煤礦巷道掘進(jìn)速度影響因素分析與對策研究

鄭翌

（陜西煤業(yè)化工建設(shè)（集團(tuán)） 有限公司 礦建二公司，陜西 西安 710003）

0 引 言

隨著工作面推進(jìn)速度的加快，煤炭產(chǎn)量逐漸增高，巷道掘進(jìn)速率、采掘比例失調(diào)成為影響我國煤炭高產(chǎn)高效的重要影響因素。目前從全國范圍來看，巷道的掘進(jìn)水平低于工作面采煤技術(shù)水平，導(dǎo)致采掘接替緊張，跟不上煤炭生產(chǎn)的需求。許多專家學(xué)者為此進(jìn)行了不斷的探索研究，加大了掘進(jìn)設(shè)備的研發(fā)，巷道掘進(jìn)的設(shè)備種類呈現(xiàn)多樣化，巷道的支護(hù)水平也在不斷的提高，保障了狹小作業(yè)區(qū)域的施工安全。本文針對木瓜煤礦下組煤皮帶巷在掘進(jìn)過程中影響巷道快速掘進(jìn)的因素進(jìn)行分析，制定了掘進(jìn)工藝、掘進(jìn)設(shè)備、支護(hù)形式、管理水平多方面的掘進(jìn)措施，達(dá)到快速掘進(jìn)的目的[1]。

1 概 況

木瓜煤礦南區(qū)左翼下組煤皮帶巷服務(wù)于南區(qū)左翼下組煤工作面的煤（矸） 運(yùn)輸，以及行人、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)、供水管線的敷設(shè)，服務(wù)年限預(yù)計(jì)15 a。皮帶巷布置在南區(qū)集中大巷東側(cè)（左翼），從南區(qū)集中皮帶巷開口施工至靠近井田邊界風(fēng)氧化帶位置，設(shè)計(jì)長度1 308.9 m。巷道斷面形狀為矩形，規(guī)格為5.4 m×3.5 m，布置在石炭系下統(tǒng)太原組的9 號、10 號煤中，屬于大斷面巷道，煤層賦存穩(wěn)定，預(yù)計(jì)在掘進(jìn)過程中會(huì)遇到10 條左右的斷層，斷層要素不詳，推測落差0.4 ～6 m，推測斷層多集中在開口100 ～150 m 處的向斜軸部。

2 影響巷道快速掘進(jìn)的因素

巷道掘進(jìn)速度的快慢直接影響著礦井工作面的回采進(jìn)度，巷道掘進(jìn)是多方面相互配合的施工過程。

2.1 地質(zhì)條件的影響

皮帶巷布置在9 號、10 號煤層中，煤體抗壓強(qiáng)度較小，煤體松軟，巷道圍巖性質(zhì)較差，在掘進(jìn)過程中易發(fā)生片幫，甚至冒頂，支護(hù)難度較大，會(huì)影響巷道的掘進(jìn)速度，不利于巷道的穩(wěn)定；直接底為泥巖，會(huì)出現(xiàn)前面掘進(jìn)，后面底鼓現(xiàn)象，需要進(jìn)行人工臥底，影響巷道的使用安全及掘進(jìn)速度；在掘進(jìn)過程中會(huì)遇到斷層，斷層處節(jié)理發(fā)育，應(yīng)力集中，易發(fā)生冒頂，不利于巷道支護(hù)，影響巷道掘進(jìn)速度。

2.2 掘進(jìn)方式及掘進(jìn)設(shè)備的影響

在煤巷中掘進(jìn)方式的選擇，直接影響巷道的掘進(jìn)速度，采用綜掘方式掘進(jìn)巷道，有利于巷道的快速掘進(jìn)。巷道快速掘進(jìn)的保障是掘進(jìn)設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇掘進(jìn)設(shè)備，如果選擇不合理，不適應(yīng)地質(zhì)條件，極易造成機(jī)械設(shè)備的損害，故障頻繁，導(dǎo)致設(shè)備不能連續(xù)工作，繼而影響后續(xù)施工工藝，嚴(yán)重影響巷道的掘進(jìn)速度；選擇合理，才能保證施工工藝的連續(xù)進(jìn)行，保障巷道順利掘進(jìn)[2]。

2.3 支護(hù)參數(shù)的選擇

在巷道的掘進(jìn)過程中，支護(hù)工序要占總時(shí)間的50%～60%，支護(hù)速度的快慢是影響掘進(jìn)速度的重要因素[3]。合理的支護(hù)參數(shù)不僅有利于支護(hù)工序的有效進(jìn)行，而且可以提高巷道的支護(hù)質(zhì)量；加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)，可以保障支護(hù)順利進(jìn)行及人員的安全，從而提高掘進(jìn)速度。

2.4 施工人員綜合素質(zhì)的影響

井下施工人員綜合素質(zhì)是巷道掘進(jìn)的前提保障，綜合素質(zhì)的高低決定了施工效率，綜合素質(zhì)的體現(xiàn)不僅僅體現(xiàn)在對掘進(jìn)設(shè)備的操作，更體現(xiàn)對工作的責(zé)任心[4]。責(zé)任心強(qiáng)的職工能重新發(fā)揮主觀能動(dòng)性，對工作精益求精，在工作中能夠互相配合，提高施工工序的效率，保障工作的順利進(jìn)行；否則會(huì)影響巷道的掘進(jìn)速度。

2.5 管理水平的影響

管理者水平的高低，是巷道掘進(jìn)的重要方面。如果管理者的水平較高，能夠調(diào)動(dòng)廣大職工的積極性，且能夠合理安排各施工工序的銜接，避免作業(yè)循環(huán)時(shí)間，窩工現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而提高巷道掘進(jìn)速度；管理者水平較低，職工思想抵觸，各工序不能交叉平行作業(yè)，呈依次作業(yè)，將會(huì)造成作業(yè)循環(huán)時(shí)間變長，掘進(jìn)速度變慢。

3 巷道快速掘進(jìn)的措施

為了使下組煤皮帶巷能夠快速掘進(jìn)，通過現(xiàn)場調(diào)查，對影響巷道掘進(jìn)因素進(jìn)行分析[5]，提出了一系列的改進(jìn)措施，保障掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行。

3.1 做好施工前準(zhǔn)備

在巷道掘進(jìn)施工前，由礦地質(zhì)科人員及時(shí)標(biāo)注皮帶巷的開口位置，并標(biāo)注巷道的中腰線；對巷道進(jìn)行綜合物探和鉆探，確定周邊水文地質(zhì)環(huán)境，發(fā)現(xiàn)隱患問題及時(shí)處理，保證施工安全；發(fā)現(xiàn)斷層及時(shí)調(diào)整，編寫過斷層措施；完善通風(fēng)系統(tǒng)，將風(fēng)管、水管、支護(hù)材料、風(fēng)鉆、錨頭、鉆桿、排水管路準(zhǔn)備到位，運(yùn)送至施工地點(diǎn)附近，擺放整齊；將風(fēng)水管路接通，施工前必須保證風(fēng)水管路暢通，確保正常施工。

3.2 選擇合理的掘進(jìn)方式及設(shè)備

依據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境，下組煤皮帶巷在掘進(jìn)過程中，巷道的開口采用炮掘方式，9 號煤頂板采用綜掘施工方式。皮帶巷掘進(jìn)工作面采用EBZ-200H 型綜掘機(jī)，并配備與之相適應(yīng)運(yùn)輸設(shè)備，綜掘機(jī)鏟板裝煤至機(jī)載轉(zhuǎn)載機(jī)，然后連接膠帶輸送機(jī)，經(jīng)多部膠帶輸送機(jī)后，煤矸石運(yùn)至地面。在施工過程中綜掘機(jī)采用橫向往復(fù)式截割，進(jìn)刀深度不超過0.6 m，截割頭跨度以0.5 m 為宜，兩幫預(yù)留量為0.2 m，循環(huán)進(jìn)度為3 m，6 刀為1 個(gè)循環(huán)，巷道底部留1 m 厚的煤（巖），以便施工頂錨桿。

3.3 優(yōu)化支護(hù)參數(shù)

在掘進(jìn)過程中采用掘進(jìn)與永久支護(hù)順序作業(yè)的方式進(jìn)行施工，以確保施工安全。在巷道掘進(jìn)施工過程中，及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，采用型號為DN28-250/90 內(nèi)注式單體液壓支柱配合板梁支護(hù)。零點(diǎn)班、四點(diǎn)班循環(huán)進(jìn)度為3 m，最大空頂距為3.3 m，最小空頂距為0.3 m；八點(diǎn)班為檢修班。依據(jù)巷道支護(hù)設(shè)計(jì)理論并結(jié)合巷道施工過程中所穿越的煤巖體的性質(zhì)，采用錨網(wǎng)粱+錨索聯(lián)合支護(hù)的方式，利用中國礦業(yè)大學(xué)單仁亮教授提出的關(guān)于錨桿錨索一體化設(shè)計(jì)理念，在巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)過程中，使錨索與錨桿同排布置，能夠使錨桿錨索形成的應(yīng)力拱作用真正耦合起來，既提高了巷道的安全性，又可以節(jié)約成本，加快施工進(jìn)度。皮帶巷道支護(hù)設(shè)計(jì)示意如圖1 所示。

圖1 皮帶巷道支護(hù)設(shè)計(jì)示意Fig.1 Belt roadway support

3.4 安排合理的工序

在巷道掘進(jìn)和支護(hù)過程中，采用交叉平行作業(yè)。傳統(tǒng)的作業(yè)方式掘一錨一，在施工頂板鉆孔時(shí)不能施工幫部鉆孔，相互之間影響嚴(yán)重。在現(xiàn)場實(shí)踐中，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況進(jìn)行合理調(diào)整，在頂板情況良好的情況下，依然采用掘一錨一的作業(yè)方式，但采取幫部支護(hù)滯后于頂板支護(hù)一排的支護(hù)方式，增大施工作業(yè)空間，頂板鉆孔、幫部鉆孔及聯(lián)網(wǎng)工作可以同時(shí)進(jìn)行，從而達(dá)到整個(gè)循環(huán)的時(shí)間要求；頂板、幫部條件不好時(shí)，依舊采用傳統(tǒng)的作業(yè)方式。

3.5 提高管理水平

在巷道掘進(jìn)施工之前，必須對職工進(jìn)行技術(shù)和安全培訓(xùn)。管理者掌握先進(jìn)的班組管理理念，提高職工的文化素質(zhì)和職業(yè)技術(shù)水平，采用合理的工資分配制度，充分調(diào)動(dòng)每一位職工的生產(chǎn)積極性。使職工熟悉掌握掘進(jìn)工程中自己的職責(zé)，并能夠按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，熟悉掘進(jìn)工程中每一道工序及要求，以便能夠相互配合，順利施工。

4 經(jīng)濟(jì)效果分析

針對下組煤皮帶巷在掘進(jìn)過程中采取改進(jìn)措施后，在以人為本，安全第一的理念下，巷道實(shí)現(xiàn)了快速掘進(jìn)，且巷道成型效果好，在現(xiàn)場施工工程中現(xiàn)場文明生產(chǎn)達(dá)標(biāo)，得到了礦安監(jiān)科及生產(chǎn)科的嘉獎(jiǎng)，“三違”事件數(shù)量明顯減少，生產(chǎn)效率得到了提高，緩解了采掘比例失調(diào)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和安全保障。

5 結(jié) 論

（1） 巷道的地質(zhì)條件、掘進(jìn)方式及設(shè)備、支護(hù)參數(shù)、職工的綜合素質(zhì)、現(xiàn)場管理的管理水平是影響巷道掘進(jìn)的重要因素。

（2） 皮帶巷在掘進(jìn)過過程中采取一系列改進(jìn)措施后，實(shí)現(xiàn)了快速掘進(jìn)，巷道成型效果好，生產(chǎn)效率得到了提高，緩解采掘比例失調(diào)，為該礦其他類似巷道施工提供了借鑒意義。