復(fù)雜地質(zhì)煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究

徐亞鋒

摘 要：隨著煤礦開采強(qiáng)度的增加，開采接替已成為制約煤炭產(chǎn)量進(jìn)一步提高的關(guān)鍵。為了緩解矛盾，煤礦必要實(shí)現(xiàn)巷道的快速掘進(jìn)?；诖?，本文主要分析復(fù)雜地質(zhì)條件下煤巷掘進(jìn)技術(shù)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)條件;煤礦巷道;掘進(jìn)技術(shù);優(yōu)化

引言：

復(fù)雜地質(zhì)條件會(huì)給煤炭開采的效率和安全帶來嚴(yán)重的不利影響，是當(dāng)前煤炭開采行業(yè)不可回避的難題。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，通過提升和改進(jìn)采煤工藝和設(shè)備、優(yōu)化施工管理等一系列措施，可以大大提高煤礦快速掘進(jìn)質(zhì)量，有效提高開采效率和作業(yè)安全，同時(shí)，對(duì)提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益也具有重要意義。

1復(fù)雜地質(zhì)條件下快速掘進(jìn)難點(diǎn)

煤礦采掘全過程中具體存有下列難題：一個(gè)是伴隨著采掘深度的連續(xù)不斷推動(dòng)，礦山各煤巷頂板巖性轉(zhuǎn)變非常明顯，拱度圍巖應(yīng)力非常明顯擴(kuò)大;二是該區(qū)域礦井頂、底板、煤巷松軟易破碎，掘進(jìn)全過程中不容易形成，形變非常明顯。巷道頂、底板和兩側(cè)都是有很大水平的收縮，因?yàn)樾巫兯俣瓤?，巷道支護(hù)艱難，采掘中很容易出現(xiàn)“先挖后修”的問題。掘進(jìn)時(shí)假如地面松軟，很容易導(dǎo)致臥機(jī);第三，因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境情況錯(cuò)綜復(fù)雜，巷道斷層多，邊坡大的巷道多。第四，在礦區(qū)的礦山。薄煤巷中的煤礦儲(chǔ)量占儲(chǔ)藏量的占比都是有，因而，在采掘薄煤巷時(shí)，掘進(jìn)工作面、掘進(jìn)支護(hù)，尤其是半煤巖巷道、煤巷，開挖半煤巖巷道時(shí)，掘進(jìn)技術(shù)和掘進(jìn)支護(hù)設(shè)備要求較高，因此，要保證半煤巖巷道快速掘進(jìn)，就成了煤礦正常開采的關(guān)鍵。第五，我國(guó)長(zhǎng)期以來一直選擇采用傳統(tǒng)的掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，沒有與世界先進(jìn)的機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)相結(jié)合來管理和提高技術(shù)水平;第六，目前煤礦掘進(jìn)設(shè)備破巖量少。假如在半煤巖巷道的巖層中碰到硬度系數(shù)超出5的巖石，礦井的切割效率會(huì)減緩，設(shè)備自身的截齒和切割頭很容易損壞，對(duì)掘進(jìn)設(shè)備導(dǎo)致受損。除此之外，在掘進(jìn)和支護(hù)巷道時(shí)，設(shè)備也會(huì)很容易損壞。

2復(fù)雜地質(zhì)煤巷掘進(jìn)的影響因素

2.1煤層巷道地質(zhì)條件

在掘進(jìn)巷道時(shí)，把掘進(jìn)巷道改為硬巖煤巖巷道，在掘進(jìn)過程中增加了快速掘進(jìn)的難度，同時(shí)也存在嚴(yán)重磨損，易發(fā)生機(jī)械劇烈振動(dòng)和二次磨損，對(duì)掘進(jìn)效率造成了不利影響。另外，巖體滲透系數(shù)、瓦斯溢出等也是引起巷道地質(zhì)的重要因素。

2.2掘進(jìn)設(shè)備的技術(shù)性能

礦用設(shè)備的性能也是影響采礦效率的重要因素之一。當(dāng)前，我國(guó)正在研制的高速掘進(jìn)機(jī)械性能與國(guó)際先進(jìn)水平還存在一定差距，直接影響到我國(guó)各個(gè)礦山的掘進(jìn)效率。特別是重載懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研制開發(fā)，其自主技術(shù)還十分薄弱，已成為其發(fā)展的瓶頸。

2.3掘進(jìn)支護(hù)施工工藝

目前，我國(guó)煤礦巷道掘進(jìn)施工中，由于支護(hù)時(shí)間長(zhǎng)、難度大，嚴(yán)重制約了掘進(jìn)機(jī)的快速推進(jìn)。支護(hù)技術(shù)的落后，直接影響到我國(guó)煤礦巷道的快速施工。錨桿在鉆進(jìn)過程中，如果經(jīng)常發(fā)生偏心現(xiàn)象，錨桿的布置往往是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定的，使得支護(hù)速度難以達(dá)到實(shí)際施工速度。

3復(fù)雜地質(zhì)優(yōu)化煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的措施

3.1優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)，加快矸石（煤）排放

傳統(tǒng)的礦山車輛運(yùn)輸不暢，安全隱患大。在此基礎(chǔ)上，提出了“礦用車不下井”這一新概念。采用帶式輸送機(jī)裝載煤礦山巷道機(jī)系統(tǒng);礦區(qū)巖巷集輸采用創(chuàng)新的帶式輸送機(jī)集中裝運(yùn)。把原來的絞盤改成運(yùn)輸車，用皮帶集中運(yùn)輸。實(shí)施后，該系統(tǒng)不但提高了30%以上，還減少了工序，節(jié)約了人力，提高了工作效率，保證了安全。

3.2利用整合挖掘和液壓鑿巖機(jī)建造巖石臺(tái)車

采掘工作面是巷道采掘生產(chǎn)的核心設(shè)備，其設(shè)備技術(shù)水平的高低，直接影響到巷道采掘生產(chǎn)的安全性、速度和效益。既要根據(jù)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)條件，選擇合適的掘進(jìn)機(jī)，又要根據(jù)實(shí)際情況，逐步加以革新，使掘進(jìn)機(jī)能長(zhǎng)期穩(wěn)定地連續(xù)運(yùn)行。采掘機(jī)械液壓電氣系統(tǒng)的有效維護(hù)。為便于操作和維修，掘進(jìn)機(jī)一般采用內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，而不采用錨具組合結(jié)構(gòu)，以提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3建筑方法和工藝的改進(jìn)

要使巷道掘進(jìn)速度有了很大的提高，不僅要依靠目前比較成熟的“常規(guī)”施工方法，更要積極采用新的施工方法，如深孔爆破法等。為了實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，必須保證施工工藝的連續(xù)性，使各工序能夠并行進(jìn)行。

3.4根據(jù)實(shí)際條件對(duì)掘進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化

在巷道掘進(jìn)前就應(yīng)對(duì)掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)的巖性參數(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況確定巷道掘進(jìn)方式。巷道掘進(jìn)采用綜掘方式，但存在掘進(jìn)機(jī)截割齒磨損嚴(yán)重的問題，制約巷道掘進(jìn)效率。在巷道掘進(jìn)遇到煤層變薄、需要截割硬度較大砂巖時(shí)，應(yīng)提前在掘進(jìn)機(jī)截割頭上焊接高強(qiáng)度鋼板，從而減輕截割齒磨耗程度，提高設(shè)備開機(jī)率，從而提升巷道掘進(jìn)速度及掘進(jìn)效率。

3.5做好地質(zhì)勘探

采用"有掘必探、有疑必探"方針，充分利用物探、鉆探技術(shù)對(duì)巷道掘進(jìn)前方地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)勘探，為后續(xù)的巷道掘進(jìn)、支護(hù)以及安全措施制定提供參考。在巷道掘進(jìn)過程中，合理制定檢修作業(yè)時(shí)間，利用設(shè)備檢修時(shí)間對(duì)巷道掘進(jìn)面前方煤巖體進(jìn)行綜合勘探，實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)、地質(zhì)勘探相接進(jìn)行，減少地質(zhì)勘探對(duì)掘進(jìn)工作的影響，提升掘進(jìn)效率。

3.6掘進(jìn)設(shè)備合理選型

在巷道掘進(jìn)前就應(yīng)對(duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行綜合評(píng)定，確定采用的掘進(jìn)機(jī)型號(hào)、規(guī)格。在巷道掘進(jìn)過程中，帶式輸送機(jī)一般滯后于掘進(jìn)機(jī)之后幾十米左右。有些礦井在掘進(jìn)工作面與帶式輸送機(jī)間布置刮板輸送機(jī)，合理解決了掘進(jìn)機(jī)及帶式輸送機(jī)無(wú)法高效銜接的問題。同時(shí)，為了滿足礦井通風(fēng)、瓦斯治理需要，礦井掘進(jìn)的巷道斷面普遍較大，采用傳統(tǒng)的掘進(jìn)方式不能實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)。根據(jù)煤層頂板硬度大、局部范圍內(nèi)巷道需要破頂掘進(jìn)的現(xiàn)狀選擇綜掘機(jī)，不僅適宜煤巷掘進(jìn)，而且還可以截割硬度較大的巖層、操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。

3.7優(yōu)化巷道支護(hù)

巷道支護(hù)高效開展是實(shí)現(xiàn)巷道快速安全掘進(jìn)的重要環(huán)節(jié)，特別是復(fù)雜地質(zhì)條件下的巷道掘進(jìn)成為制約巷道掘進(jìn)效率提升的一個(gè)關(guān)鍵因素。通過采用先進(jìn)的掘錨護(hù)一體機(jī)，可以提升巷道掘進(jìn)效率，從而提升巷道支護(hù)效率，實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)及掘進(jìn)工作相配備。

3.8采用錨桿與U型鋼架相結(jié)合的支護(hù)技術(shù)

在進(jìn)行煤礦開采工作時(shí)，復(fù)雜的地質(zhì)條件對(duì)煤礦開采的掘進(jìn)工作進(jìn)度造成了一定影響，使掘進(jìn)工作進(jìn)行時(shí)的安全隱患大大增加，遇到頂板煤層較薄弱區(qū)域極易出現(xiàn)坍塌情況，對(duì)開采工作人員的人身安全造成了一定威脅。因此，在對(duì)復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的區(qū)域進(jìn)行掘進(jìn)工作時(shí)可以運(yùn)用錨桿與U型臨時(shí)鋼架相結(jié)合的支護(hù)方式，進(jìn)而達(dá)到保障采煤環(huán)境的穩(wěn)定性和安全性的目的，搭建臨時(shí)的鋼結(jié)構(gòu)能加強(qiáng)錨桿支護(hù)的堅(jiān)固度，促使錨桿支護(hù)工作更高效的全面開展。另外進(jìn)行截齒的設(shè)備質(zhì)量一定要有超強(qiáng)的耐磨性，以便其在極其惡劣的工作環(huán)境中正常運(yùn)作。

4我國(guó)煤礦快速掘進(jìn)技術(shù)展望

近年來，人工智能、機(jī)器人、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算都有了很大的發(fā)展。將這些技術(shù)引入隧道技術(shù)可以提高工作效率。使用大數(shù)據(jù)云計(jì)算可以分析不同隧道技術(shù)在復(fù)雜情況和案例下的優(yōu)缺點(diǎn)。利用機(jī)器的自動(dòng)化和智能化可以減少不必要的傷亡，提前發(fā)現(xiàn)更好的煤炭資源。

5結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，煤炭固有資源的開采難度越來越大，為更好地應(yīng)對(duì)這一問題，煤礦行業(yè)必須加大對(duì)煤炭資源開采各環(huán)節(jié)和設(shè)備運(yùn)行方式的監(jiān)督力度，使煤礦開采更加可持續(xù)，更加有序。我國(guó)煤礦生產(chǎn)開采技術(shù)正在向機(jī)械化、智能化方向發(fā)展，井巷快速掘進(jìn)技術(shù)工藝也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。

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