復(fù)雜條件地質(zhì)煤礦掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用分析

宋丹

（山能棗礦集團(tuán)河北堯安礦業(yè)有限公司豐達(dá)煤礦，河北 邢臺(tái) 055352）

1 煤礦掘進(jìn)區(qū)域的地質(zhì)條件

開采時(shí)間相對(duì)較早的老礦區(qū)是煤礦掘進(jìn)的主要區(qū)域，老礦區(qū)的巖石斷層相對(duì)與新礦區(qū)多，而且在掘進(jìn)作業(yè)過程中礦井下的低壓力較大，同時(shí)由于復(fù)雜多變的地質(zhì)條件所影響，煤礦的掘進(jìn)開采并不穩(wěn)定。隨著煤礦開采的深度不斷增加，圍巖上升、巖層波動(dòng)的現(xiàn)象逐漸出現(xiàn)，各個(gè)煤礦層的頂板部位對(duì)地面和井下產(chǎn)生了一定的高應(yīng)力，且結(jié)構(gòu)較為松軟，這些因素將直接增加了煤礦掘進(jìn)區(qū)域的安全隱患。在進(jìn)行一些巷道煤礦掘進(jìn)的過程中，通常情況下，很難按照原有的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行巷道工作面的施工，這一問題直接造成了巷道變形的現(xiàn)象發(fā)生而且為了滿足原有的設(shè)計(jì)規(guī)劃對(duì)巷道進(jìn)行前掘后修，破壞了巷道的原本地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定在某種程度上構(gòu)成了阻礙煤礦掘進(jìn)整體施工進(jìn)步的重要因素。而且礦井中較為薄弱的煤層在實(shí)際開采作業(yè)的過程中，對(duì)巷道的挖掘速度有著相對(duì)較高的要求，目前來看，穿過斷層巷道與大坡度巷道的掘進(jìn)作業(yè)中存在安全隱患的概率較大，巷道回采工作面臨著較大的阻礙。綜上所述我們可知，復(fù)雜多變的地質(zhì)情況在煤礦掘進(jìn)作業(yè)中主要的顯現(xiàn)形式基本為：礦區(qū)斷層裂隙較多、礦井所需要承載的壓力比規(guī)劃中的要高出很多、不同的地質(zhì)環(huán)境影響、水文環(huán)境相對(duì)復(fù)雜、斷裂層帶多呈現(xiàn)出來的礦區(qū)波動(dòng)幅度相對(duì)較大、巖石層頂板和底板的結(jié)構(gòu)受到破壞而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松軟的現(xiàn)象、安全隱患隨處存在、沒有深入掘進(jìn)的保障、工程進(jìn)展速度不客觀等。

2 復(fù)雜地質(zhì)煤礦掘進(jìn)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 破頂法的實(shí)際應(yīng)用

我們可以將破頂法理解為應(yīng)用相關(guān)的掘進(jìn)設(shè)備和機(jī)械對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)實(shí)施直接破頂，既滿足了煤礦掘進(jìn)的工程需要，也保證了巖石頂層的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，增加頂板的穩(wěn)定性從而使頂板能夠起到一個(gè)支護(hù)的作用，破頂法主要用于坡度較大、緩度較大、巖石整體結(jié)構(gòu)較大的煤礦礦區(qū)。

2.2 退后臥底的實(shí)際應(yīng)用

退后臥底在實(shí)際應(yīng)用的過程中是需要有前提條件的，這種前提條件就是在掘進(jìn)作業(yè)的區(qū)域范圍內(nèi)，頂板必須具備一定程度的穩(wěn)定性和完整性，而且頂板要與掘進(jìn)作業(yè)區(qū)域的地面保持一定的距離，這樣才能夠?yàn)橹ёo(hù)工作提供一個(gè)基礎(chǔ)條件，退后臥底的方法在具體的掘進(jìn)作業(yè)中主要的優(yōu)勢(shì)就是能夠及時(shí)躲避巖石層的冒落，其作業(yè)的路徑是應(yīng)用退后的方式。而臥底方法是保持一個(gè)勻速前進(jìn)不停止的工作狀態(tài)，臥底方法能夠是煤礦巷道內(nèi)的高度和穩(wěn)定度得到一個(gè)有效的確保。這兩種方法的聯(lián)合應(yīng)用能夠使巖石層結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定，繼而提高工作人員的作業(yè)安全系數(shù)。

2.3 錨桿臨時(shí)加固支護(hù)U 型鋼架法的實(shí)際應(yīng)用

這種方法對(duì)于煤礦掘進(jìn)作業(yè)過程中巷道的穩(wěn)定性有較為良好的保證，實(shí)際上錨桿與U 型鋼架的實(shí)際應(yīng)用目的就是對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境下的煤礦掘進(jìn)區(qū)域中巷道起著穩(wěn)定性能的保護(hù)，同時(shí)對(duì)于巖石結(jié)構(gòu)有著一定支撐，所以我們?cè)趯?shí)際作業(yè)時(shí)可以根據(jù)作業(yè)區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行錨桿加固支護(hù)和U型鋼架的使用，特別是對(duì)于巖石結(jié)構(gòu)松軟巷道補(bǔ)修的情況下我們可以將錨桿與U 型鋼架聯(lián)合使用，將傾斜角度控制在45°左右，在這種基礎(chǔ)上我們還需要結(jié)合預(yù)緊結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，目的在于保證整體方法應(yīng)用的牢固性。這種方法對(duì)于上層頂板的落石落土現(xiàn)象能夠有效地杜絕，進(jìn)而使整個(gè)掘進(jìn)過程的穩(wěn)定性和安全性得到一定程度的保證。

3 復(fù)雜地質(zhì)掘進(jìn)工程中的機(jī)械分析

3.1 綜掘機(jī)的應(yīng)用

在煤礦開采的過程中綜掘機(jī)有著較為重要的應(yīng)用價(jià)值，我們根據(jù)不同的地質(zhì)情況對(duì)綜掘機(jī)進(jìn)行選擇性的應(yīng)用，主要考慮其是否能夠?qū)γ旱V掘進(jìn)支護(hù)的要求進(jìn)行一定范圍的滿足，而且這種需求也是需要根據(jù)不同地質(zhì)情況進(jìn)行分析，例如，我們需要考慮巷道斷面與綜掘機(jī)之間的適用性；結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況調(diào)節(jié)支護(hù)的角度和綜掘機(jī)的作業(yè)速度、功率的大??；不同煤礦掘進(jìn)區(qū)域巖石層面的大小、巖石的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、綜掘機(jī)的實(shí)際運(yùn)行功率、綜掘機(jī)的配件供應(yīng)和綜掘機(jī)的質(zhì)量以及作業(yè)人員的對(duì)于設(shè)備操作的靈敏度掌握等。

3.2 截齒的具體應(yīng)用

與綜掘機(jī)應(yīng)用相似之處在于，同樣需要結(jié)合實(shí)際的煤礦掘進(jìn)區(qū)域的地質(zhì)情況，進(jìn)行截齒的選擇和應(yīng)用，實(shí)際上，正確、合理的截齒能夠提高煤礦掘進(jìn)的作業(yè)效率和作業(yè)速度。此外，適配的截齒能夠在實(shí)際掘進(jìn)作業(yè)中減少自身的磨損和傷痕，在具體應(yīng)用的過程中，需要工作人員注意，一旦巖石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大于截齒所能承受的范圍，那么就不能強(qiáng)行應(yīng)用截齒繼續(xù)作業(yè)，要么就停止應(yīng)用截齒選用其他的方式，要么就及時(shí)地更換所應(yīng)用截齒的強(qiáng)度，我們?cè)诿旱V掘進(jìn)作業(yè)的過程中不贊成暴力、爆破的方式進(jìn)行作業(yè)，因?yàn)楸┝ψ鳂I(yè)不但對(duì)機(jī)械本身會(huì)造成嚴(yán)重的損壞，降低機(jī)械零件的使用壽命，而且對(duì)于整個(gè)礦區(qū)的巖石結(jié)構(gòu)層有著嚴(yán)重的破壞，巷道之間也會(huì)存在作業(yè)安全隱患，不利于我們煤礦掘進(jìn)作業(yè)的順利開展。

4 煤礦掘進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)措施

4.1 全面了解煤礦掘進(jìn)設(shè)備在作業(yè)中的常見問題

首先，從煤礦掘進(jìn)設(shè)備實(shí)際使用的角度上來看，掘進(jìn)設(shè)備常規(guī)工作的過程中會(huì)遇到不同地質(zhì)條件的巖石，這種巖石會(huì)對(duì)掘進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生不同程度的震動(dòng)，雖然說這種震動(dòng)的出現(xiàn)屬于作業(yè)中較為正常的現(xiàn)象，但是在某種程度上震動(dòng)會(huì)損壞掘進(jìn)設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械原件，從而降低掘進(jìn)設(shè)備原本的使用年限，如果震動(dòng)持續(xù)時(shí)間久、設(shè)備工作時(shí)間長(zhǎng)且未進(jìn)行定期的維修和養(yǎng)護(hù)，那么掘進(jìn)設(shè)備的實(shí)際作業(yè)效果將直接受到一定程度的影響。其次，我們從掘進(jìn)設(shè)備注油的角度上看，設(shè)備在進(jìn)行人工注油的過程中，特殊情況下我們的工作人員避免不了灰塵進(jìn)入到注油管中，如井下作業(yè)，那么掘進(jìn)設(shè)備的管路中一旦進(jìn)入較多的灰塵，就會(huì)直接影響到液壓油的平衡，從而降低掘進(jìn)設(shè)備的實(shí)際工作效率。最后，我們從掘進(jìn)設(shè)備實(shí)際作業(yè)的角度上來看，第一鏈條張力不足的情況常常發(fā)生，這種情況能夠使軸承在某種程度上受到損壞，最終導(dǎo)致了掘進(jìn)設(shè)備無法保持常規(guī)穩(wěn)態(tài)作業(yè)。

4.2 針對(duì)問題改進(jìn)和完善煤礦掘進(jìn)的設(shè)備作業(yè)

我們?cè)谕晟婆c優(yōu)化煤礦掘進(jìn)設(shè)備的過程中，一方面要結(jié)合時(shí)代科技技術(shù)將掘進(jìn)設(shè)備的各項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的優(yōu)化和改進(jìn)，另一方面還要針對(duì)掘進(jìn)設(shè)備在實(shí)際工作中所遇到的問題進(jìn)行掘進(jìn)設(shè)備作業(yè)的改進(jìn)，也就是說，切實(shí)地解決掘進(jìn)設(shè)備在煤礦掘進(jìn)過程中所出現(xiàn)的問題，這樣才能夠?qū)嵸|(zhì)上的提高煤礦掘進(jìn)設(shè)備的使用效率和作業(yè)效率。首先，我們針對(duì)地質(zhì)硬巖的問題進(jìn)行優(yōu)化，我們結(jié)合掘進(jìn)機(jī)實(shí)際的工作情況采取了一種方式，通過將掘進(jìn)機(jī)側(cè)支撐增加到掘進(jìn)機(jī)后支撐的方式增加設(shè)備實(shí)際作業(yè)的穩(wěn)定性能，從而減少地質(zhì)硬巖對(duì)掘進(jìn)設(shè)備造成的震動(dòng)，將原件損壞的概率降到最低。其次，我們根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備作業(yè)過程中人工注油的問題進(jìn)行優(yōu)化和改善，這一問題主要是從設(shè)備系統(tǒng)上做出改進(jìn)，在掘進(jìn)設(shè)備研發(fā)的過程中設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)工作原理，將自動(dòng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)融入掘進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)，使掘進(jìn)設(shè)備不需要進(jìn)行人工注油，這樣就能夠直接避免因人工注油而造成的設(shè)備注油管道進(jìn)塵土的問題，而且掘進(jìn)設(shè)備不需要人工手動(dòng)注油也方便工作人員對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的管理和應(yīng)用，例如，掘進(jìn)設(shè)備在井下作業(yè)的過程中，可以應(yīng)用雙注油管路提高設(shè)備的作業(yè)穩(wěn)定性，保證設(shè)備能夠保持常態(tài)運(yùn)行。最后，我們根據(jù)掘進(jìn)設(shè)備的鏈條問題進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，主要的方式就是將第一運(yùn)輸機(jī)與銷軸進(jìn)行連接，在連接后將銷軸與第一運(yùn)輸機(jī)的后支撐進(jìn)行連接，此時(shí)，掘進(jìn)設(shè)備能夠形成一個(gè)四連桿結(jié)構(gòu)，我們?cè)趯?shí)際作業(yè)的時(shí)候鏟板能夠與設(shè)備的第一運(yùn)輸機(jī)共同作業(yè)，而且協(xié)同作業(yè)能夠有效地保證設(shè)備尾部叢動(dòng)輪與主動(dòng)鏈條輪的距離在規(guī)定范圍內(nèi)，不發(fā)生變化，這樣就能夠直接改進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備作業(yè)中鏈條松緊度不同的問題。

4.3 引進(jìn)專業(yè)人才，學(xué)習(xí)先進(jìn)知識(shí)

煤礦掘進(jìn)作業(yè)人員的專業(yè)技能和綜合水平也是影響煤礦掘進(jìn)工程順利開展的因素之一，部分企業(yè)的作業(yè)人員對(duì)設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)、技術(shù)應(yīng)用、支護(hù)方式的選擇上意識(shí)較為薄弱，常常不能夠選擇合適的方法和技術(shù)就開展煤礦掘進(jìn)，我們都知道根據(jù)不同條件下的地質(zhì)環(huán)境和作業(yè)情況選擇一個(gè)較為合適的技術(shù)和掘進(jìn)設(shè)備，不僅能夠提高企業(yè)工程的進(jìn)展速度，還能夠降低作業(yè)的安全隱患和安全問題發(fā)生的概率，保證巷道穩(wěn)定和巖石層的結(jié)構(gòu)。所以，企業(yè)有必要組織內(nèi)部人員進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，使其能夠懂得在復(fù)雜多變的地質(zhì)煤礦環(huán)境中選擇一個(gè)最為合理的方式、技術(shù)開展煤礦掘進(jìn)作業(yè)。而且從另一個(gè)層面來看，作業(yè)人員專業(yè)素養(yǎng)的提高有利于煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5 掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)研究的必要性

目前，我國的大部分煤礦企業(yè)因?yàn)殚L(zhǎng)期應(yīng)用傳統(tǒng)的掘進(jìn)技術(shù)，使企業(yè)管理者與作業(yè)員工對(duì)煤礦掘進(jìn)作業(yè)產(chǎn)生了一個(gè)習(xí)慣性的認(rèn)知，這種認(rèn)知為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展、煤礦掘進(jìn)作業(yè)效率的提高帶來了一定的阻礙，而且在復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境的影響下，大部分的礦區(qū)都存在頂部巖石結(jié)構(gòu)松軟、大面積斷層以及巷道形狀不固定等現(xiàn)象，所以為了實(shí)現(xiàn)煤礦掘進(jìn)作業(yè)的高效進(jìn)行、安全進(jìn)行，提高復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下煤礦掘進(jìn)作業(yè)的可實(shí)施性，我們有必要對(duì)掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)進(jìn)行深入的分析和研究。

6 結(jié)語

綜上所述，我們?cè)谶M(jìn)行煤礦掘進(jìn)作業(yè)開展的過程中，不僅要全面地考察地質(zhì)環(huán)境還要對(duì)作業(yè)的安全性能、設(shè)備的合理應(yīng)用、技術(shù)的適應(yīng)性選擇予以重視。