煤礦掘進技術及安全管理

趙克剛 李常厚 褚夫龍

摘 要：煤礦井下掘進作業過程是煤礦采煤生產的重要工序，巷道掘進工藝的運用將大規模機械化采煤變為現實。在煤礦井下巷道掘進施工中，一定要搞好安全生產組織管理，防止各類生產事故的出現。筆者就煤礦巷道掘進施工工藝及掘進作業安全管理展開深入研討。

關鍵詞：煤礦掘進；技術；安全；管理

中圖分類號：TD327 文獻標識碼：A

運用現代化機械掘進工藝，是完成煤巷快速施工的必要手段。故欲滿足煤巷施工作業面快速拓展的需求，就必然離不開現代化綜掘工藝的實施，在具備一定規模和實力的礦井進行掘錨聯合作業，并且恰當利用連續式采煤設備，達到煤巷施工的快速掘進過程。

一、綜掘采煤工藝的適用條件

煤巷施工的現代化機械掘進工藝，其所利用的機械有掘進裝備、轉運裝備、傳送裝備等，而且它是由多功能組成的協作型配套工藝，在礦井內依托掘進機開挖的巷道中，實施勘測定位、開鑿、倒煤、鼓風、洗塵、工料輸送、圍巖支護、通水、通電、抽水機械等設施聯合運用，構建成一套高工效、密切配合、連續穩定性、功能齊全的掘進體系，能夠完成巷道開鑿、轉運、輸送、圍巖支護等機械化施工過程，進而加大掘進效率并提高工程效益。

優質高效采煤礦井是煤礦生產效率提高的必要條件，具體技術指標包含以下幾項內容：

1 重點利用高功率、強安全性長壁聯合采煤生產工藝，加大作業面單產量，縮小回采面積，優化巷道結構設置，縮短生產流程，達到高效連續化作業；

2 廣泛運用煤巷聯合機械化開鑿工藝，提高煤巷施工效率，從而滿足高產高效作業面加快推進的目標要求；

3 實施礦井巷道布局的科學設置、煤巷圍巖支護的合理操作，完善煤井提升及轉運機制，拓展采煤面（作業盤區）面積，加大作業面延伸距離，增加煤巷道內的施工斷面，從而達到聯合采煤作業面的穩定、安全生產；

4 創新和優化巷道錨桿支護結構，妥善處理好遠距離、大截面煤井巷道安全支護問題，有助于達到優質高效，作業面穩定，高效生產。

二、快速掘進開鑿工藝的應用特點

現代機械化煤巷快速掘進開鑿工藝的廣泛采用，其明顯加快了礦井建設速度并提高了施工質量，在其技術水平持續提高、發展的進程中，亦為煤炭企業贏得了豐碩的經濟收益及廣泛的社會效益。欲構建完整的以連續化機械采煤裝備、采煤工藝及流程為基本構架的施工系統，在施工機械方面，需運用性能優異的煤巷掘進配套設備，且將輔屬設備給予整合，給加速掘進作業創造條件。在擬定掘進施工過程的現場作業程序時，應利用項目管理方案激發施工現場作業人員的積極性、創造性。在現場掘進作業過程中，依托掘進設備包機負責制及程序化四班交替輪回制度等機制，深入發掘聯合機械采煤設備及操作者的智慧，進而增強勞動生產率，減低施工周期。在進行現場開掘作業時，要特別重視以下幾方面內容。

1 施工機械的選用

掘進設備效率的高低決定于掘進機械對作業狀況和環境是否配套，利用性能穩定，工作效率極高，人工操作、檢查維修過程便捷的掘進設備（比如本次施工中選用的聯合掘進設備等）能夠大幅度增強設備穩定性。

在具備條件的煤礦巷道中，適合選用綜合式采煤裝備。綜合式采煤裝備是最先進的巷道掘進機械，匹配的拉煤車、錨桿鉆孔機、裝載機、轉運粉碎機械等先進性裝備，能夠恰當地應用到煤巷開鑿，其具備高速度、低工程量、生產率高，工序簡便，穩定可靠，運用便捷的特點。

2 施工程序

3 開鑿施工過程依照方案正常交替作業：

①輪換班時實施質量核查；

②拉伸皮帶；

③切煤運煤；

④現場圍巖支護；

⑤撤回掘進設備，支撐錨桿；

⑥整理作業面按規程實施，各班第2次循回由③起始，③④⑤各循回5遍，維修班在進行到⑤時維修施工設備。

三、實現煤巷加速掘進的方法

1 采用性能優越的掘進設備強化設備穩定性

巷道掘進機是實施煤巷快速施工的主要設備。煤巷開鑿效率及其工程效益的增強決定于運用符合作業狀況及環境的掘進設備。掘進機械的施工目標是巷道煤巖及井下礦物，而且作業時振動效應劇烈，井下作業條件惡劣，故應依照施工條件具體確定施工方案，以便使掘進機械維持穩定連續性作業。依托設備的引入和國產化進程，我國巷道掘進設備的國產化水平及應用已產生了新的飛躍，形成了我國掘進施工工藝的獨特發展模式。我國自行制造掘進設備在液壓傳送、電氣配套、結構部件的運用中，一定要仔細篩選，嚴格控制質量。對一些本國產品質量不達標的主要元器件，要優先采用技術發達國家生產的產品。在齒輪嚙合機構及設備連接機構方面，盡可能排除串聯模式，運用相對獨立的結構元件。在合適的部位以鑲嵌式組合取代螺栓連接組合，利用模塊結合形式，不但能夠精簡結構，有助于設備的拆卸維修，又能大幅度增強設備穩定性。最終實現設備安全性高，作業效率高，作業、撿修便捷，操作安全穩定的效果。

2 加強錨桿支護過程，創新運輸模式，增強設備整體配套水平

井下巷道掘進作業工效低、機械功能沒有得到完整發揮，其在實際情況下與設備配套效果差、配套不平衡有很大關系。巷道開鑿裝置中的相關配套方式繁雜，其中有圍巖支護、煤炭轉載、輸送、送電、通水、布風、洗塵等工序，欲增強煤巷開鑿效率、完整展示機械化功能，一定要增強設備整體配套效果，促使其更加完善。尤其是圍巖支護及轉運負荷重，消耗時間長，務必處理好此兩個主要工序，方可實現掘進機械的作用。

3 運用高科技測控技術，實現機電一體化操作

第一，將掘進設備作業改為自動化模式，其內容有開鑿方位控制、動力電機功率自行調整、掘進截面面積控制等；第二是完成掘進設備狀態監測和故障判定，其內容有外輸電壓控制、電機載荷與電機溫度、油壓系統油路壓力、油液溫度及環境污染等監測過程。依托利用先進測控工藝，對掘進設備的狀態監測、問題評估及遠距離控制裝置實施創新和優化，達到機電聯合整體運作模式，能夠最有效地增強掘進設備的作業效果，大力促進巷道掘進工藝的優化和創新。

4 適時運用掘錨設備實現掘錨一體化作業

在懸臂式掘進機體上設置液壓錨桿鉆機的施工技術，因為在掘進設備上設置錨桿，使其機體體積增大，再有，在使用W型鋼帶時要進行定位鉆眼，操作繁瑣，現今時期沒有實現普及應用，尚需進行再度完善過程。利用掘進設備作業，依托其單套錨桿機實施鉆裝錨桿，完成不了掘進與支護兩過程的同時操作。掘錨設備的成功運用，有效克服掘進作業面長久沒能消除的掘進與支護過程平行操作難題，是將煤巷快速開鑿工藝的又一次大幅度升級，給快速掘進施工創造了優越的條件。

四、如何加強煤礦掘進安全管理

在快速掘進過程中應充分重視下列環節的安全管理工作。

1 頂板

認真做好錨網、架棚臨時支護的安全管理，嚴格執行動態敲幫問頂制度，并嚴禁空頂作業。鋼帶、托盤原則上必須緊貼煤巖面。若錨桿處局部突然凹陷，可以用正規木墊塊墊實。錨桿安裝要做到構件齊全，安裝牢固，托盤緊貼壁面，未接觸部位必須楔緊。

2 通風

選擇工作面需風量為368m3/min，局扇全程風壓為H=5924Pa，巷道掘進時，選三臺2BKJ-No6.3/60局扇，一臺使用，兩臺備用，配套風筒直徑800mm，10m/節。2BKJ-No6.3/60局扇單機運轉時所提供的風量滿足工作面需風量，因此工作面采用單機運轉，當工作面溫度高、瓦斯涌出量大或是異常時，及時開啟雙機。

3 放炮及安全措施

爆破嚴格執行“一炮三檢”、“一炮三泥”、“三人聯鎖放炮制”和“人、牌、網”三警戒制度，警戒距離直硐不小于100m，彎硐不小于75m。爆破前必須將迎頭瓦斯便攜儀和探頭向后挪移至安全地點，炮后恢復工作時，再將其移至規定位置；放炮前將綜掘機須退后7m后利用大板、皮帶加以可靠保護。

結語

煤礦開采作為一項危險、復雜性工作，受到多方面因素的影響，存在很多安全隱患，不利于煤礦企業可持續發展。因此，企業管理者要樹立安全理念，并將其滲透到煤礦掘進工作的每一個環節中，采取有效措施，不斷的探索和總結，爭取做到掘進技術與安全管理的同步實現。

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