煤礦開拓巷道快速掘進技術研究

李紅勛 宋建偉

（平頂山天安煤業股份有限公司二礦，河南平頂山 467000）

煤礦開拓巷道快速掘進技術研究

李紅勛 宋建偉

（平頂山天安煤業股份有限公司二礦，河南平頂山 467000）

煤礦行業自身的高效開采效率和持續的供應能力，不僅是攸關國家經濟的穩定運行和經濟安全的長遠大計，更是直接影響人民客觀要求豐富物質生活的愿望達成。近年來，伴隨著有關煤礦開采中快速掘進技術的研發力量和政府機構持續關注的不斷深入，煤炭企業不論是在快速掘進的技術設備和技術手段上都日臻成熟。然而在煤礦的快速掘進技術的實際操作之中，巷道掘進環節事關煤炭開采成敗，現實中仍然存在很多不利于快速掘進技術發揮作用的牽掣因素。這與資源和諧型的現代社會對煤炭企業的高效優質的整體運行要求背道而馳，這些負面因素能否得到及時妥善的解決將直接作用煤炭行業能否實現質的轉型。

快速掘進技術 煤礦開拓巷道 快速掘進工程質量管理

近些年來，建筑行業的繁榮和城市化具體進程的不斷深入，客觀上增加了城市生產、生活對煤炭的消耗需求。傳統的煤礦開拓巷道技術不僅在開采效率方面不夠理想，而且由開采煤炭所帶來的環境生態負面效應著實令人堪憂，已經不能夠適應當下現代經濟對高效型節能化煤炭產業的結構化調整需求。開拓煤礦巷道的快速掘進式技術方興未艾，歷經一段時期的探索和調整，在技術工藝和設備的構造水平上已經取代傳統的開拓煤礦巷道方法。但在實際應用過程中，依然存在一些制約因素嚴重影響快速掘進技術的普及推廣，亟待得到相關部門的持續關注和及時解決。

1　煤礦巷道開拓快速掘進技術概述

1.1影響煤礦巷道快速掘進技術的因素

開拓煤礦巷道是頗具綜合性和復雜性的施工過程，對其施工進程和質量影響的因素有：

（1）來自地質環境因素的影響。這種影響是基礎性、原發性的，緣于其為快速掘進技術提供的操作平臺。包括地下煤巖的堅硬程度、周圍巖石的地理構造成分、地下地質的穩定程度和所含瓦斯氣體的含量等都會左右快速掘進技術的選取。優良的地質環境不僅會為快速掘進技術創造適宜的施工環境，而且會在很大程度上提速快速掘進的施工進度。諸如堅實的煤巖形成的頂板在快速掘進施工進程中會穩固設備施工，施工后略加永久支護便成為天然的安全防護設施。相反的，如果地質觀景因素不夠理想，無疑會為快速掘進技術的實施增加安全隱患和實施難度。如煤礦巷道拓展的路段的地質構造褶皺形態較多，一旦施工動土就會加大冒頂和坍塌的安全隱患，放緩快速掘進的工程進度［1］。

（2）來自工程施工工藝的制約。受傳統煤炭巷道開拓技術的影響，目前我國煤炭企業的巷道施工的整體水平依舊處于世界行業中下游水平。相關技術統計指出，用于煤礦巷道開拓初期的支護設施的建造時間要占總工程的八成，即便在施工過程中采取的錨梁網等彌補簡化工藝措施，仍然很難達與快速掘進技術的步伐達成一致［2］。同時，一些對巖巷采取的快速掘進操作中，礦井的風化和老化現象嚴重壓縮了相關快速掘進設備的生命周期，割裂了掘進工序的完整性和連貫性。

（3）來自施工組織管理的影響。由于對煤礦巷道的快速掘進工程的開展，通常是個復雜性的組織行為，需要施工單位嚴格按照固定的工程規范和施工順序開展施工。一旦出現基于實現個體組織經濟利益最大化而違背施工規范的人為加快施工進度，減少必要勘測工序的操作時。便會打破既有的巷道掘進施工進度，造成用于快速掘進的后程物資不充足等問題的涌現。

1.2幾種常用煤礦開拓巷道快速掘進設備和技術比較

目前，在國內的煤炭行業施用于煤炭巷道快速掘進的設備大體上有三種，為了更加直觀對比這些媒體巷道開拓的快速掘進設備各自具備的特點。如下表1，分別從這些快速掘進設備的具體的操作方式，施用范圍和配套設備等方面依次列舉進行比較。

根據煤礦所需開拓巷道具體的應用地質環境和機械化程度，當下在煤礦開拓巷道過程中主要使用三種快速掘進技術，即全巖綜合性的掘進機生產線，挖斗式的耙矸機生產線和鑿巖臺車式的生產線，相關數據現實目前在我國的煤礦開拓巷道快速掘進的實際操作過程中，前兩者的應用比重已經達到了九成，它們具體的適用范圍和自身具有的優缺點比較如下表2：

表1　目前主要使用的煤巷快速掘進設備比較

1.3實現煤礦巷道開拓快速掘進的技術保障

首先，快速掘進技術需要保障采掘間的動態平衡。務必保證由快速掘進技術開采的煤礦巷道量可以同回采工作面實現動態的平衡。這樣做不僅是保障煤礦巷道開采活動可以持續正常運行的前提，也是維護快速掘進技術可以安全實施的基礎環節之一［3］。其次，選擇與快速掘進技術相匹配的煤炭巷道掘進設備。掘錨機械一體化研發和實踐進程的加速，成就了快速掘進設備機械自動化的今天。為此，要選取煤炭巷道的快速掘進技術的前期準備就是要準備好可以應用這項技術的相關機械設備。再次，需要相關施工工藝水平的相應提高。在開采煤炭巷道的快速掘進技術推進過程中，施工工藝要保持正規的循環與更新中。并在保持快速掘進采掘平衡的前提下，加強各工序之間的橫向銜接和設備的機械化更新。

2　煤礦巷道開拓實施快速掘進技術中存在的問題

2.1開拓煤巷的快速掘進前期準備不足

一方面，是參與開拓煤巷的快速掘進施工的工作人員的自身素養與崗位要求不夠匹配。體現傳統的煤礦掘進巷道的施工方式對多數工作人員影響還較大。面對多線作業和工序平行開展的快速掘進技術，顯得有些無所適從，很難在短時期內達到工作崗位所要求的專業水平和業務能力。使得部分工作人員的低效作業和失誤作業情況頻發，影響快速掘進技術的實施進程。另一方面，由于對開拓煤巷的快速掘進施工重視程度不夠或者為了壓縮工期，在掘進項目開展初期對技術施工的相關預案準備不夠科學完備，以致對快速掘進技術發揮的相關制約因素和客觀地質環境考慮不夠周全。一旦有突發的情況出現，就會導致整個快速掘進施工項目的停滯不前。

2.2對煤巷開拓快速掘進施工質量重視不夠

表現在部分的施工方為了壓縮用于煤巷開拓的快速掘進的施工成本，在施工進度與工程質量的博弈上，孤注一擲的傾向縮短快速掘進的工期。而縮短快速掘進工期的直接表現就是對正在進行開拓的煤礦巷道掘進質量不能如期細致的驗收核對。同時會疏于對煤巷快速掘進所要求與之配備的施工工藝和掘進設備的升級工作，這就使得快速掘進的施工工序間不能夠得到良好的銜接。隨著煤巷快速掘進施工的推進，諸多猶如掘進機施工效率下降等問題就會陸續出現。

3　提高煤礦巷道快速掘進技術水平的對策

3.1做好煤巷快速掘進技術施工前的準備工作

首先，要做好對要施工的煤礦巷道的地質情況勘測。著重對地質構造、圍巖的應力分布幾方面的全方位勘測，依據勘測的具體結果選擇快速掘進的技術施工方案。并對可能存在安全隱患和技術難點的環節著重關注，可以考慮邀請相關專業人士依據煤炭巷道的實際特點對相關的快速掘進技術和設備進行升級。對實施快速掘進過程中可能發生的安全風險做出相應的風險應對預案，以便在危險情況出現時可以第一時間作出反應。

其次，要制定完備的煤礦巷道快速掘進的施工規劃。由于煤炭巷道的快速掘進施工通常都是多線工作同時開展的平行施工，這在一定程度上加大了對快速掘進整體施工進度的掌控的難度。為此，在制定施工規劃時就要將這種情況考慮其中，依據要開拓煤礦巷道的斷面和快速掘進施工人員的配備的實際情況，合理配置掘進循環圖表和工序時間人力分配。確?？焖倬蜻M技術在作業過程中，不會因為自身工序運作交叉混亂的原因而影響施工進度和掘進的效果。

再次，要在煤炭巷道項目的快速掘進施工前，規劃和處理好相關平行工序作業的關系?？焖倬蜻M技術較之傳統的煤礦采掘技術最顯著的優勢就是，可以最大限度地發揮不同工序間平行作業所產生的協同效應［4］。因此，要在保證正循環掘進作業的前提基礎下，在快速掘進的施工過程總要更為科學的多布置工序平行施工。以期達到更為合理的利用不同快速掘進工序循環間的時間差，使巷道的掘進質量能夠不會損失。

3.2提高煤巷快速掘進施工質量的管理

首先，要著力提高快速掘進設備的機電一體化水平。特別對參與快速掘進施工的掘進機要實現對包括切割斷面尺寸和液態油壓自我掌控等方面在內的一體化自動控制，這樣不僅會提速煤巷快速掘進的作業速度，節約由于設備循環輪休所造成的剛性成本消耗。而且在一定層面上也是對快速掘進機工作性能的再次提升，使其能夠長期有效地適應快速掘進的工作強度。

其次，要強化對煤巷快速掘進的工程質量管理。一方面，要狠抓煤巷快速掘進的現場施工的質量管理。對參與煤巷快速掘進的施工人員要開展多種形式的專業知識和生產安全方面的培訓，通過向其準確傳達快速掘進項目所要求的施工質量和安全規范，約束其嚴格遵循相關作業程序。同時，可以考慮根據施工人員的具體崗位和所處掘進施工的工序，來落實快速細化到個人的掘進工程質量責任制。在增強工序循環效率的同時，督促其高質量的完成工序質量自檢任務。另一方面，設立專門的煤巷快速掘進施工質量監管機構，嚴格按照提高正循環完成效率的原則，開展對正在進行和業已完成的巷道掘進施工質量的驗收和審查。及時叫停和責令調整不合理的工序和施工設備［5］。

再次，在煤巷快速掘進項目的竣工驗收階段，不僅要對所挖掘煤礦巷道的施工質量按照施工合同所規定的相關指標和標準進行嚴格的核定和審查。還要對實施煤巷巷道快速掘進技術的投入和產出部分進行分析和比對。對于施工效率和工程質量較低的關節，在日后的快速掘進施工作業中要進行調整。

4　結語

隨著快速掘進技術在具體煤礦開拓巷道的實際施工作業的普遍使用，在很大程度上改觀了煤炭行業的煤礦資源整體開采效率和一度緊張的能源供應局面。在推動煤炭行業內部結構技術調整的同時，也提高的清潔能源的開發使用效率。但在快速掘進技術的推廣和改良的過程中，在現階段存在的諸多問題也是不容忽視的。唯有將煤礦的快速掘進技術改革與推廣工作納入到正在進行的煤炭行業內部的行業轉型改革規劃大局之中，并采取有力度的解決措施粉碎現實阻礙，才能促進煤礦行業的良性有序發展。

［1］吳信友，汪金軍.淺議煤礦巷道掘進的影響因素以及應對技術措施［J］.煤礦天地，2007（7）：109-113.

［2］楊琳，李躍平.快速掘進技術在煤礦施工中的應用研究［J］.河南科技，2014（4）：161-162.

［3］王義勇.淺談幾種井巷常用快速掘進方式的優劣［J］.河南科技，2013（9）：165-167.

［4］程敏，范志勝.論巷道快速掘進的影響因素及其技術措施［J］.現代商貿工業，2010（7）：292-293.

［5］宋丹，張運森，王鍇，張國良.淺談我國煤巷快速掘進設備的現狀與發展對策［J］.煤礦機電，2013（1）：101-103.

李紅勛（1973—），男，河南平頂山人，助理工程師，從事煤礦開拓掘進工作，現任職于平頂山天安煤業股份有限公司二礦開拓區區長。