高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進工藝及其應(yīng)用分析

李曉非

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 許昌 461670）

高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進工藝及其應(yīng)用分析

李曉非

（河南永錦能源有限公司云蓋山煤礦一礦，河南 許昌 461670）

煤礦資源是當(dāng)前十分重要的資源，在煤礦資源的開采當(dāng)中，開采安全是一項至關(guān)重要的工作。在一些煤層當(dāng)中，具有高瓦斯突出礦井的情況，對煤礦開采安全具有較大的威脅。對此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)掘進工作面的現(xiàn)場實際情況，結(jié)合巷道掘進作業(yè)的方法及流程，對快速掘進工藝及其應(yīng)用進行分析，從而在確保開采安全的同時，提高煤礦開采的效率。

高瓦斯突出礦井；煤巷；快速掘進工藝；煤礦資源；煤礦開采；幫錨桿支護

在高瓦斯突出礦井的情況下，煤巷快速掘進工藝具有較高的綜合性。掘進速度的快慢，除了與掘進設(shè)備現(xiàn)代化程度相關(guān)之外，與各個生產(chǎn)工序之間也存在著緊密的聯(lián)系，對于煤礦采掘銜接工作，也具有較大的影響。隨著煤礦開采綜合機械化程度的提升以及開采條件的不斷改變，產(chǎn)生了一些采掘不平衡的情況。對此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實際案例，對工序時間進行節(jié)省，對掘進速度進行提升，從而在高瓦斯突出礦井的施工中，更好地應(yīng)用煤巷快速掘進工藝，提高煤礦開采效率。

1 煤巷掘進的現(xiàn)狀概況

本文以某煤礦輔運巷、膠帶巷的掘進工作面為例，均屬于盤區(qū)大巷在掘進區(qū)域，煤層平均厚度為6.13m，為全煤結(jié)構(gòu)，以1.11m平均厚度的泥巖為直接頂，以2m平均厚度的砂質(zhì)泥巖為老頂，以11.28m平均厚度的砂質(zhì)泥巖為直接底。在兩條巷道中，都采用沿煤層底板掘進的方式，每隔60m，設(shè)置1個聯(lián)絡(luò)橫川。在掘進當(dāng)中，輔運巷為進風(fēng)巷，膠帶巷為回風(fēng)巷。具有寬度為5m、高度為4m的毛斷面，具有0°～12°的傾角。在實際掘進過程中，面臨較多的困難，例如抽放鉆孔成孔率低、煤質(zhì)松軟、地應(yīng)力大、瓦斯高等，因而抽掘采銜接緊張、掘進速度慢、掘進單進水平低，使得礦井均衡生產(chǎn)受到制約。為此需要采取有效措施，使掘進工序減少對輔助工序的影響時間，使煤巷掘進速度得到提升，從而加快礦井掘進工效，并使礦井采掘平衡得到改善。如圖1所示：

圖1 某煤礦輔運巷、膠帶巷的掘進工作面

2 巷道掘進方法和工藝

在煤巷掘進中，采用綜合機械化的方法，使用了連續(xù)采煤機和相關(guān)配套設(shè)備，支護中使用了高強度、高預(yù)緊力的螺紋鋼錨索及錨桿。采用連續(xù)采煤機，對割煤、裝煤工序進行施工，采用梭車從連采機向給料破碎機運輸煤炭。采用給料破碎機，對煤炭進行破碎和轉(zhuǎn)載，并且向膠帶輸送機中轉(zhuǎn)載破碎后的煤炭，進行運出。采用鏟車進行巷道浮煤的清理、設(shè)備搬移、材料運送等。對巷道頂錨索、丁錨桿進行打眼及安裝，并使用手持風(fēng)動鉆機，對幫錨桿進行打眼及安裝。在工藝流程方面，依次為交接班；安全檢查；防突預(yù)測；調(diào)連采機進入，預(yù)測指標(biāo)達標(biāo)，允許掘進巷道割煤裝煤，使用梭車進行運送；切槽采垛達到循環(huán)進度；調(diào)出連采機，出轉(zhuǎn)移巷道；已割好的巷道中，進入錨桿機，進行支護工作；進行“敲幫問頂”；使用錨桿機臨時支臂，進行臨時支護；進行永久支護；完成永久支護之后，調(diào)機轉(zhuǎn)移巷道；用鏟車對浮煤進行清理；最后進行自檢驗收。如圖2所示：

圖2 巷道掘進方法和工藝

3 煤巷快速掘進工藝及其應(yīng)用

3.1 幫錨桿支護順序的調(diào)整

在掘進過程當(dāng)中，耗時最長的往往是錨桿支護，會對掘進速度造成很大的影響。對此，對現(xiàn)場支護當(dāng)中，通過對相關(guān)資料進行查找，對工人操作過程進行分析，對幫錨桿支護，進行數(shù)值模擬，對巷幫最下方的1根，破碎帶上的幫錨桿，滯后60m的距離的施工，進行應(yīng)力分析，對其幫錨桿施工進行確定。將原來7m的滯后距離，改變?yōu)?0m，在后續(xù)作業(yè)循環(huán)的空隙時間，通過平行作業(yè)的方法進行打補，這樣在每個循環(huán)當(dāng)中，節(jié)省的時間可以達到1h左右。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化工序及時間的制定

在保持其他條件不變的情況下，在各個循環(huán)作業(yè)當(dāng)中，不同班組可能會使用不同的時間。因此在實際作業(yè)操作當(dāng)中，施工人員可能會運用不同的技藝或方法。所以對于掘進施工當(dāng)中的各個工序，可以通過工業(yè)工程現(xiàn)場管理的措施進行分析與觀察，并采用動作分析方法，進行深入的研究，進而制定出標(biāo)準(zhǔn)化的工序和時間標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)化工序及時間的制定當(dāng)中，要對工人的心理因素、生理因素以及具體的工作條件等進行充分的考慮。在標(biāo)準(zhǔn)時間的制定當(dāng)中，需要對觀測時間、平定系數(shù)等進行綜合的考慮。基于確定的標(biāo)準(zhǔn)時間，采用標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容，對工人進行培訓(xùn)，使工人施工操作可以達到更高的熟練程度，確保能夠?qū)⒏鞯拦ば虿僮?，在?biāo)準(zhǔn)時間之內(nèi)進行完成，進而使工作效率得到有效的提升。在制定了標(biāo)準(zhǔn)化工序及時間的情況下，能夠有效地改善各個操作工序的時間以及平行作業(yè)的程度。以往每天只能進行1個循環(huán)，改變?yōu)槊刻炜梢赃M行2個循環(huán)，能夠提高1倍的工作效率。

3.3 不同工序平行作業(yè)的實現(xiàn)

在實際施工當(dāng)中，在交接班當(dāng)中，對于物料交接緩解、現(xiàn)場安全檢查環(huán)節(jié)等，可以采用分工平行作業(yè)的方法進行施工，這樣，能夠縮短大約10min的交接班實踐。在割煤之前，對于中線、吊掛隨機拖拽電纜等工序，也可與支護施工進行平行作業(yè)，能夠縮短30min左右的割煤時間。同時，在割煤施工當(dāng)中，也可同時進行支護運料和備料的作業(yè)，也能夠節(jié)省20min左右的時間。此外，在檢修過程當(dāng)中，也可以同時進行提前調(diào)機和防突預(yù)測等施工，能夠節(jié)省大約130min的時間。

3.4 雙測工具及雙預(yù)測儀器的使用

在過去的預(yù)測當(dāng)中，預(yù)測鉆及配套鉆桿，預(yù)測儀器等，均使用了1臺。預(yù)測儀器對1個數(shù)據(jù)進行檢測，所需時間為5min。在打預(yù)測眼或探眼過程中，每米需要的時間只有1min。因此，在對一個探眼進行取樣，對檢測數(shù)據(jù)進行等待的時候，可以對另一個探眼進行施工，同時使用另1臺儀器，對數(shù)據(jù)進行檢測，能夠使預(yù)測的時間得到極大的節(jié)約。分別對預(yù)測鉆、預(yù)測儀器使用2臺之后，能夠縮短幾乎一半的預(yù)測時間。例如，需要對10個預(yù)測眼和5個探眼進行施工，對1個預(yù)測眼帶取樣檢測數(shù)據(jù)以及對1個探眼進行施工，大約需要消耗30min，而有2個探眼，能夠基于預(yù)測眼，進行延伸施工，能夠節(jié)約30min的時間，因此使用1臺鉆進行預(yù)測需要7h，而使用2臺鉆進行預(yù)測只需要3.5h，節(jié)省了一半的時間。

3.5 橫川口加強支護及耳朵鉆場位置的改變

在過去的巷道中，在耳朵鉆場施工中，與橫川口是正對的位置，利用加強支護工藝處理橫川口，保持1m的支護排距，根據(jù)二四的原則布置錨索施工，每排使用2根8.3m的鎖口錨索，在兩側(cè)施工。對相關(guān)資料進行查找，對錨索支護進行數(shù)值模擬，在不同錨索間距中，進行應(yīng)力分析，在確定之后盡可能對巷道側(cè)面耳朵鉆場、橫川口耳朵鉆場的施工中，避免正對橫川口的施工，將橫川口懸頂面積縮小。根據(jù)二二的原則，對橫川口錨索進行施工，在一排對2根8.3m的鎖口錨索在兩側(cè)進行施工，緊靠下一排中間，對2根7.3m錨索進行加強支護施工。在橫川口位置，以12排設(shè)定加強支護范圍，能夠節(jié)省8.3m的鎖口錨索施工12根，以每根8.3m錨索需要15min時間進行計算，兩根平行作業(yè)，能夠縮短1.5h左右的時間。

4 結(jié)語

在高瓦斯突出礦井的施工當(dāng)中，為了提高工作效率，需要實現(xiàn)高效的煤巷快速掘進。對此，從預(yù)測工具儀器、耳朵鉆場及支護方式、幫錨桿支護順序、平行作業(yè)、工序時間標(biāo)準(zhǔn)化等方面，對快速掘進工藝進行研究和應(yīng)用，能夠取得理想的效果。

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（責(zé)任編輯：周 瓊）

TD263

1009-2374（2017）12-0277-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.141

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