矿井工作面巷道综掘效率影响因素分析

贾　岳

（西山煤电股份有限公司西曲矿，山西　古交　030200）

矿井工作面巷道综掘效率影响因素分析

贾岳

（西山煤电股份有限公司西曲矿，山西古交030200）

摘要以开元矿的综掘现场条件为研究对象，从地质条件、支护参数、掘进设备的选择、施工管理与工艺等方面出发，分析了各因素对掘进效率的影响，得出必须正确掌握影响掘进效率的主要因素，科学组织生产才能有效提高综掘效率，可为巷道综掘工作提供借鉴。

关键词地质条件；支护参数；掘进设备；施工管理；综掘效率

巷道综掘影响因素很多，一方面与矿井采用设备的性能及特点有关，另一方面与生产步骤的划分及采用的工艺也有很大关系。因此，提高综掘效率的关键是正确识别影响巷道综掘的主要因素，然后采用科学合理的方法解决。

1　地质条件的影响

开元矿综放工作面开采过程中，采用三维地震勘探技术，较准确地掌握了矿区范围内的煤层变化与地质构造概况。

影响综掘工作面掘进效率的地质条件因素是多方面的，如煤层倾角、力学特征、褶曲构造、透水性等。

1）煤层倾角。开元矿以倾斜煤层为主，煤层厚度15～22 m，倾角24°～43°，且以中间缓两侧陡分布，是国内常见的大倾角厚煤层，因煤层倾角大，致使岩石层理面与自重所成的夹角较小，重力沿层理方向的分力增大，锚固力降低，支护难度增大，明显影响了综掘效率［1］。

2）煤层物理力学特征。开元矿煤质为黑色、条带状结构、沥青光泽，并含有一定量的黄铁矿，为中硬煤层。

煤层的节理裂隙比较发育，强度低，煤体松软。工作面掘进至此层时，将造成围岩性质变差，而且易发生冒顶事故，增加支护难度，影响支护效率。

3）煤层深度。开元矿开采的煤层为4层，煤层厚度为9．5～18．5 m，开采深度为260～380 m，随着工作面向深部掘进，巷道地压增大，不可避免地产生煤爆事故，对割煤产生影响。

4）褶曲构造。煤层受构造应力的影响，会在不同部位产生断层、裂纹，特别是在褶曲轴部更易发生，致使掘进中支护困难，易发生片帮与冒顶事故［2］。

5）瓦斯分布。瓦斯的浓度经常制约着矿井的开采，即使处于低瓦斯矿井，也应引起足够重视，在断层等部位易聚集瓦斯，影响掘进效率。

6）断层。矿井开采中经常会遇到断层，一些较大的断层在勘探阶段便可查明，但在实际中，高度小于5 m的小断层在掘进准备阶段较难预料，是目前矿井开采不可避免的地质因素，应引起重视。

7）煤岩层含水性及透水性。煤层中夹杂的含水层，由于受到采动与裂隙的影响，致使地下水渗透进巷道，给运输系统带来隐患。因此，必须设置排水系统保证生产安全。因含水层的影响，导致巷道底板松软、膨胀，使得掘进机下陷，无法行走，影响综掘效率。

2　支护参数的影响

为保证快速、安全掘进，必须针对不同的地质条件合理选择支护参数及支护形式，采用合理的锚网索联合支护参数不仅可以降低锚杆索支护密度，而且可以确保支护安全及支护质量，提高煤巷掘进速度。

围岩强度是否在锚杆作用下得到强化，与锚杆强度有关，利用高强度锚杆支护巷道，在确定各项参数时，应考虑围岩特性与锚杆自身强度。

3　掘进设备的影响

在矿井掘进施工过程中，采用的掘进设备及其辅助设备决定了特定矿井的施工方法。

1）掘进机及作业工序。开元矿采用的是悬臂式掘进机配合单体锚杆钻机的作业方式，其施工步骤为：首先，掘进机在割煤并运出煤后，后移3 m左右；其次，人工将单体锚杆机挪至工作面；最后，接通必要管路并启动锚杆机进行钻孔与安装。

上述方式存在两个缺点：a）支护时间太长，掘进与支护不能同时作业。b）综掘机频繁进退，锚杆机频繁人工移动，导致辅助作业周期长，劳动强度高，掘进效率低［3］。

2）锚杆钻机。根据现场情况，开元矿采用的风动锚杆钻机扭矩与推力不够，加上钻具可靠性低，卡腿现象时常发生，严重影响支护进度，并带来安全隐患，影响掘进效率［4］。

3）辅助运输系统。辅助运输问题伴随着巷道采用锚杆支护得到一定的缓解，但是开掘速度的提高使支护材料的运输量也跟着增多，胶带输送机架设、水管、轨道、润滑油等物品的运输量也会明显增大。可见，巷道综掘效率跟辅助运输系统也有很大关联。

4）设备维护。通常情况下，一个工作面需配置3台锚杆机，两用一备。应落实准备工作，保证风、水管路畅通，避免影响综掘效率。所以，应加大检修与准备力度，在施工初期，应备置足够器具，确保施工进度不受设备短缺的影响。

4　施工工艺与管理的影响

4．1施工工艺

施工工艺对巷道的掘进效率也有很大影响。开元矿目前采用的综合机械化掘进工艺是悬臂式掘进机配合单体锚杆钻机，后配胶带式装载机与输送机，一般采用一掘一支的循环作业方式。

其工艺流程为：

掘进机割煤、出煤→退机组→打顶眼安装顶锚杆、打帮眼安装帮锚杆→进机组→安装锚索→滞后10 m喷射混凝土。

根据实际情况，发现掘进机割煤这一工序通常需要0．5 h左右，明显影响掘进效率。

在打顶眼安装顶锚杆流程中，所有锚杆都要经过钻孔、铺网、上药卷、上托板、上钢托板、注锚杆、预紧等工序。从打眼到安装好1根锚杆持续较长时间。再加上锚杆数量多，打眼周期长，上托板与螺母并预紧效率低，这样便造成支护时间过长，需要近1 h。可见，这种安装工艺落后，工序繁多，严重影响综掘效率。

4．2施工管理

对于开元矿，要在现有条件下提高掘进效率，必须完善并细化各种规章制度，利用科学的方式组织生产，并努力提高职工的技术水平。

通过制定奖罚分明的制度、科学合理的激励机制，提高职工队伍的水平，做到制度管理人，才能落实各项掘进工作，保持综掘队伍的积极性，有效提高巷道综掘效率。

1）综掘队伍的现状。

开元矿目前综掘队伍技术相对落后，区、队管理职责模糊，综掘队职工组成相对复杂，学历以高中为主，综合机械化掘进的施工经验不足，大部分职工缺少必要的专业知识，从业人员素质不高，对机器、设备的性能掌握不够，设备出现故障时不能及时进行维修，造成工期延误，现场实际操作不能按设计要求进行，施工质量差，这些都制约着巷道综掘效率。

2）施工质量现状。

现场管理人员施工要求责任不到位，出现锚杆安装质量差，间排距不均匀等现象，造成支护材料与时间的浪费，降低综掘工作面工作效率。

3）劳动组织管理。

劳动组织必须与合理的激励机制紧密结合，充分调动工人的劳动积极性，使得各工种互相协作，消除各工种间工作量不均衡，减少和避免相互影响，缩短循环时间。

同时，工程质量、材料消耗与施工安全要与工资指标挂钩，保证质量、保证安全是巷道高效掘进的前提。

因此，如何在现有条件下，采用科学的管理方法，合理地增加投入以提高煤巷综掘效率是关键。

5　结　语

通过以上分析可知，开元矿因煤层埋藏深、倾角大、节理裂隙发育、煤层夹层松软、采区设计已成形等不可改变的因素存在，制约了煤巷的掘进效率［5］。因此，必须重新制定合理的制度，保持综掘队伍的积极性，落实各项掘进工作，才能有效提高综掘效率。

参考文献

［1］尹光志，鲜学福．大倾角煤层开采岩移基本规律的研究［J］．岩土工程学报，2001，21（4）：450－453．

［2］凌贤长，蔡德所．岩体力学［M］．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002：75－78．

［3］任葆锐，工虹．煤及半煤岩巷道掘进设备技术发展概况与思考［J］．煤矿机电，2000（5）：63－66．

［4］陈培华，安树峰．大倾角大采深高应力区煤巷锚杆支护技术［J］．矿山压力与顶板管理，2005（01）：66－67．

［5］索永录，赵峰．影响王家山矿锚网支护煤巷掘进速度的因素分析［J］．煤炭科学技术，2008，36（3）：27－30．

中图分类号：TD26－9

文献标识码：B

文章编号：1672－0652（2014）01－0054－03

收稿日期：2013－12－13

作者简介：贾岳（1972—），男，山西河曲人，1995年毕业于阳泉煤炭专科学校，工程师，主要从事煤矿开采管理方面的工作（E－mail）zhudianrui110＠163．com

Analysis on Influence Factors of Mechanized Excavation Efficiency in Coal Mine Working Face Roadway

Jia Yue

AbstractTakes the mechanized excavation condition on the spot of Kaiyuan coal mine as the research object，from the aspects such as geological conditions，support parameter，choice of excavating equipment，construction management and technology and others analyzes the various factors of affecting the drivage efficiency．It showed that mastering the main factors affect the drivage efficiency correctly and organizing production scientifically can improve the mechanized excavation efficiency effectively．It can provide a reference for roadway mechanized excavation．

Key wordsGeological conditions；Support parameter；Excavating equipment；Construction management； Mechanized excavation efficiency