煤礦掘進技術要點及安全管理措施探討

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摘 要 為了研究煤礦開采工程中所涉的掘進技術要點和安全管理經驗，以在此基礎上提高煤礦掘進施工過程中的技術水平和作業質量，促進煤礦開采的高質量發展。本文基于筆者國能新疆礦業多年一線技術管理工作經驗，在現場管控基礎上針對復雜地質條件下煤礦安全生產進行工程預控層面的分析，系統性提出管控措施和注意要點，為同行提供建設性意見。

關鍵詞 煤礦開采 掘進技術 一體化技術

中圖分類號：TD82 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）10-0037-02

1 前言

煤炭資源屬于化石能源的一種。而不同地質構型下的煤礦安全生產至關重要，據不完去統計，煤礦開采是整體工業生產中安全風險最高的細分行業之一。所以基于設備、人員素質和地質預控層面的技術、管理范疇對安全生產都有幫助。而在煤礦建設工程領域，基于人、機、物、法、環的全過程質量管理模式能確保煤礦生產長治久安。眾所周知，煤礦開采工作是一項高危工作，在其作業的過程中存在著好多不確定性的危險因素，隨著煤礦開采技術的快速發展，煤礦開采的安全性有了很大的提高，同時煤礦開采作業工作人員的安全意識也有了極大的提升。在整個社會不斷發展的推動下，各個對煤炭有需求的領域都提高了對煤炭質量的要求，提高煤礦掘進開采的技術水平和煤炭質量成為一件比較迫切的事情。如何在確保工作人員人身安全的前提下運用先進的煤礦掘進開采技術提高煤炭生產質量成為當前煤礦開采行業普遍關注的問題。所以在此本文基于筆者國能新疆礦業多年一線技術管理工作經驗，在現場管控基礎上針對復雜地質條件下煤礦安全生產進行工程預控層面的分析，系統性提出管控措施和注意要點，為同行提供建設性意見，幫助系統性防治方法的制定。

2 掘進技術的研究價值

掘進技術就是合理運用科學的技術措施將煤礦回采煤炭資源的通道進行直接打通的一種技術，由于進行回采煤炭的通道在施工過程當中是需要進行反復使用的，因此，必須特別重視回采煤炭資源的通道的穩定性和牢固性，要想做到這一點就必須確保煤炭工作面掘進施工過程中所使用技術的合理性和科學性。在現代化科學技術高速發展的推動下，煤炭生產掘進技術也得到了前所未有的發展。同時，掘進技術的種類隨著煤炭生產過程中實際情況的不同也越來越多。[1]煤礦掘進技術的發展在很大程度上提高了煤炭生產的質量和效率，同時也促進了煤礦企業的高質量發展。

3 常見煤礦掘進關鍵技術要點

煤礦資源開采工程的作業環境主要在地下，而煤礦資源的開采難度又很高，工程的開工需要足夠的資金支持、人力資源支持和相關的技術支持，因此是風險性高的大型工程作業項目。如今隨著人們對于煤礦開采作業的經驗增多，煤礦開采的相關技術也得到了不斷發展，其中掘進技術是開采工程中主要應用的科學技術，煤礦掘進技術有幾種不同的分類，每個分類各自在施工工程中發揮著不同的作用。煤礦掘進即為依托盾構和相應傳統掘進機械，在最佳銜接時效和安全環境下完成截割、裝載、轉運、錨桿支護、臨時支護、行走及除塵等多重工序。除此之外鉆爆法施工技術也在成本受控情況下進行使用，[2]具體細則性技術要點如下：

（1）鉆爆法施工。以破碎巖石，清理巷道，開掘礦床為主題的施工方案是煤礦采掘中不可缺少的作業環節。而在成本受限和環境因素受限前提下，運用鉆爆法進行相應工作高效而廣泛。只是在這種技術運用前需要進行作業環境的有限元分析，確保巷道在極端情況下確保穩定，且不影響其他采掘面的工作安全。而在炮眼位置設定和炸藥用量選擇上首先要對預先估算的能量載體進行參數化分析，在爆破損壞力度恰當的前提下采取科學合理的數據分類辦法進行整體結構的穩定性評估。確保炸藥威力和藥量適中，其次進行爆破面圍巖的巖性和裂縫變化情況分析也至關重要，如果工作面巖石質地堅硬且存在脆性裂縫，更需要選取穿透性更強的炸藥，而有的工作環境會涉及到井下涌水和滲透性潮濕等作業環境，這就需要對炸藥的防水性和接線的系統質量完善程度進行進一步提升。綜合來講，運用事先勘探的圖紙和巖性特征進行圍巖破壞有限元分析，能更好的把握安全施工時效，在炸藥用量最省，炮眼部署最為科學的角度上完成相應工作。

（2）煤巷掘進技術。煤路技術側重于隧道技術的三個方面，即采煤機連續開采技術、煤巷綜合機械化煤巷技術和錨桿掘進碳素一體化隧道技術。剪切機連續挖掘技術中使用的重要工具是連續采煤工具，可大大降低采煤成本。煤巷綜合機械化技術使用的工具主要是懸臂式煤巷機。得益于相關部門的長期研究開發，據了解，我國使用的懸臂式隧道掘進機的性能有了較大的提高。雖然在某些方面仍落后于發達國家，但經過研發人員的不懈努力，最終會取得驕人的成績。錨桿與隧道一體化煤巷技術主要是將隧道技術與支護技術相結合，拓寬了煤巷掘進機的應用范圍，大大提高了隧道煤的質量和效果。

（3）巖巷技術。巖石隧道技術就是巖石隧道隧道技術。它是一個多步驟交替完成的隧道掘進過程，可分為破巖、加載和支護三個主要技術過程。在當今的煤礦開采中，巖石掘進技術一般占全部工程量的45%左右，而在生產礦井中，一般占工程量的25%左右。可見，巖石隧道技術的發展對煤礦開采具有至關重要的意義。為實現高效開挖，巖石隧道掘進技術必須保證各工序的高效運行，更好地協調和連接整個系統。巖路技術的應用對巖路開挖的效率起著至關重要的作用。在實踐中，主要采用爆破和機械施工。

4 煤礦掘進安全管理原則

工業生產是在一定設備設施支撐、物料供應可靠，人員素質得當的前提下開展不階段連續作業，確保生產穩定和安全可控的。而在煤礦建設工程方面，以過程監督為導向的六西格瑪質量控制方法能在多維原則下提高質量監管過程可控性。[3]在此展示相關法律法規遵循的三個方面的原則如下（主動原則、安全原則以及監督原則）：第一是主動原則即為主動預控原則，即為煤礦建設過程中基于技術人員的本質和檢查維保過程，在生產環節主動發現問題形成自查自改機制，并延伸和預設，幫助人員避免因為質量下降和過程監管不力產生安全事故，形成主動防御的多重機制;第二是本質安全原則。本質安全是任何生產環境不可忽略的要點，其中煤礦生產過程中因為設備部完善和多重地質危害預控不力導致了多維導向下的安全施工，在生產現場這是不允許的。所以基于安全原則的實現檢查和設備到限后的維護保養及更換是必不可少的。例如盾構一體機的油溫、水溫和機械構件壽命需嚴格管控。當特殊情況導致的備件更換不及時和其他多維危害都會導致安全事故的發生;第三是監督原則。監督是基于現場數控設備和人員規范化施工監督守則而執行的技術層面。[4]

5 煤礦高效掘進技術的發展趨勢

5.1 掘錨一體化技術的發展趨勢

對于西方較發達的國家，挖掘錨固一體化的技術研究相對詳盡。由于使用開挖和錨固設備完成的工作質量比更高，因此相比之下，礦路的安全系數也更高。此外，最重要的一點是應用范圍比較廣泛。挖掘錨固一體化技術的主要功能是在礦井行駛時為礦井提供支撐。這項技術在一些屋頂條件較差的道路上更實用，可以同時調整開挖和巷道的進度，平衡安全。根據目前煤礦的反饋數據，隧道錨固一體化技術可將隧道效率提高50%以上，有效改善施工環境和煤礦井下隧道設備的性能指標，可以保證施工的安全和效率。可見，開挖錨固一體化技術對我國煤炭資源的開采效率和煤礦安全具有顯著的影響。因此，為了使煤炭資源的開采更加流動，必須更加大力發展技術，使煤礦更加高效。[5]

5.2 大斷面掘進技術的發展趨勢

大斷面隧道技術通常涉及使用剪切機作為公路隧道施工的關鍵方法。它可以將挖掘和采集工作結合起來，具有挖掘效率高的特點，可以提高采煤效率。根據道路的不同需要和具體的施工條件，對機械部件進行更換和改進，以滿足隧道和礦山的各種需要，促進機械化水平的提高。

5.3 煤巖混合巷掘進技術的發展趨勢

為保證煤礦隧道施工的安全和效率，需要提高高懸臂TBM的智能化和自動化水平。隨著煤礦的深入發展和數量的增加，煤礦面臨的環境因素和地貌走向也越來越復雜。為適應施工環境的多變性，可以提高高懸臂公路的功能水平，保持施工的順利進行，保持機械連續運行，促進隧道施工效率的提高。根據不同的施工需要，可以細化剪板機的功能，使其能夠在各種環境中工作。

6 結語

綜上所述，隨著社會的進步與時代的發展，以人為本的工作原則越來越向傳統行業延伸。以化石能源開采為主的煤炭行業必須改觀“臟、累、苦”的工作環境也行業標簽，通過技術性產業升級和機械化設備投入進行人力資源優化，在管理和工作上實現雙贏，確保煤礦開采安全生產本質，強化全員安全防范意識，在技術層面建立健全全產業鏈管理制度，促進企業深化改革。

參考文獻：

[1] 許超.試論煤礦掘進技術及安全管理[J].內蒙古煤炭經濟，2015（06）：59.

[2] 姚飛，夏保慶，張培齊.高瓦斯煤礦采掘工程中通風技術及安全管理對策探析[J].煤礦現代化，2015（03）：35-36.

[3] 馬鵬飛.煤礦掘進過程中的安全管理工作探討[J].環球市場，2016（33）：262.

[4] 楊鵬，張明玉.煤礦掘進過程中的安全管理工作探討[J].工程技術（文摘版），2016（08）：232.

[5] 楊康.煤礦掘進過程中安全管理措施分析[J].內蒙古煤炭經濟，2017（10）：100-101.