煤礦巷道快速掘進中支護工藝研究

趙鵬

摘要：相較于煤礦硬巖巷道支護，煤礦軟巖巷道掘進支護難度明顯更高，由此對煤礦相關施工提出了尤為嚴苛的要求。煤礦軟巖巷道是煤礦生產開采中時常要面對的一大重要問題。因煤礦軟巖巷道所處地質環境十分復雜，其掘進支護技術很大程度上影響著煤礦生產開采的順利進行。隨著近年來煤礦開采深度的不斷加深，煤礦軟巖巷道亦越來越多。現階段，因煤礦軟巖巷道掘進支護不利使眾多煤礦企業遭受了極大的人身財產損失，導致煤礦生產開采面臨無法發展的困境。由此可見，對煤礦軟巖巷道掘進支護技術開展研究，有著十分重要的現實意義。

關鍵詞：巷道；快速掘進；方法

我國煤巷常見種快速掘進技術，逐一分析其工作原理、應用局限及發展前景，最后研究探討了影響煤巷快速掘進的制約因素，并提出針對性解決措施。

引言

一、煤巷快速掘進技術發展現狀

（一）連續采煤機與獨立錨桿鉆車配套進行多巷掘進

在此工藝中，掘進作業主要靠采煤機完成，支護作業主要由錨桿鉆車完成，兩者不斷交替施工掘進巷道。在實施掘進作業時，采煤機把初始巷道掘進任務完成后，為使采煤機連續作用，采煤機需向下一巷道轉移繼續掘進，這時，所用錨桿鉆車應進入初始巷道實施支護。由于該工藝需采煤機與錨桿鉆車交替施工，因此存在一定局限性：①掘進巷道應為多巷道；②需在巷道間反復調動采煤機，必然會影響采煤機實際工作效率；③采煤機截深以及支護頂板穩定性兩者都會限制此工藝，該工藝適用面窄；④巷道多，需投資成本高，難維護。

（二）掘錨機組掘進工藝

將采煤機與錨桿鉆機組裝成一體，組成掘錨機組，這樣，僅用一臺設備就能獨立完成采掘工作。該工藝實現了掘進和支護的一體化，可以單巷連續快速掘進，加上落煤、裝煤及支護的同時推進，較大提高了掘進速度。但這種工藝也有其局限性：①機組結構復雜、組裝困難、程序繁瑣、價格昂貴；②機組隔振效果差，對于較硬煤層，當落煤產生較大振動時，其錨桿鉆機的支護效果將受到較大影響；③掘進時頂板與上層煤巖之間要保持1.6m～2m的距離，因此，該工藝對頂板的穩定性提出了更高要求。

二、煤礦軟巖巷道掘進支護技術

（一）煤礦軟巖巷道支護技術

在煤礦軟巖巷道掘進支護施工期間，一般施工過程可劃分成初次支護、二次支護及地板支護管理，務必要切實依據支護施工標準開展操作，對巖層受力因素開展全面系統分析，依托提升巖層強度、承載能力，增強支護結構穩定性，為巷道強度提供切實保障。現階段，煤礦巷道掘進支護施工大多選取的支護技術包括有錨網噴支護技術、錨桿聯合支護技術。其中，錨網噴支護技術在施工期間可與圍巖開展密切相連，進一步防止圍巖引發潮解、風化情況，且有助于提升圍巖強度；與此同時，噴網中的鋼筋網可促使噴網獲取極佳的柔韌性，新一步防止圍巖出現多處裂縫，確保巖體整體性；此外，實踐應用中的U型鋼錨網噴聯合支護技術、砌碹技術，具備高緊密性、及時有效等特征。錨注支護技術大多應用于已挖掘完畢的圍巖開展噴漿封閉處理，防止圍巖出現變形、風化，通過將注漿錨桿注入圍巖中，開展注漿加固施工，可實現對圍巖結構的轉變，進一步提升圍巖抗壓強度、承載能力。在煤礦軟巖巷道掘進施工過程中，一般會結合巷道巖層實際情況開展針對的支護系統布置，就好比，高應力軟巖巷道可選取強力錨桿組合支護系統，低強度高膨脹性軟巖可選取錨噴支護結合混凝土整體碹符合支護系統，易破碎軟巖可選取錨注一體化支護系統等，煤礦軟巖巷道中，各巷道分段可設置不同的支護體系。

（二）不斷優化施工方法與施工工藝

多年來煤礦安全生產的實踐證明：每一個煤炭企業僅靠較為完善的“常規”的施工工藝是不能提高掘進速度的，煤礦企業只有依據自身礦區的實際狀況，大力運用科學技術不斷創新改革，逐步優化施工方法與施工工藝，才能更好的推進巷道的掘進速度，譬如中深孔爆破，深孔爆破等相關技術的創新，大力推行巖巷“噴、錨、噴”施工工藝等措施優化施工工。

（三）大斷面煤巷下連續采煤機的高效掘進

在掘進大斷面煤巷時，應用最多的掘進技術為連續采煤機快速掘進。由于連續采煤機可實現自身獨立采掘、裝載煤炭，并且可同時推進掘進作業與支護作業，其實際掘進效率與其他掘進方式相比相對較高，借助它可有效提高煤巷綜掘能力。在掘進巷道的過程中，鉆車與采煤機可交錯施工，當利用采煤機采掘與裝運煤炭時，可用鉆車來支護回風巷中的巷道頂板；當采煤機進行完一次采掘后，應讓鉆車與采煤機進行位置互換，使兩者平行施工。應用該技術采煤巖必須滿足相關要求，并且所掘進工作面應為多巷道。

（四）掘錨機組一體化掘進技術

掘錨機組一體化掘進技術是一種新型技術，主要依托于連續采煤機或者是懸臂式掘進機，在兩者之上組合支護設備，實現了掘進與支護的同時進行。目前常用的新型機組有兩種：一種是以連續采煤機為基礎的掘錨機組；另一種是懸臂式掘進機機載錨桿機的掘錨機。對以連續采煤機為基礎的掘錨機組來說，目前國內應用最為廣泛的機組主要有兩種型號，一是ABM20型掘錨機組，它實現了掘錨的同時工作，即煤炭的截割和頂板的支護基本是同時進行的，截割部和輸送部先向前移動，同時，錨桿機向頂板打眼進行錨桿的安裝完成支護工作；二是12CM15-15DDVG型掘錨機組，在這種機組的作業過程中，先進行掘進作業，待留出一定空間后，錨桿鉆機進行支護。懸臂式掘進機機載錨桿鉆機掘進工藝是由我國主導研發的，由于傳統工藝在巷道掘進作業進行時，掘進作業與支護作業之間無法實現順暢的相互促進，特別是在錨桿支護得到普遍應用之后，支護作業相比于掘進作業的比重大幅增加，大大激化了兩者之間的沖突。因此，為解決這一沖突，國內研究人員在多次試驗之后，制造出了同AM-50和S100型兩種掘進機配套作業吻合程度相對較好的機載鉆機，但由于錨桿鉆機配置工藝的復雜性和局限性，該工藝還有很大的改進空間。

結語

綜上，巷道掘進生產對煤礦企業是一項復雜的系統工程，其掘進速度與礦區地質構造、掘進設備、施工工藝、施工組織管理以及員工的整體素質有關，煤礦采掘企業要想提高巷道的掘進速度，必須大力應用超前地質探測技術、不斷對掘進設備進行革新、大力優化施工方法和施工工藝，同時加強勞動組織管理與施工組織管理，充分調動職工的工作熱情，才能使巖巷的快速掘進水平不斷推進，解決我國經濟的快速增長對煤炭大力需求。

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