煤矿巷道快速掘进工艺与其装备的发展

煤矿巷道快速掘进工艺与其装备的发展

景小键

贵州松河煤业发展有限责任公司省贵州省盘州市553526

摘要：安全高效生产是煤矿企业长期追求的目标，掘进工艺发展较慢，受机械化程度不高、劳动强度较大等因素的影响，使得掘进速度低，不能适应开采速度，制约了矿井的高效开采。综合阐述了影响巷道快速掘进的不利因素，提出实现快速掘进的措施，并应用到井下掘进实践，实现了综掘工作面巷道安全、高效、快速掘进。

关键词：煤矿巷道；快速掘进工艺；装备；发展

导言：巷道掘进装备快速发展，在半煤岩、全岩巷掘进中，220kW截割功率掘进机已经成为主力机型，260kW及以上截割功率掘进机也已经大面积使用，已有厂家开始研发超过400kW截割功率超重型掘进机。掘进机在工作能力(截割功率)上有了巨大提高，在智能截割、智能控制方面也同样取得了很多突破。掘进装备有了长足发展，配套支护工艺却没有匹配掘进速度。据不完全统计，在岩巷尤其是硬岩掘进中，巷道顶板支护时间已经占到巷道掘进总时间的2/3以上，掘支不平衡矛盾益发突出，支护工艺已经越来越制约了巷道快速掘进技术发展，成为巷道快速掘进工艺需要解决的难题之一。

随着煤炭形势低迷，降低成本、提高效率再次被重视起来，在巷道掘进方面，旨在匹配掘进速度、提高支护效率的巷道快速掘进工艺再次成为研究重点，本文通过论述当前各种巷道掘进装备、工艺，为快速掘进工艺发展提供参考。

1巷道快速掘进的影响因素

巷道的掘进是综合的、复杂的，掘进设备的现代化程度影响了掘进速度，各生产工序也一定程度上决定了掘进速度。掘进速度不仅与掘进设备本身能力有关，还与其他相关施工环节，包括通风、供电、支护、运输、通讯、安全等问题息息相关[3-4]。

1.1掘进设备

随着工业技术的发展，现代化的掘进设备已经开始在煤炭开采中使用，掘进速度得到大幅度提高，研究高可靠性、大功率以及自动化程度高的新型掘进设备是提高掘进工效的关键。

1.2施工工艺

由于掘进设备能力瓶颈未得到突破，巷道掘进的施工工艺近年来也无大的提升。据统计，在掘进作业中，巷道支护时间约为总掘进时间的70%，严重影响了掘进巷道施工作业的连续性。另外，受工人操作技术水平限制，部分掘进配套设备维护保养不到位，故障频发，造成掘进无法连续进行，影响了巷道掘进速度。

1.3组织管理

部分企业盲目扩大煤矿开采规模，提高煤炭产量，忽视了可持续发展理念，导致施工组织管理不科学，一定程度上影响巷道掘进的进度和质量。作业制度的不科学导致工人劳动强度大，得不到合理休息，使得工作效率低，因此合理的组织管理制度对于提高掘进速度十分必要。

1.4地质因素

井下地质条件对掘进工作的影响很大，良好的地质条件可为快速掘进提供一个良好的作业环境;复杂多变的地质条件对掘进工作造成严重的影响，只有借助相关设备、措施达到安全状态才能进行快速施工，这在很大程度上影响了煤矿巷道掘进的速度。此外，煤层瓦斯也制约巷道的掘进速度，高瓦斯浓度下进行工作存在爆炸危险性，必须降低掘进面和回风巷道中的瓦斯浓度才能进行正常施工，不仅使掘进成本提高，还严重影响巷道掘进进度。

2煤矿巷道快速掘进工艺装备及发展趋势

2.1制定合理的施工组织方案

(1)合理的施工进度:根据工作面顶板情况，合理确定循环进度，在煤层顶板岩石较破碎情况下，每循环进尺800mm;较稳定情况下，每循环进尺提高1倍;在煤层顶板稳定情况下，每循环进尺增加为3倍，并组织多循环作业。

(2)高效的作业方式:采用“三八”制作业方式，保证工人良好的休息。早班安排检修;中班安排2人平行作业，专门打锚索梁;夜班安排2人运料。现场交接班时，交叉作业1h。各施工工种之间采取平行作业和顺序作业方式，提高各施工工序的衔接速度，减少相互影响，为快速掘进提供保障。

2.2交叉支护快速掘进装备未来发展趋势

通过让交叉支护快速掘进工艺与双锚掘进机进行科学、合理的配合，这样不仅可把掘进效率与顶板管理二者都估计到，而且对作业施工条件要求不是很高，与单纯的只采用后置支护工艺或前置支护工艺相比，属于一种最佳的掘进工艺。基于该种快速掘进装备与工艺，笔者认为其未来应重点朝以下方向发展:1)对机载锚杆钻机实际布设结构进行科学、合理的优化，同时进一步提高其对巷道适应性与实际操作的方便性。2)为提高后续支护速度，同时显著减轻工人作业强度，可在系统后部装设机载锚杆钻机与运锚机。3)对掘锚一体式掘进机其具体结构进行科学、合理的优化，以进一步降低设备生产成本，同时增强其工作适应性。4)对临时支撑结构进行改进优化，让实际掘进时间尽量长，以提升掘进效率。

2.3交叉支护快速掘进工艺装备

经过长期应用，已经发现尽管实际驾驶效率相对较高，但对屋顶管理并不太有利。相反，超前支护的快速掘进技术恰恰相反。采用后支护和快速开挖技术可以最大限度地提高开挖速度，但很难全面考虑屋顶的安全性。在实际生产操作中，为了科学合理地处理掘进速度和支护速度之间的矛盾，人们开发了一种快速掘进交叉支护技术，该技术正在逐步改进和完善。

采用交叉支护快掘工艺进行掘进作业，其主要用到的设备为双锚掘进机，对于锚杆机集成型式而言，其主要集成方式大致可分为:机身外部集成，截割部集成以及机身内部集成等;采用该工艺进行作业时，其主要以掘进机前置只实施必要的永久支护，用后置锚护设备来完成余下的锚杆与锚索支护作业，在此过程中，应同时开展掘进作业，可借助延长掘进作业时间来提升实际掘进效率。该掘进工艺的具体作业流程为:先让掘进机掘进一个锚杆排距或两个锚杆排距，再进行排渣并适当清理底板，然后让机载临时防护装置展开把顶板护住，再让机载锚杆机适当伸出，实施锚杆支护，再收回机载锚杆机，掘进机再掘进一个锚杆排距或两个锚杆排距，与此同时让后排进行锚杆及锚索的补打作业。

借助交叉支护快速掘进方式施工，可在某种程度上让掘进速度与实际支护速度存在的不平衡现象得到适当缓解，这样不仅大幅提高实际掘进效率，而且还可以更好地保障顶板安全。但交叉支护掘进工艺也存在很多不足:1)机载临时支护装置较难设计，若其设计不科学、不合理，可能会对司机的实际截割视线造成严重影响。2)布设机载锚杆钻机后，会使掘进机的宽度增宽，高度增大，会影响掘进机整机实际适应性，降低其适应能力。3)受锚杆机自身具体结构特点的限制，当实施锚护施工时，在某种程度上会增大操作难度。

结束语

制定合理的掘进工艺，科学分配掘进和支护时间，才能真正提高掘进效率，最终实现快速掘进、安全掘进。交叉支护快掘工艺和配套双锚掘进机(组)的研制和发展，必将大大降低工人劳动强度，降低煤矿人工成本，提高巷道掘进效率，最终提高煤炭企业经济效益。以交叉支护快速掘进工艺和双锚掘进机(组)为研究方向的快速掘进工艺大有可期。

参考文献：

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[2]曾石清，刘相寿，黄志彬.掘进机工作面临时支护问题探讨[J].能源技术与管理，2004(6):29-30.

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[6]何俊材，朱恒忠，高荣.巷道快速掘进技术在贵州省煤与瓦斯突出煤层中的探讨与应用[J].内蒙古煤炭经济，2014(1):168-170.