煤礦巷道機械化掘進工藝研究

房博 張士強 顏偉

[摘? ? 要]? 在煤礦的生產作業中，巷道掘進是一項重點工作內容，具有工作量大以及施工困難的特點，且對施工技術具有較高的要求。目前，機械化掘進是實際工程建設當中經常應用的方式，能夠有效地提升掘進效率。在實際工作開展中，需要做好工藝的把握，更好地滿足掘進施工需求。文章就煤礦巷道機械化掘進工藝進行了一定的研究。

[關鍵詞]煤礦巷道;機械化;掘進工藝

[中圖分類號]TD263.3 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）07–000–02

Research on Mechanized Driving Technology of Coal Mine Roadway

Fang Bo，Zhang Shi-qiang，Yan Wei

[Abstract]In coal mine production， roadway excavation can be said to be a key task. It has the characteristics of large workload and difficult construction， and it has high requirements for construction technology. At present， mechanized tunneling can be said to be a frequently used method in actual engineering construction， which can effectively improve tunneling efficiency. In the actual work development， it is necessary to be able to grasp the process well to better meet the needs of tunneling construction. In this article， a certain research will be conducted on the mechanized tunneling technology of coal mine roadways.

[Keywords]coal mine roadway; mechanization; tunneling technology

1 概述

煤礦是我國重要的能源產業，在我國社會經濟發展當中具有十分重要的作用。井下作業是我國煤礦開采的主要方式，巷道掘進更是其中的基礎性工序。根據地質條件以及作業環境的不同，在具體掘進施工中也存在差異。對此，需要能夠做好機械化掘進工藝的把握，更好地滿足生產需求。

2 掘進方式與工藝

2.1 我國煤礦開采中的掘進方式

（1）綜合機械化掘進方式、連續采煤機配套作業與錨桿鉆車作業方式。該方式在實際應用當中涉及到多種設備類型，包括通風除塵設備、掘進機、轉載機與供電系統等。在巷道掘進中，掘進機是其中的核心設備，其能夠對巷道掘進效率進行有效提升，較好縮短施工周期。近年來，我國煤炭行業在發展過程中也對該類設備的研發有著較高的重視程度，現有設備已經能夠較好地滿足施工要求。

（2）連續采煤機掘進。主要設備為連續采煤機，能夠同時進行運輸、裝煤與采落煤，能夠對煤炭開采效率進行有效提升。該設備在實際應用中具有較強的適應性，不僅能夠對煤基巖掘進進行實現，且能夠較好地進行煤炭采掘。對于采割大寬度煤層以及復雜結構巷道，都可以使用該方式進行開采。

（3）掘錨一體化。使用掘錨機組合的方式開展施工，其中，經常使用的是以連續采煤機為核心的機組以及以懸臂挖掘機為基礎的掘錨機。該一體機是在連續采煤機基礎上經過優化改裝制造形成的設備，在掘進速度與效率方面都具有較好的表現。

2.2 掘進工藝規程

（1）在掘進活動正式進行之前，需要做好準備工作。其內容，即是對掘進施工當中涉及到的設施、用電系統與設備進行檢查，在做好安全隱患及時排查的情況下，對作業當中可能發生的設備故障進行降低。在此過程當中，也需要做好上崗人員的把關，保證其在綜合素質與專業技能方面都能夠滿足要求。

（2）在掘進施工中，設備在運轉時不得將設備、機器的零部件進行拆除與清洗，避免因此對設備的正常運行產生影響。對于運行的機械轉動部位與皮帶等，禁止跨越或者靠近，不得對運行當中的皮帶進行撥動。對于設備當中的重點零部件，在具體應用時也要做好更換處理，保證型號更換一致。在更換液壓元件時，也需要保證設備處在無壓狀態當中。

（3）在具體進行掘進施工時，主要內容如下。

①要對臨時支護裝置、掘進機的連接件進行定期檢查，如果發現存在磨損或者松動情況，需要及時采取措施進行處理。

②要做好支護裝置的檢查，查看是否存在焊縫開裂以及構件變形等問題，如果該類問題存在，需要及時采取措施解決。

③要做好同步閥油液清潔度的控制，保證能夠滿足要求，如果清潔度沒有滿足要求，則將會對其精度產生影響。一般來說，會通過將磁鐵放置在油箱當中的方式清潔油液。如其存在不同步情況，則需要對其行程進行調整，對由于不同步導致的誤差進行消除。

3 掘進存在問題

目前，單體錨桿鉆機與懸臂掘進配套的綜合掘進是我國應用最多的工藝類型，在機械裝備應用中，將涉及到材料運輸、供水供電與巷道支護等環節。但在實際生產中，僅在煤炭運輸與截剖方面實現了機械化作業，在錨、掘方面還具有一定的不足。在具體掘進工作開展當中，人員作業依然在其中占據較大的比例。具體來說，我國煤礦巷道在掘進當中存在機械化程度低、智能化缺失與自動化不足等問題。

近年來，我國在巷道掘進技術研究方面，主要包括斷面監控與離機監控等，雖然獲得了一定的進步，但在整體效果方面還存在一定的不足，主要體現在故障自動診斷、記憶截剖與自動導航定位方面依然存在不足，在應用效果方面也不夠明顯。整體角度來說，掘進裝備在自動化水平方面存在不足，很多工序都為人工作業方式。在作業前，需要繁重的準備工作，機械化作業不足，不僅對作業效率產生影響，還因此降低了掘進的安全性。在巷道掘進當中，受到施工成本與安全性影響，通常需要在巷道迎頭進行支護以及截剖等工作，之后再進行交替支護。在此當中，掘錨無法進行平行作業，并因此對作業效率產生嚴重的影響。

4 工藝優化方式

4.1 掘進技術

交叉支護掘進是一種新的掘進工藝，在實際應用當中，能夠充分融合前置支護快掘與后置支護快掘工藝，以此對支護以及掘進速度起到有效的提升。該工藝設備方面，主要使用的為雙錨掘進機，在具體施工中，使用掘進機開展作業，在對一個錨桿排距掘進后，進行清渣處理。之后，采用臨時防護裝置做好頂板的保護，進行錨桿支護。之后再反復使用該方式完成掘進支護。對于掘進機前置部分，支護具有永久性特點，后置錨護方面，負責錨索與錨桿的支護，以此為基礎進行掘進，在有效延長掘進時間的情況下，實現施工效率的提升。該工藝在實際應用當中，能夠使支護施工速度與掘進作業處于平衡狀態，能夠從根本上實現作業效率的提升。為了能夠使該技術更好地發揮作用，則需要進一步完善臨時支護裝置，避免對司機的視線產生影響。同時，該技術對于操作技能也有著較高的要求，需要做好人員的培訓。

4.2 組織措施

煤礦地質條件與巷道掘進施工有著十分密切的聯系，尤其是地質斷層、構造帶，具有較為復雜的地質條件，也因此有著較高的施工難度。在施工活動進行前，需要通過三維物探與鉆孔技術的應用做好區域地質條件的探查，制定針對性方案，降低施工風險。在具體施工中，也需要進行區域地質條件的監測，做好動態分析工作，保證施工安全。同時，在實際作業當中，為了獲得更高的施工效率，也需要做好組織方式的優化處理。具體來說，需要在施工前對工程項目作業條件、人員水平與自然條件等進行考慮，以此實現合理的施工組織形式的確定，合理安排不同生產工序，以平行方式開展作業。在巷道掘進當中，將涉及到較多的工序，通過平行作業的合理應用，能夠有效減少作業時間，切實提升作業效率。

4.3 管理措施

在施工過程當中，也需要制定科學的管理措施，以此保證作業過程的順利進行。具體來說，能夠結合工程實際做好獎罰、生產責任與技術制度的建立，保證在掘進工作開展中能夠有章可循，落實各項規章制度，切實提升作業效率與質量。在作業過程中，也需要做好循環作業規程的遵循，按照規定程序開展工藝。

對于不同班次、不同工序的任務，需要保證能夠在規定時間內完成，不得出現拖延的情況。在循環作業中，支護工序將耗費較長的時間，也將對掘進速度產生較大的影響，需要能夠將其作為重點進行優化。在掘進當中，機械設備是必要的工具，也需要做好對設備的管理。對于不同掘進設備，需要安排專門人員開展管理、操作與維修等，將設備管理責任落實到人，全面采取定責任、定人員等方式。機械設備保養需要在設備空閑時間安排，以此保證在作業時，相關機械設備能夠正常運行，避免對施工作業產生影響，最大程度降低事故發生率。此外，還需要做好設備零配件的準備，做好事故預案的制定。

5 實際生產中采取的機械化解決方案

結合礦井掘進和巷修情況，按照裝備升級、設備創效的理念，通過配備先進的鉆裝機組、掘探一體機、巷修機等機械設備，進一步提升掘進機械化裝備水平，有效降低人員勞動強度，提高掘進效率，爭取掘進主動，礦井實施了五大模式化升級改造。

5.1 沿空掘進巷道設備模式化升級改造

針對沿空掘進巷道打眼時間占比高、出矸連續性不足的情況，沿空巷道迎頭采用CMZY2-150/25型鉆裝機打炮眼、裝矸、出矸，輔助運輸采用蓄電池單軌吊運輸物料;形成沿空掘進工作面打眼、出矸、運料機械化，降低工作面打眼、出矸循環占比1/3。規劃2021年年底前實現礦井首個沿空巷道鉆裝機掘進工作面。

5.2 煤巷、半煤巷實體掘進巷道設備模式化升級改造

結合現煤巷、半煤巷實體掘進工作面截割、支護工序時間長、人員占比高，采用EBZ-160T型掘探一體機截割破巖裝矸，配合煤礦用單軌液壓錨桿鉆車進行支護;形成集截割、支護與配套的快速掘進工作面，提高支護效率50%，降低人員1/3。規劃2021年6月底前實現礦井首個鉆探一體機+液壓鉆車+單軌吊運輸的掘進工作面。

5.3 全巖掘進巷道設備模式化升級改造

針對全巖掘進工作面打眼、支護工序時間占比高，出矸連貫性不足的問題，計劃采用CMZY2—180/35煤礦用鉆裝錨機組打炮眼爆破破巖、出矸;配合CMM2-25煤礦用液壓兩臂錨桿鉆車進行支護;后部采用YC6Z/PYC6ZL型轉子式混凝土噴射機遠距離噴射混凝土。形成機械化鉆眼、支護，系統連續出矸的全巖快速作業線，降低工序時間25%，日進尺增加1.3m，月進尺32.5m，增幅比例能夠達到38.2%，減少掘進工作面迎頭崗位人員占比30%。2021年3月底前實現礦井首個全巖鉆裝機組+液壓鉆車掘進工作面。

5.4 擴修主運皮帶巷設備模式化升級改造

針對礦井主運巷道擴修工程量大，占用在冊掘進隊伍比例高的現象，規劃采用WPZ-37/600煤礦用巷道修復機（簡稱巷修機）破巖，配合礦井主運皮帶出矸;達到集中快速施工的擴修工作面，降低在冊掘進隊伍比例25%。規劃2021年3月前實現兩個系統主運機械擴修工作面。

5.5 采區運輸巷道擴修設備模式化升級改造

針對礦井采區運輸巷施工空間小的情況，在采區運輸巷采用WPZ-22/15/200L風動巷修機處理底鼓、開幫，配合采區運輸皮帶出矸。規劃2021年5月底前實現礦井首個采區運輸巷道巷修機擴修工作面。

6 結束語

在社會經濟發展中，煤礦行業是其中的重要基礎。要想保證煤礦開采的質量與效率，需要對巷道掘進機械化方式進行合理的利用，這也將關系到企業生產效益以及生產安全。在文章中對煤礦巷道機械化掘進工藝進行了一定的研究，在實際掘進工作開展中，需要充分把握存在的不足之處，以科學措施的應用提升掘進工藝水平，保障生產效率與生產安全，更好地實現巷道掘進工作目標。

參考文獻

[1] 范興方.煤礦巷道掘進技術發展現狀及發展趨勢[J].當代化工研究，2019（7）：1-2.

[2] 劉琪，趙明.煤礦巷道機械化掘進工藝的優化[J].陜西煤炭，2017（4）：127-128，103.