煤礦巷道快速掘進及高效支護技術探討

賈曉鑫

摘要：巷道是實現井工開采的重要通道。隨著采煤工藝的發展，工作面的推進速度越來越快，煤礦的產量也越來越高，與此同時采掘接替緊張的問題越來越突出。因此，實現煤礦巷道的快速掘進對于保證煤礦的高產高效具有重要意義。本文結合煤礦生產實際，分析了制約煤礦巷道快速掘進的主要因素，并討論了相關的解決方案，指出高效的支護技術是實現煤礦快速掘進的重要途徑，可以為煤礦工程師提供參考借鑒。

關鍵詞：煤礦;巷道;掘進;支護

1 引言

煤炭是我國的主要能源，目前在我國一次能源中占著主體地位。保證煤炭資源的穩定生產，對于我國經濟的平穩運行是必要的。由于我國的煤炭資源埋深相對較深，目前多以井工開采為主。在井工開采時，巷道是實現煤礦開采的重要通道，起著運輸通風的作用。隨著采煤機械設備的發展，煤礦開采的效率越來越高，礦井的單產越來越大。由于工作面的推進速度快，這就要求掘進的速度要快。由于各種原因的限制，我國大部分煤礦都存在著采掘緊張的問題。提高煤礦巷道的掘進速度是緩解采掘緊張問題的主要途徑。在掘進過程中，不僅地質因素對掘進速度有影響，而且支護技術對掘進速度也有影響。對于地質條件影響，在設計時要盡量避免[1-2]。因此，在實際生產過程中，支護技術是影響煤礦巷道快速掘進的主要因素。本文首先介紹了影響巷道的掘進速度的因素，然后分析了實現巷道快速掘進的方法。

2 煤礦巷道掘進速度影響因素分析

2.1 地質構造因素

在一些地質構造復雜區域，例如大量褶皺、斷層或火成巖侵入體等，不僅增加了掘進的難度，而且容易引發煤礦安全事故。這些因素具體的有幾個方面，煤巖硬度、褶曲構造、圍巖節理、瓦斯量、頂板和底板的穩定性、涌水量標準等。隨著煤礦開采深度的增加，煤礦巷道的瓦斯涌出量增大，這對于巷道的掘進是十分不利的。瓦斯涌出量的增加不僅會導致風流中瓦斯超限，而且更為嚴重的會引起煤與瓦斯突出事故。因此，在巷道掘進時，必須時刻關注著巷道內瓦斯濃度、涌水量以及頂板的完整性情況。

2.2 掘進設備因素

煤礦巷道的掘進是通過機械設備來完成的，先進的掘進設備有助于巷道的快速掘進。相比較西方發達國家而言，我國在重型掘進設備方面的技術還是比較落后，主要體現在設備的自動化程度、集成化程度以及設備的可靠性。我國國產的掘進設備在掘進時設備故障率較高，對切割巖石所用的刀具磨損嚴重，嚴重的影響了煤礦生產的掘進速度。主要是由于我國煤礦設備生產企業，還未掌握一些掘進設備的核心技術，導致在煤礦井下打眼、噴漿還未完全實現自動化。

由于掘進設備的落后，導致新型的支護工藝無法與掘進設備進行配套。我國大多數煤礦企業目前采用的支護形式主要是復合支護或U型棚型支護。這種支護方式運輸、通風以及安裝方便，支護的強度也很高，但是在施工時難度大，很難適用于地質構造復雜區域。

2.3 施工組織管理因素

為了實現煤礦企業的利益最大化，許多企業在進行巷道施工時，忽略了科學施工以及許多重要的規范以及規定。制定的許多規范文件以及質量監督文件，在施工監管過程中很難發揮有效地作用。這就導致了在巷道掘進過程中，實施過程無法有效地按照工程計劃來實行，對煤礦的安全生產產生了一定的不良影響。此外，一些煤礦企業工作人員還沒有完全掌握煤礦巷道的掘進新技術、新工藝和掘進設備的性能情況，這些因素也對掘進速度產生了不良影響。

3 提高煤礦巷道掘進速度的方法

3.1 加強煤礦地質勘探

對巷道掘進區域采用先進的探測技術對地質構造進行全面的勘探，從而制定合理科學的施工方案。目前，煤礦常用的地質勘測技術方法有鉆探法、物探法以及巷探法。在進行地質勘探時，應該結合礦井的實際情況選擇合適的勘探方法。勘探的主要內容為掘進頭前方的地質構造、水文地質情況以及巖層的巖性等重要信息。勘探獲得的信息對巷道的安全快速掘進具有重大幫助，可以預防誤揭煤層、預防煤與瓦斯突出以及突水事故的發生。因此，加強地質勘探是加快巷道掘進速度的必要方法。

3.2 采用先進的掘進設備

在煤礦開采過程中，煤礦企業使用最多的設備是掘進機。掘進是煤礦生產連續的保證，因此煤礦企業要根據自身的地質條件和工作環境選擇合適的掘進機。為了保證掘進機的長期連續穩定的工作，對掘進機要采取相應的維護和保養措施。煤礦企業應該立足長遠，根據礦區的實際經濟狀況，引進先進的掘進設備并進行自主研發。在現有設備的基礎上，改進出滿足支護、掘進并行作業的優質施工設備，進而全面提升煤礦施工開采設備的性能水平。在掘進時，要不斷的優化掘進和支護的工藝，只有這樣才能不斷的提高掘進的速度，此外還應該學習和引進新技術新方法， 促進煤礦巷道掘進速度的提升。 例如在施工過程中推行“噴、錨、噴”工藝等。

3.3 采用中深孔爆破技術

目前，爆破技術是巖巷掘進的重要方法，主要是通過打眼放炮的方法使巖石崩落進行掘進。煤礦企業應該根據地質狀況的不同，對爆破工藝的參數進行研究，選擇合適的孔深、裝藥結構等。在爆破工藝中，眼深、應用掏槽方式、裝藥形式和炮眼角度等均影響爆破效果。 采用中深孔爆破技術能有效地提升掘進的速度、提高一次巖石掘進量、降低打眼的工作時間以及優化了裝巖時間。因此，中孔爆破技術是一種可以推廣的巖巷快速掘進技術。

3.4 加強施工組織管理

在巷道掘進施工過程中，掘進工作面的工人較多。如果不能有效地進行組織管理，將嚴重的影響掘進作業。所以，煤礦企業應該針對掘進工藝，制定合理的工序，安排合適的人員。這樣不僅能提高掘進的速度，還能保證工人的生命安全。最有效的方法是進行平行作業，多個工序之間交叉進行，例如支護和掘進同時進行，裝巖與鑿巖同進行。合理選擇循環實踐方式，包括依據施工技術、設備和管理水平對各工序的施工時間、潛在能力仔細分析和預留計算。

4 高效支護技術的探討

安全有效的巷道支護是保證煤礦高產高效的關鍵技術。目前，對于大巷等服務年限較長的巷道，大多數采用的是錨網+鋼筋梯+錨索的錨桿聯合支護形式。而對于服務年限較短的回采巷道，大多采用錨桿支護。錨桿支護具有支護簡單、效率高、成本低的優點，已經為廣大煤礦企業所關注。錨桿支護的應用，將大幅度提高了回采巷道的掘進速度，特別是掘錨一體機的出現（如圖1所示），更為巷道的快速掘進提供了便利。巷道錨桿支護技術在煤巷支護領域取得了較好的效果和實際應用。

目前錨桿參數的選取大多是依據經驗得出來的，主要是以工程類比、巷道動態觀察等方法，并對支護的頂板進行監測，根據監測情況來調整后續支護的參數，從而使巷道的支護效果達到最佳狀態。工程實踐中，及時發現各種弱面和軟弱薄夾層的存在，并采取相應的針對性加強支護措施是預防發生頂板事故的有效方法。

5 小結

采掘緊張依然是煤礦高產高效的障礙，隨著采煤技術的革新，這種問題將變得更加突出。如何提高煤礦的掘進速度，依然是煤礦企業所要關注的問題。地質構造、掘進設備以及組織管理等因素對巷道的掘進產生著不可忽視的影響，如何協調這些因素的影響是個重要的課題。在未來發展中，要大力推廣錨桿支護技術，采用掘錨一體機來進行巷道掘進將能有效的提高巷道的掘進速度。引進發達國家先進掘進設備和支護技術，保證施工環境安全而有序進行，進而提高經濟效益，解決我國國民經濟快速增長對煤炭的需求。

參考文獻：

[1]張峰.淺議影響煤礦巷道快速掘進的因素[J].居舍，2018 （32）：185.

[2]劉超.煤礦巷道快速掘進工藝與其裝備的發展[J].南方農機，2018（14）：245+248.