煤礦快速掘進影響因素及采取措施
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摘要：隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，工作面的回采速度越來越快，對掘進速度的要求也越來越高。因此，保障掘進速度對于礦井高產(chǎn)高效具有重要意義。簡要分析了制約巷道掘進的一些關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上提出了一些實現(xiàn)巷道快速掘進的措施，以期為采礦工程技術(shù)人員提供必要的參考。
關(guān)鍵詞：煤礦開采；巷道掘進；掘進設(shè)備；掘進速度
中國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟的發(fā)展離不開能源，同時，中國也是一個貧油、少氣、富煤的國家，這就注定了煤炭在社會發(fā)展中所占的主體地位。保證煤炭資源的安全高效開采，對于中國經(jīng)濟的平穩(wěn)發(fā)展具有十分重要的意義[1-2]。隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，工作面的回采速度越來越快，這對掘進速度提出了新的要求。目前，中國大多數(shù)礦井都存在采掘接替緊張的問題，可以說掘進速度對煤礦開采具有決定作用。如何解決采掘接替緊張的問題，是煤礦企業(yè)所面臨的一個難題，而且目前尚無有效的解決方法。因為煤礦地質(zhì)條件具有不確定性，所以，需要根據(jù)實際情況具體分析，更為關(guān)鍵的是要對掘進的巷道采用合適的方式進行支護。本文重點分析了影響掘進的主要因素，并針對這些因素提出了一些改進措施，以實現(xiàn)巷道的快速掘進。
1影響煤礦快速掘進的主要因素
在煤礦掘進過程中，影響掘進的因素主要有地質(zhì)構(gòu)造、掘進設(shè)備和施工管理等。下面將對這些因素進行具體分析。
1.1地質(zhì)條件
煤礦的掘進是在地層中進行的，這就使得掘進速度會受到地質(zhì)構(gòu)造的影響。對于一些簡單的地質(zhì)構(gòu)造，例如巖層完整性較好的區(qū)域，掘進速度可以很快，這是因為地質(zhì)構(gòu)造簡單的區(qū)域應(yīng)力正常，對掘進空間的影響較?。粚τ谝恍?fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，例如在斷層附近掘進時，要放慢掘進速度，以保證掘進安全，這是因為在復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造區(qū)地應(yīng)力異常，需要采取安全措施后才能繼續(xù)掘進。除此之外，煤體的強度、地層的涌水量、煤層瓦斯含量等也會對掘進產(chǎn)生影響。當(dāng)開采深度增加時，煤層的瓦斯含量也會增加，在掘進時瓦斯涌出量也會增加，這時就要注意瓦斯突出問題。如果掘進時涌水量異常，會導(dǎo)致掘進工作面變得泥濘，嚴(yán)重影響巷道的掘進速度[3]。因此，在巷道掘進時，需要充分了解地質(zhì)條件，并對一些地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域采取一定的應(yīng)對措施，以保證巷道的安全掘進。
1.2掘進設(shè)備
在掘進時，各種機械設(shè)備發(fā)揮著十分重要的作用。先進的設(shè)備有助于實現(xiàn)快速安全的掘進，但是與西方發(fā)達國家相比，中國的掘進設(shè)備還存在很大的差距。在重型掘進設(shè)備領(lǐng)域，國產(chǎn)設(shè)備的自動化程度低、可靠性差，嚴(yán)重影響了快速掘進的實現(xiàn)，主要體現(xiàn)在設(shè)備的故障率高導(dǎo)致開機率低，巖石切割速度慢使得刀具磨損嚴(yán)重。掘進設(shè)備的整體性落后，很難保證掘進與支護的配套作業(yè)（如圖1所示），這嚴(yán)重制約了掘進速度的進一步加快。對于掘進巷道大多采用的棚式支護，其支護剛度較低，作業(yè)時間較長，很難滿足巷道快速掘進的要求。為了實現(xiàn)巷道的快速掘進，要注重巷道掘進與支護的協(xié)調(diào)作業(yè)。
1.3施工組織管理
煤礦的快速掘進依賴于各道工藝的有序配合，這就要求對整個施工流程進行科學(xué)管理。很多煤礦企業(yè)忽視了掘進施工管理，沒有制訂有效的工藝流程或嚴(yán)格的規(guī)范，導(dǎo)致在掘進施工過程中返工嚴(yán)重，大大影響了掘進速度。在煤礦掘進施工過程中，有很多道工序需要完成。為了保證掘進的高效性，需要合理分配各道工序以及工藝，以保證設(shè)備具有良好的開機率。此外，相關(guān)部門制定的一些施工規(guī)范應(yīng)該嚴(yán)格遵守，以確保施工效率。
2提高煤礦掘進速度的措施
2.1加強煤礦地質(zhì)勘探
煤礦的地質(zhì)條件對掘進施工有直接影響，采取先進的探測技術(shù)勘探煤層地質(zhì)構(gòu)造，獲取一手的地質(zhì)資料是十分有必要的。獲取到地質(zhì)資料后，還應(yīng)該分析地質(zhì)資料，提出最優(yōu)的掘進施工方案。掘進施工應(yīng)該盡量避開一些地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，對于一些難以避免的地質(zhì)構(gòu)造，應(yīng)該采取相應(yīng)的預(yù)防措施。為了保證地質(zhì)勘探的有效性，應(yīng)該根據(jù)礦井的實際情況和現(xiàn)有條件選擇合適的方法，例如鉆探法、物探法等。鉆探法的適用性最強，但其勘探效果取決于鉆孔的數(shù)量和深度，成本較高而且速度比較慢；而物探法勘探的速度快，獲得的數(shù)據(jù)量較多，是一種理想的煤礦井下勘探方法，但需要購買相應(yīng)的設(shè)備[4]。
2.2更新掘進設(shè)備
很多礦井掘進設(shè)備的使用年限較長，設(shè)備的性能已經(jīng)很難滿足快速掘進施工的要求。因此，對于有條件的礦井，最好更換巷道的掘進設(shè)備。在更換掘進設(shè)備時，要考慮到煤礦企業(yè)的地質(zhì)狀況和生產(chǎn)巷道情況，一方面，要保證設(shè)備的適用性；另一方面，要保證設(shè)備運輸?shù)姆奖阈?。與此同時，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備進行自主研發(fā)，提高設(shè)備的配套能力，從而提高煤礦的掘進速度。在更新掘進設(shè)備后，還應(yīng)該優(yōu)化掘進和支護施工工藝，使設(shè)備的整體性能充分發(fā)揮。此外，還應(yīng)該學(xué)習(xí)和引進新技術(shù)、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。
2.3合理使用爆破技術(shù)
雖然掘進施工過程中使用了綜掘機，掘進速度有了一定的保證，但一些巖層掘進機可能磨損嚴(yán)重，工作效率降低。針對這種情況，還需要配合使用爆破掘進技術(shù)。通過合理地控制炮眼的深度、數(shù)目和裝藥量，可以有效地進行巷道掘進。目前采用的中深孔爆破技術(shù)是掘進中常用的一種技術(shù)，該技術(shù)提高了巖石破碎量，優(yōu)化了作業(yè)時間，值得與掘進機配合使用。煤礦企業(yè)應(yīng)該針對掘進工藝，制訂合理的工序，安排合適的人員。這樣不僅能加快掘進速度，還能保證工人的生命安全。在實際工作中，最有效的方法是進行平行作業(yè)，多個工序之間交叉進行，例如支護與掘進同時進行，裝巖與鑿巖同時進行。
2.4采用高效支護技術(shù)
限制快速掘進的一個因素就是支護速度很難跟上掘進速度，如果不能有效支護掘進巷道，就會使巷道嚴(yán)重變形。因此，如何安全、高效支護巷道也是煤礦企業(yè)關(guān)注的一個重點問題。在采礦工程中，巷道的支護類型與巷道的服務(wù)年限有關(guān)，對于一些服務(wù)年限較長的巷道，例如大巷，采用錨桿錨索聯(lián)合支護的方式；而對于一些服務(wù)年限較短的巷道，例如回采巷道，多采用的是單一錨桿支護的方式。錨桿支護已經(jīng)為廣大煤礦企業(yè)所接受，其主要優(yōu)勢在于支護施工簡單、強度高而且成本較低，為巷道的快速掘進提供了便利。根據(jù)支護的受力情況，可以選擇合適的錨桿，常見的錨桿如圖2所示。錨桿支護的機理尚不明確，需要進一步研究。與此同時，隨著沖擊地壓事故發(fā)生的可能性增加，需要采用一些高性能錨桿來實現(xiàn)對巷道的有效支護。
3結(jié)語
采掘接替緊張是煤礦開采過程中需要解決的難題之一，而解決這一難題的關(guān)鍵在于實現(xiàn)巷道的快速掘進。在實際掘進過程中，掘進的速度受到了地質(zhì)條件、掘進設(shè)備和施工組織管理的影響。要想實現(xiàn)巷道的快速掘進，應(yīng)該從加強地質(zhì)勘探、更新采掘設(shè)備、合理使用爆破技術(shù)以及采用高效的巷道支護技術(shù)入手。文中所述內(nèi)容可以為巷道的快速掘進提供一定的參考。
參考文獻：
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［3］雷艷軍.影響巷道快速掘進的因素分析［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39(17)：144-145.
［4］田雷.探討煤礦巷道快速掘進中爆破優(yōu)化的方案［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39(17)：173-174.
作者：肖衛(wèi)平 單位：大同煤礦集團有限責(zé)任公司煤峪口礦
