復雜地質煤巷快速掘進技術研究

徐亞鋒

摘 要：隨著煤礦開采強度的增加，開采接替已成為制約煤炭產量進一步提高的關鍵。為了緩解矛盾，煤礦必要實現巷道的快速掘進。基于此，本文主要分析復雜地質條件下煤巷掘進技術的優化。

關鍵詞：復雜地質條件;煤礦巷道;掘進技術;優化

引言：

復雜地質條件會給煤炭開采的效率和安全帶來嚴重的不利影響，是當前煤炭開采行業不可回避的難題。在復雜地質條件下，通過提升和改進采煤工藝和設備、優化施工管理等一系列措施，可以大大提高煤礦快速掘進質量，有效提高開采效率和作業安全，同時，對提高社會經濟效益也具有重要意義。

1復雜地質條件下快速掘進難點

煤礦采掘全過程中具體存有下列難題：一個是伴隨著采掘深度的連續不斷推動，礦山各煤巷頂板巖性轉變非常明顯，拱度圍巖應力非常明顯擴大;二是該區域礦井頂、底板、煤巷松軟易破碎，掘進全過程中不容易形成，形變非常明顯。巷道頂、底板和兩側都是有很大水平的收縮，因為形變速度快，巷道支護艱難，采掘中很容易出現“先挖后修”的問題。掘進時假如地面松軟，很容易導致臥機;第三，因為地質環境情況錯綜復雜，巷道斷層多，邊坡大的巷道多。第四，在礦區的礦山。薄煤巷中的煤礦儲量占儲藏量的占比都是有，因而，在采掘薄煤巷時，掘進工作面、掘進支護，尤其是半煤巖巷道、煤巷，開挖半煤巖巷道時，掘進技術和掘進支護設備要求較高，因此，要保證半煤巖巷道快速掘進，就成了煤礦正常開采的關鍵。第五，我國長期以來一直選擇采用傳統的掘進支護技術，沒有與世界先進的機械化掘進技術相結合來管理和提高技術水平;第六，目前煤礦掘進設備破巖量少。假如在半煤巖巷道的巖層中碰到硬度系數超出5的巖石，礦井的切割效率會減緩，設備自身的截齒和切割頭很容易損壞，對掘進設備導致受損。除此之外，在掘進和支護巷道時，設備也會很容易損壞。

2復雜地質煤巷掘進的影響因素

2.1煤層巷道地質條件

在掘進巷道時，把掘進巷道改為硬巖煤巖巷道，在掘進過程中增加了快速掘進的難度，同時也存在嚴重磨損，易發生機械劇烈振動和二次磨損，對掘進效率造成了不利影響。另外，巖體滲透系數、瓦斯溢出等也是引起巷道地質的重要因素。

2.2掘進設備的技術性能

礦用設備的性能也是影響采礦效率的重要因素之一。當前，我國正在研制的高速掘進機械性能與國際先進水平還存在一定差距，直接影響到我國各個礦山的掘進效率。特別是重載懸臂式掘進機的研制開發，其自主技術還十分薄弱，已成為其發展的瓶頸。

2.3掘進支護施工工藝

目前，我國煤礦巷道掘進施工中，由于支護時間長、難度大，嚴重制約了掘進機的快速推進。支護技術的落后，直接影響到我國煤礦巷道的快速施工。錨桿在鉆進過程中，如果經常發生偏心現象，錨桿的布置往往是根據經驗來確定的，使得支護速度難以達到實際施工速度。

3復雜地質優化煤巷快速掘進技術的措施

3.1優化運輸系統，加快矸石（煤）排放

傳統的礦山車輛運輸不暢，安全隱患大。在此基礎上，提出了“礦用車不下井”這一新概念。采用帶式輸送機裝載煤礦山巷道機系統;礦區巖巷集輸采用創新的帶式輸送機集中裝運。把原來的絞盤改成運輸車，用皮帶集中運輸。實施后，該系統不但提高了30%以上，還減少了工序，節約了人力，提高了工作效率，保證了安全。

3.2利用整合挖掘和液壓鑿巖機建造巖石臺車

采掘工作面是巷道采掘生產的核心設備，其設備技術水平的高低，直接影響到巷道采掘生產的安全性、速度和效益。既要根據煤礦企業的生產條件，選擇合適的掘進機，又要根據實際情況，逐步加以革新，使掘進機能長期穩定地連續運行。采掘機械液壓電氣系統的有效維護。為便于操作和維修，掘進機一般采用內嵌式結構，而不采用錨具組合結構，以提高設備運行的穩定性。

3.3建筑方法和工藝的改進

要使巷道掘進速度有了很大的提高，不僅要依靠目前比較成熟的“常規”施工方法，更要積極采用新的施工方法，如深孔爆破法等。為了實現快速掘進，必須保證施工工藝的連續性，使各工序能夠并行進行。

3.4根據實際條件對掘進進行優化

在巷道掘進前就應對掘進區域內的巖性參數進行分析，根據實際情況確定巷道掘進方式。巷道掘進采用綜掘方式，但存在掘進機截割齒磨損嚴重的問題，制約巷道掘進效率。在巷道掘進遇到煤層變薄、需要截割硬度較大砂巖時，應提前在掘進機截割頭上焊接高強度鋼板，從而減輕截割齒磨耗程度，提高設備開機率，從而提升巷道掘進速度及掘進效率。

3.5做好地質勘探

采用"有掘必探、有疑必探"方針，充分利用物探、鉆探技術對巷道掘進前方地質條件進行詳細勘探，為后續的巷道掘進、支護以及安全措施制定提供參考。在巷道掘進過程中，合理制定檢修作業時間，利用設備檢修時間對巷道掘進面前方煤巖體進行綜合勘探，實現巷道掘進、地質勘探相接進行，減少地質勘探對掘進工作的影響，提升掘進效率。

3.6掘進設備合理選型

在巷道掘進前就應對掘進巷道進行綜合評定，確定采用的掘進機型號、規格。在巷道掘進過程中，帶式輸送機一般滯后于掘進機之后幾十米左右。有些礦井在掘進工作面與帶式輸送機間布置刮板輸送機，合理解決了掘進機及帶式輸送機無法高效銜接的問題。同時，為了滿足礦井通風、瓦斯治理需要，礦井掘進的巷道斷面普遍較大，采用傳統的掘進方式不能實現巷道快速掘進。根據煤層頂板硬度大、局部范圍內巷道需要破頂掘進的現狀選擇綜掘機，不僅適宜煤巷掘進，而且還可以截割硬度較大的巖層、操作簡單，自動化程度高。

3.7優化巷道支護

巷道支護高效開展是實現巷道快速安全掘進的重要環節，特別是復雜地質條件下的巷道掘進成為制約巷道掘進效率提升的一個關鍵因素。通過采用先進的掘錨護一體機，可以提升巷道掘進效率，從而提升巷道支護效率，實現巷道支護及掘進工作相配備。

3.8采用錨桿與U型鋼架相結合的支護技術

在進行煤礦開采工作時，復雜的地質條件對煤礦開采的掘進工作進度造成了一定影響，使掘進工作進行時的安全隱患大大增加，遇到頂板煤層較薄弱區域極易出現坍塌情況，對開采工作人員的人身安全造成了一定威脅。因此，在對復雜地質結構的區域進行掘進工作時可以運用錨桿與U型臨時鋼架相結合的支護方式，進而達到保障采煤環境的穩定性和安全性的目的，搭建臨時的鋼結構能加強錨桿支護的堅固度，促使錨桿支護工作更高效的全面開展。另外進行截齒的設備質量一定要有超強的耐磨性，以便其在極其惡劣的工作環境中正常運作。

4我國煤礦快速掘進技術展望

近年來，人工智能、機器人、大數據、云計算都有了很大的發展。將這些技術引入隧道技術可以提高工作效率。使用大數據云計算可以分析不同隧道技術在復雜情況和案例下的優缺點。利用機器的自動化和智能化可以減少不必要的傷亡，提前發現更好的煤炭資源。

5結語

當前，煤炭固有資源的開采難度越來越大，為更好地應對這一問題，煤礦行業必須加大對煤炭資源開采各環節和設備運行方式的監督力度，使煤礦開采更加可持續，更加有序。我國煤礦生產開采技術正在向機械化、智能化方向發展，井巷快速掘進技術工藝也在不斷改進和創新。

參考文獻：

[1]侯建立.復雜地質條件下煤巷掘進技術研究[J].內蒙古石油化工，2019（8）：82.

[2]王光金.復雜地質條件下安全快速掘進技術的探索與實踐[J].中國設備工程，2017（17）：206-207.

[3]張兵.高瓦斯突出礦井煤巷快速掘進工藝及其應用分析[J].山西化工，2019，39（2）：132-133.

[4]朱海珍.煤巷快速掘進空頂距合理留設及施工優化[J].煤炭與化工，2019，42（5）：27-29.

[5]馬睿.巷道快速掘進空頂區頂板破壞機理及穩定性控制[D].中國礦業大學，2016.