高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进工艺及其应用分析

2017-07-21李晓非

中国高新技术企业 2017年12期

关键词：煤巷锚索瓦斯

李晓非

（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南许昌 461670）

高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进工艺及其应用分析

李晓非

（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南许昌 461670）

煤矿资源是当前十分重要的资源，在煤矿资源的开采当中，开采安全是一项至关重要的工作。在一些煤层当中，具有高瓦斯突出矿井的情况，对煤矿开采安全具有较大的威胁。对此，应当根据掘进工作面的现场实际情况，结合巷道掘进作业的方法及流程，对快速掘进工艺及其应用进行分析，从而在确保开采安全的同时，提高煤矿开采的效率。

高瓦斯突出矿井；煤巷；快速掘进工艺；煤矿资源；煤矿开采；帮锚杆支护

在高瓦斯突出矿井的情况下，煤巷快速掘进工艺具有较高的综合性。掘进速度的快慢，除了与掘进设备现代化程度相关之外，与各个生产工序之间也存在着紧密的联系，对于煤矿采掘衔接工作，也具有较大的影响。随着煤矿开采综合机械化程度的提升以及开采条件的不断改变，产生了一些采掘不平衡的情况。对此，应当结合实际案例，对工序时间进行节省，对掘进速度进行提升，从而在高瓦斯突出矿井的施工中，更好地应用煤巷快速掘进工艺，提高煤矿开采效率。

1 煤巷掘进的现状概况

本文以某煤矿辅运巷、胶带巷的掘进工作面为例，均属于盘区大巷在掘进区域，煤层平均厚度为6.13m，为全煤结构，以1.11m平均厚度的泥岩为直接顶，以2m平均厚度的砂质泥岩为老顶，以11.28m平均厚度的砂质泥岩为直接底。在两条巷道中，都采用沿煤层底板掘进的方式，每隔60m，设置1个联络横川。在掘进当中，辅运巷为进风巷，胶带巷为回风巷。具有宽度为5m、高度为4m的毛断面，具有0°～12°的倾角。在实际掘进过程中，面临较多的困难，例如抽放钻孔成孔率低、煤质松软、地应力大、瓦斯高等，因而抽掘采衔接紧张、掘进速度慢、掘进单进水平低，使得矿井均衡生产受到制约。为此需要采取有效措施，使掘进工序减少对辅助工序的影响时间，使煤巷掘进速度得到提升，从而加快矿井掘进工效，并使矿井采掘平衡得到改善。如图1所示：

图1 某煤矿辅运巷、胶带巷的掘进工作面

2 巷道掘进方法和工艺

在煤巷掘进中，采用综合机械化的方法，使用了连续采煤机和相关配套设备，支护中使用了高强度、高预紧力的螺纹钢锚索及锚杆。采用连续采煤机，对割煤、装煤工序进行施工，采用梭车从连采机向给料破碎机运输煤炭。采用给料破碎机，对煤炭进行破碎和转载，并且向胶带输送机中转载破碎后的煤炭，进行运出。采用铲车进行巷道浮煤的清理、设备搬移、材料运送等。对巷道顶锚索、丁锚杆进行打眼及安装，并使用手持风动钻机，对帮锚杆进行打眼及安装。在工艺流程方面，依次为交接班；安全检查；防突预测；调连采机进入，预测指标达标，允许掘进巷道割煤装煤，使用梭车进行运送；切槽采垛达到循环进度；调出连采机，出转移巷道；已割好的巷道中，进入锚杆机，进行支护工作；进行“敲帮问顶”；使用锚杆机临时支臂，进行临时支护；进行永久支护；完成永久支护之后，调机转移巷道；用铲车对浮煤进行清理；最后进行自检验收。如图2所示：

图2 巷道掘进方法和工艺

3 煤巷快速掘进工艺及其应用

3.1 帮锚杆支护顺序的调整

在掘进过程当中，耗时最长的往往是锚杆支护，会对掘进速度造成很大的影响。对此，对现场支护当中，通过对相关资料进行查找，对工人操作过程进行分析，对帮锚杆支护，进行数值模拟，对巷帮最下方的1根，破碎带上的帮锚杆，滞后60m的距离的施工，进行应力分析，对其帮锚杆施工进行确定。将原来7m的滞后距离，改变为60m，在后续作业循环的空隙时间，通过平行作业的方法进行打补，这样在每个循环当中，节省的时间可以达到1h左右。

3.2 标准化工序及时间的制定

在保持其他条件不变的情况下，在各个循环作业当中，不同班组可能会使用不同的时间。因此在实际作业操作当中，施工人员可能会运用不同的技艺或方法。所以对于掘进施工当中的各个工序，可以通过工业工程现场管理的措施进行分析与观察，并采用动作分析方法，进行深入的研究，进而制定出标准化的工序和时间标准。在标准化工序及时间的制定当中，要对工人的心理因素、生理因素以及具体的工作条件等进行充分的考虑。在标准时间的制定当中，需要对观测时间、平定系数等进行综合的考虑。基于确定的标准时间，采用标准化的内容，对工人进行培训，使工人施工操作可以达到更高的熟练程度，确保能够将各道工序操作，在标准时间之内进行完成，进而使工作效率得到有效的提升。在制定了标准化工序及时间的情况下，能够有效地改善各个操作工序的时间以及平行作业的程度。以往每天只能进行1个循环，改变为每天可以进行2个循环，能够提高1倍的工作效率。

3.3 不同工序平行作业的实现

在实际施工当中，在交接班当中，对于物料交接缓解、现场安全检查环节等，可以采用分工平行作业的方法进行施工，这样，能够缩短大约10min的交接班实践。在割煤之前，对于中线、吊挂随机拖拽电缆等工序，也可与支护施工进行平行作业，能够缩短30min左右的割煤时间。同时，在割煤施工当中，也可同时进行支护运料和备料的作业，也能够节省20min左右的时间。此外，在检修过程当中，也可以同时进行提前调机和防突预测等施工，能够节省大约130min的时间。

3.4 双测工具及双预测仪器的使用

在过去的预测当中，预测钻及配套钻杆，预测仪器等，均使用了1台。预测仪器对1个数据进行检测，所需时间为5min。在打预测眼或探眼过程中，每米需要的时间只有1min。因此，在对一个探眼进行取样，对检测数据进行等待的时候，可以对另一个探眼进行施工，同时使用另1台仪器，对数据进行检测，能够使预测的时间得到极大的节约。分别对预测钻、预测仪器使用2台之后，能够缩短几乎一半的预测时间。例如，需要对10个预测眼和5个探眼进行施工，对1个预测眼带取样检测数据以及对1个探眼进行施工，大约需要消耗30min，而有2个探眼，能够基于预测眼，进行延伸施工，能够节约30min的时间，因此使用1台钻进行预测需要7h，而使用2台钻进行预测只需要3.5h，节省了一半的时间。

3.5 横川口加强支护及耳朵钻场位置的改变

在过去的巷道中，在耳朵钻场施工中，与横川口是正对的位置，利用加强支护工艺处理横川口，保持1m的支护排距，根据二四的原则布置锚索施工，每排使用2根8.3m的锁口锚索，在两侧施工。对相关资料进行查找，对锚索支护进行数值模拟，在不同锚索间距中，进行应力分析，在确定之后尽可能对巷道侧面耳朵钻场、横川口耳朵钻场的施工中，避免正对横川口的施工，将横川口悬顶面积缩小。根据二二的原则，对横川口锚索进行施工，在一排对2根8.3m的锁口锚索在两侧进行施工，紧靠下一排中间，对2根7.3m锚索进行加强支护施工。在横川口位置，以12排设定加强支护范围，能够节省8.3m的锁口锚索施工12根，以每根8.3m锚索需要15min时间进行计算，两根平行作业，能够缩短1.5h左右的时间。