影响煤矿快速掘进的因素及对策

张红武 1 冯瑞明 2

摘要：煤炭产业在我国能源结构中占据着十分重要的位置，我国的煤炭资源储备较为丰富，如何高效的利用好煤炭资源，是现在需要考虑的问题。要想实现对煤矿资源的高效开采，就必须清楚影响煤矿快速掘进的影响因素，并制定有效的对策进行解决，这样才能促进我国经济的平稳发展。

关键词：煤矿；快速挖掘；影响因素

随着我国经济的发展以及社会的进步，我国煤矿行业也在迅速发展。尤其是科学技术的融入，更是提高了煤矿掘进的速度。中国是一个发展中国家，经济的发展也离不开能源的开发，同时，中国又是一个贫油、少气、富煤的国家，这就注定煤炭在我国能源开发中占主要地位。

1 煤矿快速掘进技术的相关概念

相比于国外发达国家的掘进技术来说，中国的巷道快速掘进技术起步时间较晚，并存在很大的差距。在初期，我国大部分煤矿开采企业会选择从国外引进掘进技术。随着时代的发展，我国科学技术的快速提高促进了掘进技术的创新，经过几代人的努力，我国掘进技术也取得了一定的成就。现阶段，我国主要采用巷道连续性掘进技术、悬臂综合性掘进技术。对于巷道连续性掘进技术来说，主要是根据一体化的设计理念作为基点，并综合巷道掘进、开采煤炭、运输装载三个功能，同时还可以利用多个短悬臂进行作业。巷道连续性掘进技术具有多个巷道同时作业的优势，这样就不会延误煤矿的开采周期和开采进度。但是，它也具有悬臂综合掘进技术可靠性差的缺点，另外地质结构也会影响到掘进的速度，这些因素都会在一定程度上阻碍开采工作的顺利开展。近些年来，随着科学技术的发展掘进机也逐渐进行了改进和完善，并且在实际煤矿开采过程中也得到了广泛的应用。除此之外，对于悬臂综合性掘进技术来说，其具有广阔的应用前景。根据相关生产方案分析发现，悬臂综合性掘进技术具有其他技术不可比拟的优势，并且主体设备悬臂式掘进机也可以通过防护、加固等措施增加掘进作业的安全度和可靠度。另外，悬臂综合性掘进技术还会减少开采过程中的浪费。但是，当施工的巷道是平行关系或者数量较多时，就不能使用悬臂综合性掘进技术，会影响掘进的效率和速度。

2 巷道快速掘进的因素影响

2.1 地质条件影响

地质条件的不断变化和不确定因素在巷道掘进过程中影响较大。工作面煤(岩)强度和硬度、断层、褶曲构造赋存情况、围岩发育情况以及在巷道施工过程中的顶板、水、瓦斯等自然灾害都对巷道快速掘进有较大影响，同时也决定着不同的施工工艺的选择。

2.2 系统不完善

尤其在老矿区，受历史条件限制，针对岩石巷道的掘进没有独立的矸石提升及运输系统，往往受困于出货系统的不完善，连续作业线无法形成，严重制约岩石巷道的快速掘进。

2.3 综合机械化水平

随着科技的不断发展，煤矿巷道掘进技术、装备都在不断进步和更新，以适应煤矿安全高速发展的需求。而我国煤矿综合机械化水平总体偏低，且设备性能单一，与智能化、智慧化、自动化矿井建设不相符。

2.4 巷道支护质量和时间

目前巷道掘进支护均以锚网索支护为主，这种主动支护方式劳动强度低，效率高，支护效果好，但在掘进作业中多采取风动锚杆机施工，尤其是在遇到坚硬顶板的情况下会花费较多时间，不利于提高支护效率。另外，锚杆支护的效果主要取决于锚杆预紧力是否达到相关要求，往往在施工过程中由于预紧力不足，支护质量得不到保障，造成锚杆支护失效，影响巷道掘进效率提升。

2.5 岩巷爆破

受地质条件的影响，目前，煤矿岩石巷道的掘进方式多采用炮掘施工工艺。依据某矿区现场实际数据，在软岩巷道中采用放炮掘进，每循环进尺只有1．6～1．8m，岩石较硬的巷道，每循环进尺甚至不足1．6m，炮掘单进还处于比较低的水平。

3 对巷道掘进影响因素采取的措施

3.1 选择合理的掘进方式及设备

依据现场地质环境，下组煤皮带巷在掘进过程中，巷道的开口采用炮掘方式，9号煤顶板采用综掘施工方式。皮带巷掘进工作面采用EBZ-300型综掘机，并配备与之相适应运输设备，综掘机铲板装煤至机载转载机，然后连接胶带输送机，经多部胶带输送机后，煤矸石运至地面。在施工过程中综掘机采用横向往复式截割，进刀深度不超过0.6m，截割头跨度以0.5m为宜，两帮预留量为0.2m，循环进度为3m，6刀为1个循环，巷道底部留1m厚的煤（岩），以便施工顶锚杆。

3.2 提高矿井地质勘探水平，做好技术服务、指导和管理

目前矿井地质勘探主要采取物探、钻探以及巷探相结合的方式。通过对物探异常区域采用钻探进行验证，矿井地质部门要及时对地质资料进行收集和分析，同时要加强自身业务知识的学习，提高地质人员的业务能力，保障地质资料的准确性，才能为矿井优化设计提供基础保障和技术支撑。

3.3 树立系统观念，保障巷道掘进连续作业

必须树立系统观念，依托矿井未来采场接续，建立井下连续出货系统。充分利用煤矸分流系统，分时段对井下矸石进行提绞，在矿井源头煤质发生变化时，可以灵活运用该系统，对井下产生的矸石进行分离，对矿井的综合煤质不产生任何影响，有利于矿井综合煤质管理，保障矿井整体效益的提升。

3.4 优化支护参数

在掘进过程中采用掘进与永久支护顺序作业的方式进行施工，以确保施工安全。在巷道掘进施工过程中，及时进行临时支护，采用型号为DN28-250/90内注式单体液压支柱配合板梁支护。零点班、四点班循环进度为3m，最大空顶距为3.3m，最小空顶距为0.3m；八点班为检修班。依据巷道支护设计理论并结合巷道施工过程中所穿越的煤岩体的性质，采用锚网粱+锚索联合支护的方式，利用中国矿业大学单仁亮教授提出的关于锚杆锚索一体化设计理念，在巷道支护参数设计过程中，使锚索与锚杆同排布置，能够使锚杆锚索形成的应力拱作用真正耦合起来，既提高了巷道的安全性，又可以节约成本，加快施工进度。

3.5 安排合理的工序

在巷道掘进和支护过程中，采用交叉平行作业。传统的作业方式掘一锚一，在施工顶板钻孔时不能施工帮部钻孔，相互之间影响严重。在现场实践中，根据现场地质情况进行合理调整，在顶板情况良好的情况下，依然采用掘一锚一的作业方式，但采取帮部支护滞后于顶板支护一排的支护方式，增大施工作业空间，顶板钻孔、帮部钻孔及联网工作可以同时进行，从而达到整个循环的时间要求；顶板、帮部条件不好时，依旧采用传统的作业方式。

3.6 提高管理水平

在巷道掘进施工之前，必须对职工进行技术和安全培训。管理者掌握先进的班组管理理念，提高职工的文化素质和职业技术水平，采用合理的工资分配制度，充分调动每一位职工的生产积极性。使职工熟悉掌握掘进工程中自己的职责，并能够按照操作规程进行操作，熟悉掘进工程中每一道工序及要求，以便能够相互配合，顺利施工。

4 结束语

煤矿的可持续发展建立在稳定的采场接续上，稳定的采场接续，关键在于掘进效率的提升。本文主要对掘进过程中地质条件、系统建立、设备升级、创新工艺、人员培养、产品质量以及机电管理进行剖析，从而提升巷道掘进效率，最终实现矿井效益最大化。

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