煤礦開拓掘進(jìn)工程快速施工技術(shù)研究

祝永德

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國對能源的需求量日益增加，在我國，煤礦以每年8m～12m的速度向下開采，煤礦深部開采的問題日益突出。因此，重視煤礦開拓掘進(jìn)工程快速施工技術(shù)對于現(xiàn)實(shí)生活具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】煤礦；開拓；掘進(jìn)；施工技術(shù)

近年來，由于綜采技術(shù)的快速發(fā)展以及礦井瓦斯抽采的現(xiàn)實(shí)需要，掘進(jìn)速度的相對滯后給安全生產(chǎn)帶來了一定壓力，也成為制約煤炭生產(chǎn)的一個(gè)主要問題。如何實(shí)現(xiàn)安全快速掘進(jìn)對于煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。

0.前言

為了開發(fā)地下的煤炭資源，必須要掘進(jìn)一系列地下巷道。掘進(jìn)即是在煤巖體中，采用一定的手段把煤、巖體破碎下來，行成巷道空間，并對空間進(jìn)行有效的支護(hù)。巷道掘進(jìn)是一個(gè)系統(tǒng)工程，包含員工素質(zhì)、管理理念、技術(shù)裝備、生產(chǎn)技術(shù)以及管理、安全、技術(shù)革新的影響等諸多因素，科學(xué)高效的施工組織與實(shí)施，是確保巷道掘進(jìn)進(jìn)度與安全，提升煤礦生產(chǎn)效益的重要途徑之一。煤巷施工具有與其它巷道施工不同的特點(diǎn)：煤層巷道沿煤層或在煤層附近的巖層內(nèi)掘進(jìn)，易受瓦斯威脅；施工穿過的煤層或巖層一般強(qiáng)度較小，掘進(jìn)容易，多采用掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)；但巷道穩(wěn)定性較差，同時(shí)受采動影響；施工過程中，遠(yuǎn)離井底車場，工作面多且分散，工程量大，運(yùn)輸、通風(fēng)距離長；由于煤層褶皺起伏大且有各種斷層存在，施工中必須做好定向工作，避免無效進(jìn)尺；由于破碎煤層容易，但裝運(yùn)工作占用時(shí)間較多。加強(qiáng)生產(chǎn)礦井煤巷巖巷掘進(jìn)施工工藝、組織方法、技術(shù)要求，以及注意事項(xiàng)的研究與探討，對于提高煤巷掘進(jìn)施工質(zhì)量，確保煤礦安全生產(chǎn)，促進(jìn)煤礦可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.影響巷道快速掘進(jìn)的因素

巷道掘進(jìn)是一個(gè)綜合的施工工藝，它不僅取決于掘進(jìn)設(shè)備的現(xiàn)代化程度，而且與各生產(chǎn)工序緊密相連。無論是引進(jìn)還是國產(chǎn)設(shè)備，一旦進(jìn)入掘進(jìn)循環(huán)系統(tǒng)，均難達(dá)到快速掘進(jìn)的要求。這除了由于掘進(jìn)設(shè)備本身的可靠性的內(nèi)部因素外，主要配套環(huán)節(jié)，包括支護(hù)、轉(zhuǎn)載、運(yùn)輸、供電、供排水、通風(fēng)、通訊、安全等，這些都是掘進(jìn)速度受到制約的外部因素。

①掘進(jìn)設(shè)備落后因素。改革開放以來，全球煤礦采掘技術(shù)迅猛發(fā)展，技術(shù)裝備日新月異。我國的煤礦采掘設(shè)備技術(shù)性能也大幅度提高，但是與一些發(fā)達(dá)國家相比，整體技術(shù)水平依然落后，集成化、自動化、智能化程度還略顯不足，尤其是掘進(jìn)設(shè)備的一些核心元件，我國的煤礦企業(yè)仍然不能掌握其和技術(shù)，造成復(fù)雜地質(zhì)條件下采掘工作受到限制。

②施工工藝。由于掘進(jìn)設(shè)備的一些方面的局限性，所以施工工藝相對比較落后。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，巷道掘進(jìn)作業(yè)中的支護(hù)時(shí)間要占總作業(yè)時(shí)間的70%，雖然在煤層及半煤巖巷道中采用了錨桿、錨噴和錨梁網(wǎng)等支護(hù)手段，簡化了巷道的支護(hù)作業(yè)，但掘進(jìn)巷道作業(yè)中的掘進(jìn)與支護(hù)的分離，是進(jìn)一步提高掘進(jìn)巷道速度的最大障礙。巖巷掘進(jìn)支護(hù)和出碴工序占用的時(shí)間更長，由于很大一部分礦井都趨于老化，風(fēng)鉆風(fēng)壓不夠，打眼速度慢。嚴(yán)重的影響了下一工序的正常進(jìn)行，通常造成一個(gè)班不能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成額定任務(wù)。同時(shí)，礦井老化導(dǎo)致一些設(shè)備的維修期過短，故障頻繁也是影響施工工藝的一個(gè)重要原因，設(shè)備的故障會導(dǎo)致施工工藝的不連續(xù)性，造成井下有人沒活干的誤工現(xiàn)象。

③地質(zhì)條件。掘進(jìn)的地質(zhì)條件主要是指工作面煤巖硬度，層理發(fā)育情況，頂?shù)装宓姆€(wěn)定情況，瓦斯涌出量，掘進(jìn)面涌水量等。好的地質(zhì)條件能為實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)提供一個(gè)良好的平臺，反之復(fù)雜的地質(zhì)條件成為影響實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)的一個(gè)咽喉。

④施工組織管理差，施工者綜合素質(zhì)不高帶來的因素。目前，我國正處于經(jīng)濟(jì)快速增長期，原煤產(chǎn)量出現(xiàn)供大于求，很多煤礦管理者只注重眼前利益，在施工組織管理不注重科學(xué)性，在沒有相應(yīng)的措施下，過度開采煤層，同時(shí)，一些煤礦企業(yè)的工作人員綜合素質(zhì)低，工作經(jīng)驗(yàn)不足，沒有掌握煤礦巷道的掘進(jìn)新技術(shù)與新工藝，或者掘進(jìn)設(shè)備的性能不熟悉，造成掘進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用率不高，巷道掘進(jìn)速度不高。

2.加強(qiáng)煤礦巷道快速掘進(jìn)的措施

首先，大力應(yīng)用超前地質(zhì)探測技術(shù)。地質(zhì)探測技術(shù)對煤礦企業(yè)極為重要。準(zhǔn)確的測量工作能夠保障實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，能夠很好的解決煤礦企業(yè)在采煤生過程中出現(xiàn)的新的地質(zhì)問題，因此，超前探測技術(shù)是煤礦企業(yè)巷道掘進(jìn)安全最可靠準(zhǔn)確的技術(shù)保障。煤礦超前地質(zhì)探測可以利用鉆探、物探及巷探等技術(shù)方法，探清煤層的采、掘頭面安全距離范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)狀況以及巖層等重要地質(zhì)信息，預(yù)防誤揭煤、誤透老空老巷積水、誤透構(gòu)造水等現(xiàn)象，同時(shí)也能夠預(yù)防發(fā)生瓦斯突出與突水事故，促進(jìn)煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)。當(dāng)前，超前探測所采用的方式大約三種類型，即鉆探、物探和巷探。煤礦企業(yè)應(yīng)該結(jié)合自身特點(diǎn)，在煤礦采掘前對礦區(qū)地質(zhì)進(jìn)行超前探測。探測前，要科學(xué)編制井下超前鉆探設(shè)計(jì)圖紙，制定嚴(yán)密的防突出、防水患、防誤透老空等專門舉措和應(yīng)對方案；探測施工要嚴(yán)格按照井下鉆探設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，發(fā)現(xiàn)施工與設(shè)計(jì)圖紙有沖突，要第一時(shí)間對圖紙進(jìn)行研究，有必要的前提下進(jìn)行科學(xué)變更。要對鉆探圖紙等資料進(jìn)行認(rèn)真的分析和總結(jié)，強(qiáng)化礦井的超前探測管理工作；同時(shí)要堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有掘必探、先探后掘、先治后采”的防治水原則，防止出現(xiàn)誤揭煤、誤透老空老巷、頂（底）板突水等事故發(fā)生，從而加快為煤礦巖巷快速掘進(jìn)提供先決條件。

其二，不斷改進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備。掘進(jìn)機(jī)是煤礦巷道采掘中的核心設(shè)備，其裝備技術(shù)的優(yōu)劣，直接關(guān)系到井下巖巷采掘安全度、速度與效率，不但要根據(jù)煤礦企業(yè)的采煤工作條件選擇適的掘進(jìn)機(jī)，同時(shí)在實(shí)踐過程中，要針對掘進(jìn)機(jī)出現(xiàn)的不足逐步進(jìn)行創(chuàng)新與改造，為其長期穩(wěn)定的連續(xù)創(chuàng)造良好的條件。掘進(jìn)機(jī)的液壓系統(tǒng)與與掘進(jìn)機(jī)的電氣系統(tǒng)要切實(shí)維護(hù)到位，為方便操作與維修，掘進(jìn)機(jī)通常應(yīng)用嵌裝式的結(jié)構(gòu)代替螺栓組式的結(jié)構(gòu)來提高設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

其三，不斷改進(jìn)的施工方法及施工工藝。實(shí)踐證明，只著眼于完善“常規(guī)”的施工方法，尚不足以使巷道掘進(jìn)速度產(chǎn)生新的躍進(jìn)，還必須積極推廣并進(jìn)一步研究新的施工工藝和技術(shù)，如中深孔爆破，深孔爆破等。

其四，加強(qiáng)勞動組織管理，加強(qiáng)施工組織管理。安全是任何一個(gè)企業(yè)生存和發(fā)展的基礎(chǔ)和前提，更是煤礦生產(chǎn)的頭等大事，是天字號工程。煤礦的第一要?jiǎng)?wù)是落實(shí)各級安監(jiān)主管部門頒發(fā)的安全生產(chǎn)規(guī)程，在安全的前提下進(jìn)行施工、采礦、掘進(jìn)。另外，煤礦企業(yè)還要根據(jù)煤礦巖巷施工技術(shù)與機(jī)械設(shè)備現(xiàn)狀，盡力實(shí)施多工序平行交叉作業(yè)業(yè)。對每個(gè)環(huán)節(jié)的工序的潛在能力仔細(xì)分析，合理的進(jìn)行勞動組織管理，促進(jìn)讓各個(gè)工種協(xié)作性、銜接性以及作業(yè)循環(huán)性，注重過程控制，不斷完善質(zhì)量保證體系。同時(shí)，煤礦企業(yè)還要加強(qiáng)施工組織管理，在平行交叉作業(yè)規(guī)章制度上，在越高的機(jī)械化開采程度上，在綜采工作面上等施工環(huán)節(jié)加強(qiáng)組織管理，提高綜掘化水平。

總之，快速掘進(jìn)是一個(gè)系統(tǒng)工程，包含人、技術(shù)裝備、生產(chǎn)工藝以及勞動組織管理、安全等諸多因素，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的欠缺都會影響到整個(gè)掘進(jìn)施工的進(jìn)度。因此，需要采取多種措施提高掘進(jìn)效率，實(shí)現(xiàn)快速安全掘進(jìn)，解決我國經(jīng)濟(jì)的快速增長對煤炭大力需求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國礦業(yè)大學(xué).井巷工程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2]黃獻(xiàn)珊.建井提升運(yùn)輸設(shè)備[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

[3]王文龍.鉆眼爆破[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.