巖頂破碎嚴(yán)重，需要沿巷道軸線持續(xù)性進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，可以采用超前支護(hù)快速掘進(jìn)系統(tǒng)，但是需要注意的是，在應(yīng)用此系統(tǒng)前要做好臨時(shí)支護(hù)施工，此系統(tǒng)不能應(yīng)用于大斷面巷道施工中。此系統(tǒng)掘進(jìn)速度較快，每月能夠達(dá)到600m。在一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)工作結(jié)束以后，可以繼續(xù)掘進(jìn)，并且和超前支架同時(shí)施工，此時(shí)的作業(yè)巷道始終是支護(hù)狀態(tài)下，運(yùn)錨機(jī)也會與其共同前進(jìn)，推動系統(tǒng)逐步進(jìn)入后續(xù)掘進(jìn)循環(huán)中[5]。以下是超前支護(hù)快速掘進(jìn)系統(tǒng)主要的參數(shù)，具體見表1 所示。

表1 超前支護(hù)快速掘進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)表（單位：m）

如果圍巖頂部破碎嚴(yán)重，作業(yè)時(shí)需要實(shí)行短期支護(hù)，此時(shí)在巷道掘進(jìn)施工中可采用雙描快速掘進(jìn)系統(tǒng)，不宜在大中型斷面巷道掘進(jìn)作業(yè)中使用，每月能夠達(dá)到500m。沿巷道軸線掘進(jìn)1-2 排以后，系統(tǒng)對截割臂進(jìn)行控制完成著地，同時(shí)還能夠?qū)﹀^桿機(jī)遠(yuǎn)程控制，使其到達(dá)掘進(jìn)面迎頭部位，結(jié)合掘進(jìn)需求，錨桿打設(shè)作業(yè)可在巷道頂端以及兩側(cè)進(jìn)行施工。針對未打設(shè)到位的錨桿，運(yùn)描機(jī)會在轉(zhuǎn)載時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)打。以下是此系統(tǒng)主要涉及的參數(shù)，具體內(nèi)容見表2 所示。

表2 雙描快速掘進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)表（單位：m）

如果煤層巷道掘進(jìn)時(shí)厚度為中等，便可以使用高集成度快速掘進(jìn)系統(tǒng)，此系統(tǒng)使用之前要確保巷道圍巖頂端具備較好的穩(wěn)固性，空頂容許值＞15m，煤層傾角＜3。，此系統(tǒng)掘進(jìn)速度在每月2500m 以上。此掘進(jìn)方法的應(yīng)用最大的優(yōu)勢是成型速度快，并且整個(gè)斷面實(shí)現(xiàn)了一次成型，破碎與轉(zhuǎn)載時(shí)，轉(zhuǎn)載機(jī)可與后側(cè)轉(zhuǎn)載機(jī)共同驅(qū)動，工作效率更高，工作質(zhì)量較好。錨桿車、轉(zhuǎn)載機(jī)二者的連接主要運(yùn)用的是跨騎的形式，圍巖底部、兩側(cè)可以同時(shí)完成支護(hù)任務(wù)；轉(zhuǎn)載機(jī)最大的行程在150m，以下是針對此系統(tǒng)涉及的主要參數(shù)，具體見表3 所示。

表3 高集成度快速掘進(jìn)系統(tǒng)參數(shù)表

不同的掘進(jìn)方法有著不同的優(yōu)勢，所以在煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)中，要想確保效率的提高，就要根據(jù)具體的施工需求以及實(shí)際情況，選擇最佳的掘進(jìn)方法，將優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，促進(jìn)掘進(jìn)效率的大幅度提升。

3.2 質(zhì)量保障措施

3.2.1 做好地質(zhì)勘查，制定掘進(jìn)方案

在煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)中，地質(zhì)條件是客觀存在的，很難改變，同時(shí)這也是影響掘進(jìn)質(zhì)量非常重要的因素之一，所以要想確保質(zhì)量，就要提前做好地質(zhì)勘查工作，對工作面地下水位、巖石性質(zhì)、煤層分布等情況充分了解，針對特殊地質(zhì)環(huán)境以及極易出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的施工現(xiàn)場，在勘查后還要預(yù)先制定應(yīng)急方案，確保掘進(jìn)工作能夠安全地進(jìn)行。煤礦開采過程受到諸多因素影響，很多地質(zhì)條件是無法預(yù)測的，這都需要在巷道掘進(jìn)施工時(shí)綜合考慮，通過制定預(yù)案能夠在很大程度上降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率，減少損失。煤礦開采之前勘探工作雖然也能夠?qū)⒒镜刭|(zhì)結(jié)構(gòu)確定，但也會存在一些細(xì)小地質(zhì)構(gòu)造的遺漏，比如小范圍斷層、陷落柱等，若發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，同樣也會引發(fā)安全事故。此時(shí)除了要將煤礦巷道設(shè)計(jì)布局工作不斷優(yōu)化以外，還要將重點(diǎn)放在事前預(yù)防方面，煤礦巷道掘進(jìn)之前，要反復(fù)對地質(zhì)進(jìn)行勘查，可充分利用三維物探技術(shù)、鉆探技術(shù)等先進(jìn)的手段，全方位、系統(tǒng)化地勘查巷道設(shè)計(jì)區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件等情況[6]。除此之外，巷道掘進(jìn)施工進(jìn)行時(shí)，要動態(tài)化地跟蹤與管理，對巷道現(xiàn)場施工區(qū)域的地質(zhì)變化充分了解及掌握，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，在進(jìn)行細(xì)致且快速的分析以后，采取有效的應(yīng)急方案給予高效處理，保證掘進(jìn)作業(yè)時(shí)地質(zhì)條件在可以控制的范圍之內(nèi)，一方面能夠保證施工時(shí)的安全性，另一方面為掘進(jìn)質(zhì)量的提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2.2 改進(jìn)施工技術(shù)，保證掘進(jìn)質(zhì)量

工藝技術(shù)的改進(jìn)是提高巷道的挖掘質(zhì)量及安全性的重要保障，必須得到足夠的重視。在改進(jìn)爆破技術(shù)方面，可將原來固有爆破方法改為風(fēng)鉆爆破。在施工環(huán)境允許情況下，可嘗試安排改良后的爆破方式，此方式安全性更高。施工時(shí)，如果墻體硬度較大，根據(jù)情況可采取加深炮眼。另外需要改進(jìn)支護(hù)技術(shù)，可使用爆錨噴支護(hù)，結(jié)合物理力學(xué)性質(zhì)等，對支護(hù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析及計(jì)算，也可根據(jù)具體情況安排所需間距，將錨桿長度縮短，同時(shí)減少數(shù)量，基于安全簡化支護(hù)系統(tǒng)，保證掘進(jìn)質(zhì)量。

3.2.3 完善管理機(jī)制，規(guī)范掘進(jìn)施工操作

一是加強(qiáng)對煤礦巷道內(nèi)在結(jié)構(gòu)認(rèn)識，關(guān)注煤礦巷道新聞，認(rèn)識到挖掘巷道順序、過程、安全對煤礦生產(chǎn)的重要性，深刻的認(rèn)知有助于營造以質(zhì)量提升為基礎(chǔ)的良好工作氛圍。二是公司組織分配相關(guān)人員去管理、加強(qiáng)管理人員宣傳工作和培訓(xùn)，增強(qiáng)責(zé)任心、效率意識，保證各項(xiàng)工作有序安全進(jìn)行，最重要的是在保證工作質(zhì)量的同時(shí)，能盡快完成工作。三是制定完善的施工管理制度，分配好施工隊(duì)人員與器材使用及調(diào)配，對各種存在的問題靈活應(yīng)對，積極處理，制定明確的時(shí)間，保障施工隊(duì)有條不紊地展開工作，以免發(fā)生重復(fù)施工，無人施工現(xiàn)象，制定監(jiān)管制度，不間斷抽查巷道質(zhì)量，提高巷道安全性，建立小組機(jī)制，合理分工，落實(shí)責(zé)任，實(shí)現(xiàn)巷道修建間連接性。四是完善獎罰制度，糾正修建過程中出現(xiàn)的個(gè)人錯(cuò)誤及違反規(guī)定操作，規(guī)范施工現(xiàn)場，提高施工安全性，保證高質(zhì)量、高效率地完成工作。

4 結(jié)語

在煤礦巷道掘進(jìn)施工過程中，效率與質(zhì)量是對煤礦整體工作水平進(jìn)行衡量的關(guān)鍵性指標(biāo)，與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益緊密相連。但是由于在具體生產(chǎn)及作業(yè)環(huán)節(jié)，受到地質(zhì)條件、掘進(jìn)設(shè)備及施工工藝等諸多影響因素的制約，進(jìn)而導(dǎo)致巷道掘進(jìn)效率、質(zhì)量很難有進(jìn)一步的提升。為此，煤礦企業(yè)應(yīng)該給予高度重視，結(jié)合掘進(jìn)實(shí)際情況，合理選擇適宜的掘進(jìn)設(shè)備及方法，同時(shí)還要做好掘進(jìn)前的地質(zhì)考察工作，將施工技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)與優(yōu)化，同時(shí)還要構(gòu)建完善的管理機(jī)制，進(jìn)而才能促進(jìn)煤礦巷道掘進(jìn)效率及質(zhì)量得到大幅度提高，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更多的利益。