煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

周同

冀中能源峰峰集團(tuán)新屯礦 河北邯鄲 056201

1 我國煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 煤礦巷道綜采技術(shù)現(xiàn)狀

掘進(jìn)機(jī)、裝載機(jī)、單體錨桿機(jī)是煤礦巷道綜采掘進(jìn)的主要機(jī)械設(shè)備。其中，懸臂式掘進(jìn)機(jī)功能有行走、運載和切割，工作機(jī)構(gòu)包括切割臂、輸送機(jī)、回轉(zhuǎn)臺、裝載機(jī)和履帶等。針對工作要求，采用的切割方式也不同，懸臂式掘進(jìn)機(jī)分為橫軸與縱軸兩種形式。從重量角度分也可分為四種，即輕型、重型、中型和特輕型。懸臂式掘進(jìn)機(jī)具有能連續(xù)開挖、超挖少、爆破震動少、靈活度高等優(yōu)點，可將其用到任何一種支護(hù)或斷面結(jié)構(gòu)隧道中[1]。施工準(zhǔn)備時間較短，但是利用率較低，影響掘進(jìn)速度。

1.2 全液壓鉆車掘進(jìn)技術(shù)現(xiàn)狀

在開展大斷面巖巷掘進(jìn)工程時，常常應(yīng)用相配套的工作方案，比如以CMJ17履帶式為主體，由ZC-3為輔，這樣掘進(jìn)速度提高到2m/min，該設(shè)備工作效率較高，同時還具有便利性和機(jī)動性的特點。配套系統(tǒng)中具有裝巖、鑿巖效率高的優(yōu)勢，在鉆鑿大斷巖時一個小時內(nèi)可鑿出70多個炮眼，是普通設(shè)施工作效率的兩倍。全液壓勞動強(qiáng)度較小，可實現(xiàn)爆破、鉆眼一次完成，支護(hù)質(zhì)量也得到了提高。

2 復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦巷道掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)應(yīng)用要點

2.1 結(jié)合實際選用合適設(shè)備并調(diào)好相關(guān)參數(shù)

針對目前很多煤礦巷道掘進(jìn)效率低、安全性差的問題，有必要結(jié)合實際情況選用更先進(jìn)更實用的設(shè)備，目前技術(shù)比較先進(jìn)成熟的綜掘機(jī)比較適用于各類復(fù)雜地質(zhì)條件的礦產(chǎn)巷道掘進(jìn)工程。針對這些設(shè)備首先需要讓具備專業(yè)操作技術(shù)的技術(shù)人員進(jìn)行操作和管理，通過具體地質(zhì)狀況和工程要求設(shè)定好相關(guān)設(shè)備參數(shù)數(shù)值，控制好設(shè)備作業(yè)過程中的振動。同時在支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，要為綜掘機(jī)工作預(yù)留空間，做好相關(guān)工作的協(xié)調(diào)和配合，確保掘進(jìn)工作和支護(hù)構(gòu)建工作協(xié)調(diào)配合進(jìn)行。在設(shè)備使用管理期間，需要對設(shè)備本身運行狀況和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，憑借科學(xué)的預(yù)警規(guī)則，及時處理好各類突發(fā)狀況[2]。

2.2 采用先進(jìn)技術(shù)手段

目前全球煤礦產(chǎn)業(yè)都面臨著一個問題，就是地表淺層煤礦資源開采殆盡，多數(shù)煤礦都需要在1km-2km的地層下，采礦深度提升，給巷道掘進(jìn)及相關(guān)管理技術(shù)帶來了巨大挑戰(zhàn)，尤其是這些地層區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，且容易面臨多種未知情況。具體表現(xiàn)在圍巖比較容易出現(xiàn)流體現(xiàn)象，這些情況下淺層煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)采用的設(shè)備和技術(shù)不再適用，一些新興技術(shù)的應(yīng)用非常有必要。例如，目前以動態(tài)耦合技術(shù)為代表的深層巷道掘進(jìn)技術(shù)被大量應(yīng)用，其能夠很好適應(yīng)深地層煤礦復(fù)雜且動態(tài)性較強(qiáng)的地質(zhì)環(huán)境。同時可以利用綜掘機(jī)等比較先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備來提升巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低干擾，提升掘進(jìn)作業(yè)質(zhì)量和安全。

2.3 靈活采用臨時支護(hù)技術(shù)

因為復(fù)雜的地質(zhì)條件下容易出現(xiàn)多種突發(fā)狀況，此時比較成熟的臨時支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用非常有必要。具體來講，臨時支護(hù)技術(shù)主要是在巷道掘進(jìn)過程中，面對因地震、操作失誤或一些不可預(yù)知因素造成的支護(hù)結(jié)構(gòu)受影響情況，需要臨時制定緊急方案對失衡部位加強(qiáng)支護(hù)。另外，在臨時支護(hù)技術(shù)應(yīng)用期間，還要對整體支護(hù)架構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行測算，避免臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)施工對本身支護(hù)體系造成影響。

3 試析煤礦開展運用掘進(jìn)技術(shù)中的重點及要點問題

3.1 掘進(jìn)技術(shù)難點

一般來講，在礦井開采作業(yè)中地質(zhì)條件都是相對較為復(fù)雜且惡劣的，這樣一來就使得礦井開采作業(yè)難度進(jìn)一步加大，在試開采作業(yè)過程中往往會出現(xiàn)許多難點問題。如：當(dāng)煤礦開采程度在不斷增大時，礦井頂板巖石應(yīng)力同時還出出現(xiàn)上升趨勢；礦井頂部底板越脆弱那么在進(jìn)行煤礦開采過程中就更易出現(xiàn)破碎問題；由于礦井地質(zhì)條件的復(fù)雜性而使得巷道出現(xiàn)斷層坡度比較大；在礦井中占比較大的往往是薄煤層，這樣也給整體煤礦開采管理工作增加較大難度。

3.2 分析礦井地質(zhì)條件對煤礦區(qū)域方面的影響

由于煤礦開采作業(yè)中地質(zhì)環(huán)境相對較為惡劣，這就使地在開采過程中極易出現(xiàn)斷層和斷層較多以及礦井地壓過大等問題，而對于煤層內(nèi)部來說其地質(zhì)條件也是極不穩(wěn)定的，且水文環(huán)境也會相對復(fù)雜許多，所以，在這種特殊區(qū)域進(jìn)行定位過程中通常都會選取高應(yīng)力軟巖深層礦井。

4 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展

4.1 巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展

在大斷面煤礦工程中所使用到的掘進(jìn)技術(shù)大多數(shù)是連續(xù)采煤技術(shù)，其中所使用到的機(jī)器也是連續(xù)采煤機(jī)器。連續(xù)采煤機(jī)與普通采煤機(jī)相比，它的工作速度更快，并且除了能進(jìn)行采煤工作外，它還能完成掘進(jìn)工作，從而使兩者二合一。然而，連續(xù)采煤機(jī)雖然在大斷面多巷道煤礦中的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟了，但是在其他煤礦工程中的應(yīng)用卻仍然存在各種各樣的問題，因此，必須要根據(jù)煤礦工程不同對采煤技術(shù)和掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使其更符合煤礦的要求[3]。

4.2 掘錨一體化技術(shù)的發(fā)展

掘錨一體化技術(shù)主要應(yīng)用到的地方是在單巷道和雙巷道中，這兩種巷道的特點是其頂板部分條件較差，因此，掘錨一體化技術(shù)對單巷道和雙巷道的主要作用是提高它的支護(hù)作用和掘進(jìn)速度。其中最明顯的作用就是掘進(jìn)速度的提高了，在某些工程中，掘錨一體化技術(shù)甚至能將掘進(jìn)工作的速度提高0.5倍之多。除了上面兩個比較明顯的作用外，掘錨一體化還能對煤礦掘進(jìn)工作的周圍環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)改善，并且使周圍環(huán)境一直保持在一個穩(wěn)定的狀態(tài)。最后，掘錨一體化還能將機(jī)械設(shè)備的利用率提高。

4.3 混合巷道掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展

懸臂掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展方向是自動化和現(xiàn)代化，這是為了使煤礦掘進(jìn)工作變得更加智能化，從而提高開采挖掘工作的安全性，同時，還能在一定程度上提高煤礦開采工作的效率。對于混合巷道的煤礦工程而言，它的地理環(huán)境復(fù)雜多變，有很多不同的因素都能在不同程度上影響到整個煤礦掘進(jìn)工作，同時，由于在混合巷道煤礦掘進(jìn)過程中使用頻率最高的是高懸臂掘進(jìn)機(jī)，因此，想要提高在混合巷道煤礦中的掘進(jìn)工作，首先應(yīng)該提高高懸臂掘進(jìn)機(jī)的性能。提高高懸臂掘進(jìn)機(jī)的性能雖然不能消除影響掘進(jìn)工程的因素，但是，它能增強(qiáng)掘進(jìn)工作的抵抗能力。

5 結(jié)語

煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)對煤礦工程而言，任何細(xì)節(jié)的不嚴(yán)謹(jǐn)、不科學(xué)，都會影響整體質(zhì)量和安全。因此針對復(fù)雜地質(zhì)條件下的煤礦巷道掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行深入研究，尤其是做好相關(guān)條件下的巷道支護(hù)工作，非常有必要。