高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進工藝及其應用分析

張 兵

(山西陽煤五礦，山西 陽泉 045209)

引 言

高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進是一項集多種工藝于一體的綜合性工藝，掘進的工藝和速度不僅僅和現代化的生產工藝有著非常密切的關系，并且同整體工作過程中的生產工藝都緊密地聯系在一起，最終都會對煤礦采掘地工作產生影響。隨著中國煤礦開采機械化程度的提高，出現了一系列采掘不平衡甚至是采掘事故的發生。本文以某煤礦集團的掘進工作面為研究的對象，并結合現場的觀測和施工的實踐等措施，對工序進行更好地優化和參考，從而達到更好地節省工序時間和提高掘進速度的目的，希望能夠為我國高瓦斯突出礦井巷快速掘進工藝提供更好的參考性意見和建議。

1 煤巷掘進的現狀概況

以盤區大巷的某個掘進區域為例，該煤層的平均厚度為6.13 m，以1.11 m的平均厚度作為直接的泥巖頂部，之后再以2 m的平均厚度沙質泥漿作為老頂，直接底的沙質泥漿的平均厚度為11.28 m。在兩條巷道的中間，一般都會采用在煤層進行底板掘進的方式來設置專業的聯絡橫穿。之后在分別采用煤層底板掘進的方式，每隔一段距離來設置一個橫穿。在掘進的過程中，主要由進風巷和回風巷兩個巷口組成。每個巷口大約有一個12°左右的傾斜角，平均的度數為6°。

在掘進的過程中會遇到諸多類型的問題，主要包括煤礦質量過于松軟而引起的鉆孔成孔率低的問題，也會產生因為地應力大或者瓦斯高而產生的諸多問題。如果稍有不注意就會產生掘進過程銜接緊張、掘進的速度不夠快、掘進整體技術水平較低、礦井的均衡性受到威脅等方面的影響，為此我們必須要采取有效的措施來進行掘進工藝和技術的提升，這樣才能使煤巷挖掘的速度得以最大限度的提升，最終提高礦井的挖掘效率[1]。

2 巷道掘進的主要作業方式和工藝流程

主要采用連續采煤機和配套的綜合化機械方式來更好地進行機械化煤礦掘進作業，之后再陸續采用高預緊力的螺紋鋼錨桿以及其他不同類型的方式來進行支護。一般都先采用專業公司制造的12CM27-11EYL型連續的采煤機來更好地完成切割煤塊和裝煤塊的工序，之后再采用PM2110C梭車來完成煤炭開采刀給料破碎機運輸的工序。給料破碎機再把已經破碎了的煤塊轉載到膠帶運輸機去運輸。

整體的工藝流程包括以下幾個步驟。第一，由交接班的工人進行安全檢查，以便更好地預防突發的狀況；第二，連采機進入刀預測指標的預測，之后再進入掘進的巷道進行切割，然后再把煤炭更好地裝入到梭車中，讓它們更好地進行運煤，之后再進入到切槽和采垛的輪流循環中；第三，將連采機調出轉移巷道進行工作，再通過讓錨桿機更好地進入已經被加工好的巷道中進行支護，隨后再進行敲幫支頂，之后再用錨桿機對臨時的支壁進行臨時的支護；第四，等到永久支護結束之后再利用鏟車來清理已經變碎的煤屑，最終進行自動驗收。

3 提高掘進工藝和速度的主要措施

3.1 采用雙預測工具和儀器進行預測

之前的預測通常是采用1臺預測儀器配合配套鉆桿的方式進行預測，每檢測一個數據需要的時間大概為5 min，而對預測眼進行施工需要的時間大約為1 min左右。如果在等到一個探眼檢測數據的過程中進行施工，完全可以再施工另外一個探眼，在施工完畢之后再采用另外一臺檢測儀器進行數據檢測，整體施工的過程中使得預測的時間大幅度的減少。此時如果在預測的過程中能夠采用兩臺預測鉆荷預測儀器同時進行的話，整體預測的時間就會縮短一半，甚至預測的更快。在施工一個預測眼加一個探眼的基礎上，如果能夠再多施工一個探眼，那么整體時間可以縮短0.5 h左右。因此預測一臺鉆需要的時間大約為7 h，而預測兩臺鉆的時間就能夠有效縮短一半。

3.2 根據實際情況調整幫錨桿的數據

在整個掘進施工的過程中，錨桿的支護過程耗費的時間往往最長，這會大大地延長整體掘進的速度。因此在現場進行支護的過程中，主要的步驟包括以下幾點。第一，在對資料進行分析的基礎上對整體操作的過程進行全面分析，之后再通過對錨桿進行支護而全面地對數值進行模擬；第二，在對煤巷道的最下方進行破碎時要記得帶上一根幫錨桿，之后再在滯后60 m的距離處進行施工，最終對整體工程進行預應力的施工。注意將原先7 m左右的滯后距離升級為60 m。最后，注意在后續作業循環的空隙時間進行平行打補。最終計算下來，在每個循環中平均節省下來的時間可以達到1 h左右[2]。

3.3 在不同的工序間更好地實現平行作業

在實際的施工過程中會包含很多的施工環節，在對物料進行交接和對現場安全環節進行檢查的過程中，我們可以采用分工平行作業的方法進行施工，這樣能夠更好地縮短大約10 min左右的交班時間。在對煤炭進行加工的過程中，如果需要進行吊掛和拖拽電纜的工作時，可以選擇與支護施工進行平行施工的方式，這樣整體施工的過程中最終可以節省大約20 min的時間。如果想要節省施工的時間和提高施工的效率，可以提前通過調整機械的方法進行施工，能夠取得好的效果。

3.4 盡量讓工序和時間變得標準化

即使是在相同的條件下，整個循環作用中班組消耗的時間也是有著一定的差異，造成這一現象的根本原因是工人在操作的過程中所采用的方法具有一定的差異。因此，在實際施工的過程中，一定要利用各種類型的工業和工程現場管理方式對掘進中的各個工序進行合理的規劃和全面的觀測分析，并更好地運用各種分析方法進行全面的研究。在施工的過程中，對工序中所消耗的時間進行標準化的制定是非常重要的一個環節，但是在指定的過程中我們也要充分考慮工人心理和生理上面的諸多因素。期間采用的公式為：標準時間=觀測時間×評定系數×(1+放寬率)。在操作的過程中，先對時間進行全方位標準化的指定，之后再通過對工人進行標準化的培訓來提高他們的工作效率。這樣一系列的措施得以改進之后，整個工序的操作時間和平行作業的時間程度都得到了很大程度的改善，作業的循環數量也得以增多，最終效率也得以很大程度的提高。改進后循環作業圖，如圖1所示。

圖1 改進后循環作業圖

4 結語

在高瓦斯突出礦井施工的整個過程中，如果采用雙預測工具進行儀器預測、調整幫錨桿數據、不同的工序之間更好地實現平行作業和盡量讓整體工序施工的時間變得標準化等施工的方法，就能夠使得整體的施工效率變得更高，更快地實現高效煤炭的快速掘進。相信隨著科學技術的發展，高瓦斯突出礦井煤巷道的掘進工藝技術會有更大的突破，最終都能夠取得更好的效果。