煤礦巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)研究

李志剛

（寧夏寶豐能源集團(tuán)有限公司四股泉煤礦，寧夏 銀川 751100）

1 巖體破裂技術(shù)

巖巷開口周圍爆炸引起的巖體破壞，破裂類型可以分為三類:①由于壓裂造成的損壞;②利用不連續(xù)性和剪切的結(jié)構(gòu)損壞;③導(dǎo)致兩個不同巖石單元之間的分離或類似巖石類型之間的巖性邊界的巖性破壞。這一階段，角礫巖具有低Q 值，P 波速度和彈性模量。另一方面，在具有相對高得多的Q值，P 波速度和彈性模量的緊湊玄武巖中發(fā)現(xiàn)由于垂直和垂直關(guān)節(jié)以及過度爆裂。聯(lián)合方向?qū)r巷開挖過程中的超挖/破裂以及抽穗和臺階操作具有重要影響。垂直于巖巷方向作用力有利于形成良好的拉力并且平行于隧道前進(jìn)方向產(chǎn)生拉力。在煤礦的開發(fā)面進(jìn)行爆破時，爆破地層的傾斜方向可以很好地進(jìn)行，其中在上升的廊道中，與汲取廊道相比，拉力增加了11%。當(dāng)主要巷道垂直于隧道軸線時，可以拉動隧道中更長的圓形。然而，如果不連續(xù)性與V-Cut Hagan 中連接Vs 的頂點(diǎn)線平行，則可以在豎井中獲得更好的拉力。

2 邊界爆破技術(shù)

通常，在巖巷掘進(jìn)中使用兩種類型的邊界爆破:預(yù)裂開和光滑爆破。當(dāng)同時開挖兩個緊密間隔的帶電孔時，從兩個孔產(chǎn)生的應(yīng)力波在孔之間的平面處碰撞，并產(chǎn)生垂直于孔軸的二次拉應(yīng)力前沿，并有助于沿著連接孔的線延伸徑向裂縫。來自爆炸氣體的楔入作用有利于沿同一線延伸裂縫。此外，相鄰孔的延遲定時需要非常精確，使得應(yīng)力波應(yīng)該在中點(diǎn)處碰撞，并且可以減少孔之間斷裂的任意性。邊界爆破性能很大程度上取決于采掘面的性質(zhì)和方向。當(dāng)預(yù)裂結(jié)軸與預(yù)分裂軸成1-30°的角度時，采掘面取向會對預(yù)裂結(jié)果產(chǎn)生不利影響。在光滑噴砂中，輪廓孔和最近的生產(chǎn)孔之間的延遲間隔保持很高，以便在輪廓孔爆炸之前促進(jìn)材料在生產(chǎn)孔中的完全移動，使得輪廓孔中的氣體膨脹朝向開口發(fā)生。采用線鉆作為替代技術(shù)，沿著輪廓鉆出許多不帶孔的孔，間距是孔直徑的2-4 倍。一排空孔與最后一排帶電孔的距離保持為正常負(fù)荷的0.5-0.75 倍。在主爆破回合期間連接空孔并沿輪廓產(chǎn)生分離。

3 長孔掘進(jìn)技術(shù)

使用長孔掘進(jìn)技術(shù)(LHRB) 可以在95 天內(nèi)挖掘出一個123 米深的導(dǎo)向。與傳統(tǒng)的豎井下沉方法相比，這種技術(shù)的應(yīng)用節(jié)省了75%的時間60%的挖掘成本。傳統(tǒng)的沉井方法主要受天氣影響，工作空間有限和循環(huán)時間短。通過長孔提升掘進(jìn)技術(shù)挖掘直徑為3.0m，深度為130m 的先導(dǎo)調(diào)壓井。與傳統(tǒng)的軸下沉方法相比，這種快速且經(jīng)濟(jì)的軸挖掘技術(shù)僅在60 天內(nèi)完成，成本節(jié)省70%，節(jié)省時間95%。

4 自動化技術(shù)

4.1 掘錨機(jī)組自動化技術(shù)

煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作的地質(zhì)條件很復(fù)雜，環(huán)境也比較惡劣，所以，對于煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作很容易產(chǎn)生負(fù)面的影響。這種情況下，為了將支護(hù)和掘進(jìn)兩個工藝能夠順利地進(jìn)行，煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作面的自動化得以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該有效運(yùn)用掘錨機(jī)組的自化化技術(shù)，既能夠?qū)⒕蜻M(jìn)割煤速度有效地提升，又能夠支護(hù)煤幫和頂板。

4.2 運(yùn)輸自動化技術(shù)

從當(dāng)前來看，我國煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作面，運(yùn)輸原煤的過程中，一般利用皮帶集中對系統(tǒng)進(jìn)行控制，將來若想將運(yùn)輸原煤自動化水平提升，運(yùn)輸膠帶應(yīng)該改造，從而使消耗支護(hù)材料減少。

4.3 錨桿支護(hù)自動化技術(shù)

由于重型機(jī)械設(shè)備和瓦期涌出量以及工作面產(chǎn)量，對煤礦巖巷快速掘進(jìn)都有影響，所以，維護(hù)煤礦巖巷道必須要加強(qiáng)，巷道的斷面應(yīng)該加大，但是巷道斷面太大，對巷道穩(wěn)定性會有影響，為了將以上問題有效地解決，應(yīng)該運(yùn)用以下2種措施：

1） 掘進(jìn)機(jī)構(gòu)與錨桿鉆臂自動控制有機(jī)地結(jié)合，既能夠使錨桿鉆臂臨時快速自動化有效地實(shí)現(xiàn)，又能夠?qū)⒂谰弥ёo(hù)自動化實(shí)現(xiàn)；2） 分析和研究大斷面煤礦巖巷的原理應(yīng)該加強(qiáng)加大，從而使錨桿支護(hù)自動化得以有效地實(shí)現(xiàn)。

4.4 掘進(jìn)機(jī)自動化技術(shù)

控制掘進(jìn)機(jī)自動主要有自動糾偏和自主定位以及自動截割三種，為了使煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作面的穩(wěn)定生產(chǎn)能夠得以有效地保證，可以有效運(yùn)用液壓和電子等相關(guān)技術(shù)，致使煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作面的自動化得以實(shí)現(xiàn)。

4.5 傳輸掘進(jìn)工作面信息技術(shù)

由于煤礦環(huán)境比較惡劣，煤礦巖巷掘進(jìn)工作面的自動控制，傳輸高效和精準(zhǔn)以及實(shí)時信息的功能都應(yīng)該具備，所以，煤礦巖巷快速掘進(jìn)工作面機(jī)電自動化系統(tǒng)，若想將傳遞信息有效地實(shí)現(xiàn)，應(yīng)該將網(wǎng)關(guān)合理地選擇，再運(yùn)用實(shí)時環(huán)網(wǎng)交換機(jī)和其他的設(shè)備，將所要傳遞信息與以太環(huán)網(wǎng)接入，從而將煤礦巖巷掘進(jìn)面各種信息有效地傳輸。

5 結(jié)語

煤礦井下巖巷快速掘進(jìn)作業(yè)將有助于解決煤礦采掘接替緊張。當(dāng)前應(yīng)當(dāng)積極做好煤礦井下巖巷快速掘進(jìn)技術(shù)的研究與應(yīng)用，并加快對各類煤礦井下巖巷掘進(jìn)設(shè)備的研究與應(yīng)用，以技術(shù)、設(shè)備的更新升級來推動煤礦井下巖巷高速掘進(jìn)作業(yè)安全、高效的進(jìn)行。在煤礦井下巖巷高速掘進(jìn)的過程中將會受到多種不同干擾因素的影響，應(yīng)當(dāng)結(jié)合煤礦井下的實(shí)際情況，合理地選擇煤礦井下巖巷的掘進(jìn)與支護(hù)方式，提高作業(yè)效率。