煤矿开拓巷道快速掘进技术研究

李红勋 宋建伟

（平顶山天安煤业股份有限公司二矿，河南平顶山 467000）

煤矿开拓巷道快速掘进技术研究

李红勋 宋建伟

（平顶山天安煤业股份有限公司二矿，河南平顶山 467000）

煤矿行业自身的高效开采效率和持续的供应能力，不仅是攸关国家经济的稳定运行和经济安全的长远大计，更是直接影响人民客观要求丰富物质生活的愿望达成。近年来，伴随着有关煤矿开采中快速掘进技术的研发力量和政府机构持续关注的不断深入，煤炭企业不论是在快速掘进的技术设备和技术手段上都日臻成熟。然而在煤矿的快速掘进技术的实际操作之中，巷道掘进环节事关煤炭开采成败，现实中仍然存在很多不利于快速掘进技术发挥作用的牵掣因素。这与资源和谐型的现代社会对煤炭企业的高效优质的整体运行要求背道而驰，这些负面因素能否得到及时妥善的解决将直接作用煤炭行业能否实现质的转型。

快速掘进技术 煤矿开拓巷道 快速掘进工程质量管理

近些年来，建筑行业的繁荣和城市化具体进程的不断深入，客观上增加了城市生产、生活对煤炭的消耗需求。传统的煤矿开拓巷道技术不仅在开采效率方面不够理想，而且由开采煤炭所带来的环境生态负面效应着实令人堪忧，已经不能够适应当下现代经济对高效型节能化煤炭产业的结构化调整需求。开拓煤矿巷道的快速掘进式技术方兴未艾，历经一段时期的探索和调整，在技术工艺和设备的构造水平上已经取代传统的开拓煤矿巷道方法。但在实际应用过程中，依然存在一些制约因素严重影响快速掘进技术的普及推广，亟待得到相关部门的持续关注和及时解决。

1　煤矿巷道开拓快速掘进技术概述

1.1影响煤矿巷道快速掘进技术的因素

开拓煤矿巷道是颇具综合性和复杂性的施工过程，对其施工进程和质量影响的因素有：

（1）来自地质环境因素的影响。这种影响是基础性、原发性的，缘于其为快速掘进技术提供的操作平台。包括地下煤岩的坚硬程度、周围岩石的地理构造成分、地下地质的稳定程度和所含瓦斯气体的含量等都会左右快速掘进技术的选取。优良的地质环境不仅会为快速掘进技术创造适宜的施工环境，而且会在很大程度上提速快速掘进的施工进度。诸如坚实的煤岩形成的顶板在快速掘进施工进程中会稳固设备施工，施工后略加永久支护便成为天然的安全防护设施。相反的，如果地质观景因素不够理想，无疑会为快速掘进技术的实施增加安全隐患和实施难度。如煤矿巷道拓展的路段的地质构造褶皱形态较多，一旦施工动土就会加大冒顶和坍塌的安全隐患，放缓快速掘进的工程进度［1］。

（2）来自工程施工工艺的制约。受传统煤炭巷道开拓技术的影响，目前我国煤炭企业的巷道施工的整体水平依旧处于世界行业中下游水平。相关技术统计指出，用于煤矿巷道开拓初期的支护设施的建造时间要占总工程的八成，即便在施工过程中采取的锚梁网等弥补简化工艺措施，仍然很难达与快速掘进技术的步伐达成一致［2］。同时，一些对岩巷采取的快速掘进操作中，矿井的风化和老化现象严重压缩了相关快速掘进设备的生命周期，割裂了掘进工序的完整性和连贯性。

（3）来自施工组织管理的影响。由于对煤矿巷道的快速掘进工程的开展，通常是个复杂性的组织行为，需要施工单位严格按照固定的工程规范和施工顺序开展施工。一旦出现基于实现个体组织经济利益最大化而违背施工规范的人为加快施工进度，减少必要勘测工序的操作时。便会打破既有的巷道掘进施工进度，造成用于快速掘进的后程物资不充足等问题的涌现。

1.2几种常用煤矿开拓巷道快速掘进设备和技术比较

目前，在国内的煤炭行业施用于煤炭巷道快速掘进的设备大体上有三种，为了更加直观对比这些媒体巷道开拓的快速掘进设备各自具备的特点。如下表1，分别从这些快速掘进设备的具体的操作方式，施用范围和配套设备等方面依次列举进行比较。

根据煤矿所需开拓巷道具体的应用地质环境和机械化程度，当下在煤矿开拓巷道过程中主要使用三种快速掘进技术，即全岩综合性的掘进机生产线，挖斗式的耙矸机生产线和凿岩台车式的生产线，相关数据现实目前在我国的煤矿开拓巷道快速掘进的实际操作过程中，前两者的应用比重已经达到了九成，它们具体的适用范围和自身具有的优缺点比较如下表2：

表1　目前主要使用的煤巷快速掘进设备比较

1.3实现煤矿巷道开拓快速掘进的技术保障

首先，快速掘进技术需要保障采掘间的动态平衡。务必保证由快速掘进技术开采的煤矿巷道量可以同回采工作面实现动态的平衡。这样做不仅是保障煤矿巷道开采活动可以持续正常运行的前提，也是维护快速掘进技术可以安全实施的基础环节之一［3］。其次，选择与快速掘进技术相匹配的煤炭巷道掘进设备。掘锚机械一体化研发和实践进程的加速，成就了快速掘进设备机械自动化的今天。为此，要选取煤炭巷道的快速掘进技术的前期准备就是要准备好可以应用这项技术的相关机械设备。再次，需要相关施工工艺水平的相应提高。在开采煤炭巷道的快速掘进技术推进过程中，施工工艺要保持正规的循环与更新中。并在保持快速掘进采掘平衡的前提下，加强各工序之间的横向衔接和设备的机械化更新。

2　煤矿巷道开拓实施快速掘进技术中存在的问题

2.1开拓煤巷的快速掘进前期准备不足

一方面，是参与开拓煤巷的快速掘进施工的工作人员的自身素养与岗位要求不够匹配。体现传统的煤矿掘进巷道的施工方式对多数工作人员影响还较大。面对多线作业和工序平行开展的快速掘进技术，显得有些无所适从，很难在短时期内达到工作岗位所要求的专业水平和业务能力。使得部分工作人员的低效作业和失误作业情况频发，影响快速掘进技术的实施进程。另一方面，由于对开拓煤巷的快速掘进施工重视程度不够或者为了压缩工期，在掘进项目开展初期对技术施工的相关预案准备不够科学完备，以致对快速掘进技术发挥的相关制约因素和客观地质环境考虑不够周全。一旦有突发的情况出现，就会导致整个快速掘进施工项目的停滞不前。

2.2对煤巷开拓快速掘进施工质量重视不够

表现在部分的施工方为了压缩用于煤巷开拓的快速掘进的施工成本，在施工进度与工程质量的博弈上，孤注一掷的倾向缩短快速掘进的工期。而缩短快速掘进工期的直接表现就是对正在进行开拓的煤矿巷道掘进质量不能如期细致的验收核对。同时会疏于对煤巷快速掘进所要求与之配备的施工工艺和掘进设备的升级工作，这就使得快速掘进的施工工序间不能够得到良好的衔接。随着煤巷快速掘进施工的推进，诸多犹如掘进机施工效率下降等问题就会陆续出现。

3　提高煤矿巷道快速掘进技术水平的对策

3.1做好煤巷快速掘进技术施工前的准备工作

首先，要做好对要施工的煤矿巷道的地质情况勘测。着重对地质构造、围岩的应力分布几方面的全方位勘测，依据勘测的具体结果选择快速掘进的技术施工方案。并对可能存在安全隐患和技术难点的环节着重关注，可以考虑邀请相关专业人士依据煤炭巷道的实际特点对相关的快速掘进技术和设备进行升级。对实施快速掘进过程中可能发生的安全风险做出相应的风险应对预案，以便在危险情况出现时可以第一时间作出反应。

其次，要制定完备的煤矿巷道快速掘进的施工规划。由于煤炭巷道的快速掘进施工通常都是多线工作同时开展的平行施工，这在一定程度上加大了对快速掘进整体施工进度的掌控的难度。为此，在制定施工规划时就要将这种情况考虑其中，依据要开拓煤矿巷道的断面和快速掘进施工人员的配备的实际情况，合理配置掘进循环图表和工序时间人力分配。确保快速掘进技术在作业过程中，不会因为自身工序运作交叉混乱的原因而影响施工进度和掘进的效果。

再次，要在煤炭巷道项目的快速掘进施工前，规划和处理好相关平行工序作业的关系。快速掘进技术较之传统的煤矿采掘技术最显著的优势就是，可以最大限度地发挥不同工序间平行作业所产生的协同效应［4］。因此，要在保证正循环掘进作业的前提基础下，在快速掘进的施工过程总要更为科学的多布置工序平行施工。以期达到更为合理的利用不同快速掘进工序循环间的时间差，使巷道的掘进质量能够不会损失。

3.2提高煤巷快速掘进施工质量的管理

首先，要着力提高快速掘进设备的机电一体化水平。特别对参与快速掘进施工的掘进机要实现对包括切割断面尺寸和液态油压自我掌控等方面在内的一体化自动控制，这样不仅会提速煤巷快速掘进的作业速度，节约由于设备循环轮休所造成的刚性成本消耗。而且在一定层面上也是对快速掘进机工作性能的再次提升，使其能够长期有效地适应快速掘进的工作强度。

其次，要强化对煤巷快速掘进的工程质量管理。一方面，要狠抓煤巷快速掘进的现场施工的质量管理。对参与煤巷快速掘进的施工人员要开展多种形式的专业知识和生产安全方面的培训，通过向其准确传达快速掘进项目所要求的施工质量和安全规范，约束其严格遵循相关作业程序。同时，可以考虑根据施工人员的具体岗位和所处掘进施工的工序，来落实快速细化到个人的掘进工程质量责任制。在增强工序循环效率的同时，督促其高质量的完成工序质量自检任务。另一方面，设立专门的煤巷快速掘进施工质量监管机构，严格按照提高正循环完成效率的原则，开展对正在进行和业已完成的巷道掘进施工质量的验收和审查。及时叫停和责令调整不合理的工序和施工设备［5］。

再次，在煤巷快速掘进项目的竣工验收阶段，不仅要对所挖掘煤矿巷道的施工质量按照施工合同所规定的相关指标和标准进行严格的核定和审查。还要对实施煤巷巷道快速掘进技术的投入和产出部分进行分析和比对。对于施工效率和工程质量较低的关节，在日后的快速掘进施工作业中要进行调整。

4　结语

随着快速掘进技术在具体煤矿开拓巷道的实际施工作业的普遍使用，在很大程度上改观了煤炭行业的煤矿资源整体开采效率和一度紧张的能源供应局面。在推动煤炭行业内部结构技术调整的同时，也提高的清洁能源的开发使用效率。但在快速掘进技术的推广和改良的过程中，在现阶段存在的诸多问题也是不容忽视的。唯有将煤矿的快速掘进技术改革与推广工作纳入到正在进行的煤炭行业内部的行业转型改革规划大局之中，并采取有力度的解决措施粉碎现实阻碍，才能促进煤矿行业的良性有序发展。

［1］吴信友，汪金军.浅议煤矿巷道掘进的影响因素以及应对技术措施［J］.煤矿天地，2007（7）：109-113.

［2］杨琳，李跃平.快速掘进技术在煤矿施工中的应用研究［J］.河南科技，2014（4）：161-162.

［3］王义勇.浅谈几种井巷常用快速掘进方式的优劣［J］.河南科技，2013（9）：165-167.

［4］程敏，范志胜.论巷道快速掘进的影响因素及其技术措施［J］.现代商贸工业，2010（7）：292-293.

［5］宋丹，张运森，王锴，张国良.浅谈我国煤巷快速掘进设备的现状与发展对策［J］.煤矿机电，2013（1）：101-103.

李红勋（1973—），男，河南平顶山人，助理工程师，从事煤矿开拓掘进工作，现任职于平顶山天安煤业股份有限公司二矿开拓区区长。