關(guān)于礦山巷道掘進(jìn)的影響因素及應(yīng)對措施研究

王家穩(wěn)

（中煤新集股份有限公司新集二礦，安徽 淮南 232180）

礦產(chǎn)資源是一種非常重要的資源，絕大多數(shù)都不能露天開采，因此必須進(jìn)行地下開采。在地下開采[1]資源時(shí)，必須在地表與礦體之間開辟通道，運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)資源，通風(fēng)排氣，步行。這些通道就是礦山巷道。巷道掘進(jìn)的技術(shù)水平和設(shè)備水平直接影響著采礦效率。隨著自然資源的不斷消耗，自然產(chǎn)出速度極為緩慢，因此礦山的開采效率和質(zhì)量對礦山企業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。礦山巷道分為探礦巷道、生產(chǎn)巷道和采礦巷道，其中探礦巷道是為了探明礦體，了解其地質(zhì)情況，豐富對礦山的認(rèn)識。勘探分為淺井勘探、直井勘探、斜井勘探、石門勘探、天井勘探、礦脈勘探和礦脈交叉巷道勘探。生產(chǎn)巷道是用于運(yùn)輸?shù)V石、通風(fēng)排風(fēng)、人員通行的巷道，采礦網(wǎng)關(guān)的主要功能是方便采礦。

1 分析礦山巷道掘進(jìn)的影響因素分析

1.1 礦山巷道地質(zhì)構(gòu)造

圖1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖

在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的情況下巷道掘進(jìn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)松軟破碎圍巖穿過斷層構(gòu)造和巖溶裂隙區(qū)域，對施工造成一定難度。如圖1地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖所示。礦山各地質(zhì)層的硬度、穩(wěn)定性等地質(zhì)條件都會對隧道掘進(jìn)質(zhì)量產(chǎn)生影響，地質(zhì)構(gòu)造的影響因素主要有礦石硬度、涌水量、頂?shù)装宸€(wěn)定性等，當(dāng)巷道頂?shù)装錥2]穩(wěn)定，保護(hù)條件和層理良好時(shí)，才能順利進(jìn)行開挖。否則，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不好時(shí)，會影響巷道的掘進(jìn)進(jìn)度和質(zhì)量，大大降低巷道的掘進(jìn)效率。

1.2 掘進(jìn)裝備水平

以我國常見的驅(qū)動機(jī)械為例，通過測試數(shù)據(jù)可以得出，目前我國礦山巷道驅(qū)動區(qū)機(jī)械設(shè)備水平仍然較低，如表1所示，未能實(shí)現(xiàn)全部機(jī)械自動化，水平較低。仍然有許多傳統(tǒng)但笨拙的人工工具。在國際上，有先進(jìn)技術(shù)和便利的國家，先進(jìn)的設(shè)備也會提高整體效率。巷道掘進(jìn)過程中會消耗大量的支護(hù)物，減緩巷道掘進(jìn)過程，。

表1 礦山巷道懸臂式掘進(jìn)機(jī)械的性能

1.3 巷道掘進(jìn)所采取的施工工藝

由于我國目前礦山巷道掘進(jìn)設(shè)備的質(zhì)量和使用效率較低，嚴(yán)重影響后期的施工情況。所以，在實(shí)際進(jìn)行礦山巷道掘進(jìn)過程中，需要更多的時(shí)間來充分支護(hù)巷道。例如，在實(shí)際掘進(jìn)過程中，專業(yè)施工人員需要使用單錨鉆機(jī)進(jìn)行支護(hù)掘進(jìn)[2]。為了使作業(yè)更加順利就需要在安裝上花費(fèi)很長時(shí)間，花費(fèi)時(shí)間太長會使支護(hù)的效率直接降低。如果在支護(hù)過程花費(fèi)太多的時(shí)間，時(shí)間成本增加，就會直接降低整個(gè)巷道掘進(jìn)的效率。因此，只有不斷加強(qiáng)施工工藝，才能有效提升掘金效率。

1.4 巷道掘進(jìn)施工組織管理水平

隨著社會的不斷發(fā)展，許多行業(yè)對礦資源的需求越來越大。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，就會出現(xiàn)對礦資源盲目開采的現(xiàn)象。采礦過程中沒有對礦山巷道掘進(jìn)過程進(jìn)行科學(xué)合理地規(guī)劃，在實(shí)際的施工過程中，由于盲目追求量和施工速度，而忽視了施工質(zhì)量和施工安全，最后會降低礦資源的有效利用率，甚至浪費(fèi)資源。在實(shí)際的施工過程中，仍然會存在多種類型的安全隱患，如果不加以重視，就會影響工作人員的人身安全。除了包括地質(zhì)因素、機(jī)械設(shè)備和施工工藝外，高效的管理水平對巷道掘進(jìn)作業(yè)至關(guān)重要。在施工作業(yè)的全過程中，需要制定規(guī)章制度，需要對整個(gè)過程進(jìn)行監(jiān)督管理。但目前，大多數(shù)企業(yè)內(nèi)部管理機(jī)制都有待進(jìn)一步改進(jìn)。雖然大多數(shù)企業(yè)都制定了礦山巷道掘進(jìn)施工的操作規(guī)范和制度，但這些制度在實(shí)際工作中并沒有被嚴(yán)格落實(shí)，大多表現(xiàn)在管理層不作為，施工人員不重視，這樣極其容易產(chǎn)生安全隱患。

2 礦山巷道掘進(jìn)影響因素的應(yīng)對技術(shù)措施

2.1 推廣地質(zhì)建模進(jìn)行勘探

在礦山巷道掘進(jìn)的實(shí)際過程中，應(yīng)充分重視地質(zhì)勘探，避免地質(zhì)構(gòu)造對巷道的不利影響。首先要注意地質(zhì)構(gòu)造的多樣性，然后進(jìn)行綜合勘探?？梢岳枚喾N科學(xué)探測技術(shù)進(jìn)行有效探測，提高地質(zhì)勘探成果的精度。因此，有必要采用三維地震綜合勘探方法對礦井巷道整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察。在實(shí)際勘探過程中，應(yīng)以三維地震勘探為主要因素，以地質(zhì)鉆探為必要補(bǔ)充，確?？碧焦ぷ鞯母瞄_展。在開發(fā)過程中更需要結(jié)合礦山實(shí)際狀況進(jìn)行三維地震勘探。目前的三維地質(zhì)建模大多數(shù)都是針對單層或單礦體，而且基本上層狀構(gòu)造從二維建模換成三維的，其精準(zhǔn)度直接依靠二維解析精度或鉆孔密度。而研究發(fā)現(xiàn)利用鉆探、物探、空探、地探、巷探、采掘揭露等數(shù)據(jù)和三維運(yùn)算，不僅可以高效處理地質(zhì)層出現(xiàn)的褶皺、倒轉(zhuǎn)、缺失等現(xiàn)象，而且可以處理多煤層、斷層、陷落柱等一系列問題。

2.2 提高掘進(jìn)裝備水平

通過推廣新的巷道掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，例如采用新型的小斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)和新型機(jī)載除塵系統(tǒng)。目前，大多數(shù)礦企業(yè)都已經(jīng)意識到新的巷道掘進(jìn)裝備和新的作業(yè)技術(shù)對礦資源生產(chǎn)效率的重要性。此外，在實(shí)際施工過程中，還需要加大資金投入，使新設(shè)備、新技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用，從而提高礦井巷道掘進(jìn)自動化機(jī)械化水平，最終提高掘進(jìn)效率?？梢酝ㄟ^建立設(shè)施研究實(shí)驗(yàn)室，對掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行深入理論研究。對工作狀況進(jìn)行智能監(jiān)測和智能研究，對不同成分的礦進(jìn)行嚴(yán)格分析，成立有關(guān)數(shù)據(jù)庫，便于開發(fā)新技術(shù)，開發(fā)快速掘進(jìn)裝備，從而提高礦山巷道掘進(jìn)的效率。

2.3 優(yōu)化巷道掘進(jìn)施工工藝

在作業(yè)中，應(yīng)當(dāng)采用適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行交替作業(yè)，提高礦山巷道挖掘的速度和效率，使挖掘過程更加安全。我國目前的巷道掘進(jìn)施工工藝與國外相比差距較大，同時(shí)由于設(shè)備的性能和質(zhì)量問題，也使施工工藝相對比較落后。我國的挖掘機(jī)設(shè)備需要配備只能由人工安裝的單錨鉆機(jī)，于是在一定程度上降低了作業(yè)效率。在礦山巷道開挖施工的周圍，巷道支護(hù)時(shí)間占總施工時(shí)間的百分之七十，是非常大的占比。所以為了可以提高巷道掘進(jìn)速度，必須提高支護(hù)作業(yè)的速度，使兩者相互影響，為了盡可能地縮短其中的時(shí)間間隔。此外，由于部分隧道機(jī)械設(shè)備維修周期短，機(jī)械故障頻發(fā)，就會導(dǎo)致巷道施工工藝不能連續(xù)進(jìn)行，從而施工速度大大降低，在此基礎(chǔ)上提出集掘、錨、探、支、運(yùn)一體化的礦山巷道掘進(jìn)施工工藝，研發(fā)機(jī)載錨桿鉆臂和可以進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控的操作系統(tǒng)、支護(hù)支架以及高效掘進(jìn)機(jī)以實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)施工作業(yè)系統(tǒng)化。

2.4 應(yīng)用現(xiàn)代化及科學(xué)化管理模式

對礦開采企業(yè)來說，采用新的巷道掘進(jìn)技術(shù)、施工工藝和機(jī)械設(shè)備，并且提高施工管理水平，對提升礦山巷道掘進(jìn)作業(yè)效率和所開采的礦資源質(zhì)量具有十分重要的意義。改變既不科學(xué)也不合理的施工管理模式，運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)的管理模式，一方面，企業(yè)要完善相關(guān)組織管理制度，做好員工培訓(xùn)，在一項(xiàng)工作中，人是關(guān)鍵，特別是設(shè)備操作技術(shù)人員的培訓(xùn)十分重要。通過宣傳和采取一定力度的獎懲制度使參與員工可以高度重視礦山巷道掘進(jìn)這一環(huán)節(jié)。在激勵員工工作的同時(shí)也要適當(dāng)降低一線工作人員的勞動強(qiáng)度，直接提高了員工的工作熱情，員工的工作熱情是最簡單最快捷的提高巷道掘進(jìn)效率的方法。科學(xué)合理地制定礦生產(chǎn)計(jì)劃，并加強(qiáng)對礦生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的監(jiān)督與排查管理，采用動態(tài)管理和過程管理的模式，提高了巷道掘進(jìn)過程中的開采技術(shù)管理水平。在提高各種建設(shè)的同時(shí)，采用多種動態(tài)管理結(jié)合的方式來提升礦巷道掘進(jìn)技術(shù)水平。現(xiàn)已經(jīng)通過機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行礦山巷道掘進(jìn)，因此就需要懂得技術(shù)操作的人員去很好地操作機(jī)械設(shè)備，所以施工企業(yè)需要對相關(guān)施工人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的各方面知識技能培訓(xùn)，同時(shí)必須嚴(yán)格制定施工規(guī)章制度，并督促員工嚴(yán)格執(zhí)行，進(jìn)一步提高施工人員的安全保障，從而保證塊礦資源生產(chǎn)的安全性，才能夠更好地提升礦山巷道掘進(jìn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.5 重視現(xiàn)場的頂板管理

在巷道掘進(jìn)過程中，重視施工現(xiàn)場的頂板管理[3]是至關(guān)重要的，現(xiàn)場頂板狀況好壞直接影響到礦山巷道掘進(jìn)過程中的安全性和作業(yè)進(jìn)度。若施工現(xiàn)場頂板管理不夠嚴(yán)格，在礦山巷道掘進(jìn)過程中可能會發(fā)生頂板坍塌現(xiàn)象，如果頂板坍塌了，不僅會造成人員的傷亡，也會對機(jī)械設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害，最終導(dǎo)致礦山巷道掘進(jìn)發(fā)生中斷。因此，在進(jìn)行礦山巷道掘進(jìn)施工工作之前，必須根據(jù)已經(jīng)有的地質(zhì)勘探資料和行業(yè)內(nèi)的統(tǒng)一施工要求，合理制定巷道掘進(jìn)作業(yè)規(guī)劃，在規(guī)劃過程中，根據(jù)不同的情況提出在地質(zhì)條件不同的巷道掘進(jìn)應(yīng)該采取的相應(yīng)頂板管理方法，并制定頂板支護(hù)規(guī)范，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況不斷改進(jìn)和完善頂板管理制度，保證相對應(yīng)的頂板管理作用最大化。在礦山巷道掘進(jìn)過程中，加強(qiáng)對巷道掘進(jìn)工作面的時(shí)刻監(jiān)督和安全隱患排查是十分重要的，應(yīng)用科學(xué)的超前支護(hù)，確保礦山巷道掘進(jìn)的安全性，避免出現(xiàn)頂板安全問題。

3 結(jié)語

綜上所述，影響礦山巷道掘進(jìn)的因素有很多。在進(jìn)行巷道掘進(jìn)時(shí)，施工安全和作業(yè)效率是兩個(gè)關(guān)鍵問題，為了在確保安全的同時(shí)也提高巷道掘進(jìn)作業(yè)效率，就應(yīng)該盡最大努力分析影響礦山巷道掘進(jìn)的各種因素，并在分析影響因素的基礎(chǔ)上研究其相應(yīng)的應(yīng)對措施，其目的是為了最大程度地降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，提高礦山巷道掘進(jìn)的效率和礦資源的產(chǎn)品質(zhì)量。本次研究是基于已有的學(xué)者的研究和數(shù)據(jù)，并對其展開分析，為研究提供更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)際支持。