大斷面巷道快速掘進的關鍵技術

楊寶忠

摘 要 隨著礦山開采規(guī)模和煤巷斷面面積的逐步擴大，越來越多的礦井選擇利用配套設備綜合一體化技術，實現(xiàn)了對大斷面巷道的快速掘進。但實踐中影響快速掘進的因素很多，對生產的效率與安全影響復雜，相關工作人員必須深化對各項因素的認識和把握，以提高快速掘進的施工效率。

關鍵詞 大斷面巷道；快速掘進；施工組織；施工技術

中圖分類號：TD263 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0177-01

隨著礦山開采規(guī)模和強度的大幅增加，為確保生產安全，保證礦井掘進、運輸、通風等系統(tǒng)中大型設備的安裝和運行要求，煤巷作業(yè)的斷面有逐漸擴大的趨勢。由于國內很多仍采用以鉆爆法為主的傳統(tǒng)巷道作業(yè)方式，使掘進速度慢，成本高，并造成采掘工作接替緊張等諸多問題，因此可考慮在條件允許的地區(qū)采用巖巷掘進設備綜合一體化技術，利用專業(yè)、先進的配套設備提高掘進效率及其穩(wěn)定性。

1 影響掘進效率的因素分析

1）工作人員的職業(yè)素養(yǎng)。相關操作人員的技術熟練程度、生產積極性和安全意識是決定礦井掘進效率的關鍵因素。因此必須在新工藝實施前對工人進行嚴格培訓，使其全面掌握操作技巧，明確安全規(guī)范的落實對企業(yè)及自身的重大意義。使施工中工種齊全、分工明確、配合密切、銜接連貫，并發(fā)揮出各種先進設備的性能優(yōu)勢。管理者則應提高專業(yè)技能，完善安全規(guī)程和生產工藝，及時發(fā)現(xiàn)掘進方法或支護設計中的不合理并進行科學整改，認真貫徹組織制度和勞動制度，加強對作業(yè)現(xiàn)場的管理。此外，還應完善生產管理組織形式，堅持以崗位責任制為中心的技術設備措施、施工組織制度的落實，并盡可能合理地選擇作業(yè)方式和循環(huán)方式，優(yōu)化勞動組織。

2）機械設備及技術因素。設備的選擇是決定掘進速度的另一個重要因素。傳統(tǒng)鉆爆法中應用的鑿巖機功率小、鉆速低，無法大幅提高掘進效率，因此大斷面中開始使用盾構機或TBM掘進機等設備，將鉆巖、掘進、支護等功能集于一體，并可通過計算機技術、信息技術和遙感技術實現(xiàn)設備制導與監(jiān)控，使工作效率成倍提高。此外，使用配套設備機械化作業(yè)，可使占掘進循環(huán)時間1/3以上的裝巖工序大大簡化，縮短時間75%。在生產技術方面，合理選擇錨桿提高錨固質量、選擇濕噴工藝提高噴漿效果等，對掘進作業(yè)的效率及安全性具有重要影響。而大斷面給巷道支護帶來的困難，支護增加對巷道通風的影響，也都是高效連續(xù)掘進中必須解決的技術問題。

3）環(huán)境因素。施工環(huán)境中瓦斯、地熱、壓力以及地下水等因素直接影響著掘進的效率，施工中必須借助專業(yè)設備對環(huán)境因素進行實時、準確的監(jiān)測，并做好通風、防突等治理措施，確保其不會給作業(yè)帶來安全風險。

2 連續(xù)掘進系統(tǒng)的配套設備

1）目前應用較普遍的連掘系統(tǒng)包括懸臂式掘進機與連續(xù)掘錨及采煤機組。懸臂機組的適用范圍廣，但具有支護掘進不能平行作業(yè)的問題，而連采連掘機組則具有循環(huán)小、效率高的優(yōu)點，但也存在頂幫支護不及時、適應性差等不足，因此必須針對礦井的具體地質賦存條件進行選擇。如在斷層、陷落柱、風氧化帶、踩空區(qū)等地質條件惡劣、環(huán)境不適于施工，采掘工藝的循環(huán)進度次數(shù)必須得到改革，才能保證巷道持續(xù)支護質量，在這種情況下，移動機器的次數(shù)頻率會無形中增加采煤工藝的程序，特別是在軟媒或者風氧化帶，由于掘進機的重量較大，只能從煤層底板掘進。這樣的話，會造成掘進機下沉的事故，導致采煤工藝非常被動。而采用綜掘機，由于質量較輕，可通過沿底掘進或者爬至煤層頂板掘進，能客服掘進機中存在的問題。把綜掘機與改良錨桿鉆機相配套，可形成強大的掘進及支護能力，在各種不同的地質條件下均可正常、有效的掘進。通過制定規(guī)范化的操作制度和常態(tài)的維修保養(yǎng)程序，實現(xiàn)巷道的支護與掘進工藝的平行作業(yè)，并可解決高瓦斯礦井瓦斯突出的安全生產問題。

2）為適應大斷面的不良地質條件和較高的支護要求，應采用性能優(yōu)越、穩(wěn)定度高的錨桿和網(wǎng)支護，或針對礦井具體環(huán)境，對永久支護性進行有針對性的改造，提高多工序支護的機械化程度，并使之與綜掘機更加適應和配套。如針對勞動強度高、移鉆不便等問題，可通過組織科研攻關，研制性能靈活、工作狀態(tài)穩(wěn)定、使用方便、液壓密封性高的鉆機供巷道頂板永久支護使用。

3 技術方案的確定

1）應對不同煤層條件應采用不同的切割順序的工序，如綜掘機在進行松軟煤層挖掘時，應從工作面巷的下角開始，并采用向上切割的方式進行采煤作業(yè)。在此過程中，為保證綜掘機掘進過程中的切入穩(wěn)定性，必須先進行切底掏槽；另外一種情況，當工作面巖石性質為硬煤時，為預防切落的大塊煤卡住綜掘機而導致裝煤與運煤的速度，必須采用自上而下的工藝順序；第三種情況，工作面為半煤巖巷時，切割煤應在切割巖石之前，即采用先軟后硬的采煤工作工藝。在切割過程中，還應充分考慮煤巖的層理及地質結構，不可橫斷層理，導致影響掘進機的割煤速度。

2）采用礦用螺旋鉆機完成錨索、巷道頂錨桿的施工安裝后，采用風動或者電動錨桿鉆機施工護幫錨桿。螺旋鉆機高度適宜，墻體高度為2.1 m，圓弧拱的夾角在132°，巷道凈高為3.6 m，采煤掘進斷面采用錨、網(wǎng)、帶支護，錨索補強的支護方法?？枕攨^(qū)采用前探梁進行臨時支護；錨桿支護巷道拱部采用直徑20 mm、長2000 mm的全螺紋等強錨桿并且配2·9m的M型鋼帶、金屬網(wǎng)支護，用MSK2833型樹脂錨固劑卷錨固，錨桿間排距為833×700（mm）。

3）施工組織可制定“三·八”制的作業(yè)制度，主要內容是兩個班生產，其中兩個班負責生產的任務，一個班負責維修的工作。具體的施工程序是：組織綜合工種和專業(yè)技術隊組相結合的工作隊，采用雙向掘進的方式，其中一條作為輔助運輸巷，另一條作為膠帶巷，綜掘機在一條巷道割煤時，錨桿機在另一條巷道支護。當綜掘機割煤完成一個循環(huán)后，把掘進機移到另一條巷道割煤；此時可將錨桿機移到已割好煤的巷道進行永久支護。兩者相互配合進行施工。整體的施工過程中，不需要工人進入空頂，進而實現(xiàn)施工效率的提高，減少安全事故的發(fā)生。

綜上所述幾點改進大斷面掘進的技術方法，不斷創(chuàng)新和完善掘進工藝，推廣各種先進設備的應用，并結合不同的實際條件總結組織管理與施工形式上的經驗和問題，進一步促進我國煤礦綜掘一體化技術成熟和普及，逐步實現(xiàn)煤礦企業(yè)整體施工能力的提升。

參考文獻

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