高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进工艺及其应用分析

张 兵

(山西阳煤五矿，山西 阳泉 045209)

引 言

高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进是一项集多种工艺于一体的综合性工艺，掘进的工艺和速度不仅仅和现代化的生产工艺有着非常密切的关系，并且同整体工作过程中的生产工艺都紧密地联系在一起，最终都会对煤矿采掘地工作产生影响。随着中国煤矿开采机械化程度的提高，出现了一系列采掘不平衡甚至是采掘事故的发生。本文以某煤矿集团的掘进工作面为研究的对象，并结合现场的观测和施工的实践等措施，对工序进行更好地优化和参考，从而达到更好地节省工序时间和提高掘进速度的目的，希望能够为我国高瓦斯突出矿井巷快速掘进工艺提供更好的参考性意见和建议。

1 煤巷掘进的现状概况

以盘区大巷的某个掘进区域为例，该煤层的平均厚度为6.13 m，以1.11 m的平均厚度作为直接的泥岩顶部，之后再以2 m的平均厚度沙质泥浆作为老顶，直接底的沙质泥浆的平均厚度为11.28 m。在两条巷道的中间，一般都会采用在煤层进行底板掘进的方式来设置专业的联络横穿。之后在分别采用煤层底板掘进的方式，每隔一段距离来设置一个横穿。在掘进的过程中，主要由进风巷和回风巷两个巷口组成。每个巷口大约有一个12°左右的倾斜角，平均的度数为6°。

在掘进的过程中会遇到诸多类型的问题，主要包括煤矿质量过于松软而引起的钻孔成孔率低的问题，也会产生因为地应力大或者瓦斯高而产生的诸多问题。如果稍有不注意就会产生掘进过程衔接紧张、掘进的速度不够快、掘进整体技术水平较低、矿井的均衡性受到威胁等方面的影响，为此我们必须要采取有效的措施来进行掘进工艺和技术的提升，这样才能使煤巷挖掘的速度得以最大限度的提升，最终提高矿井的挖掘效率[1]。

2 巷道掘进的主要作业方式和工艺流程

主要采用连续采煤机和配套的综合化机械方式来更好地进行机械化煤矿掘进作业，之后再陆续采用高预紧力的螺纹钢锚杆以及其他不同类型的方式来进行支护。一般都先采用专业公司制造的12CM27-11EYL型连续的采煤机来更好地完成切割煤块和装煤块的工序，之后再采用PM2110C梭车来完成煤炭开采刀给料破碎机运输的工序。给料破碎机再把已经破碎了的煤块转载到胶带运输机去运输。

整体的工艺流程包括以下几个步骤。第一，由交接班的工人进行安全检查，以便更好地预防突发的状况；第二，连采机进入刀预测指标的预测，之后再进入掘进的巷道进行切割，然后再把煤炭更好地装入到梭车中，让它们更好地进行运煤，之后再进入到切槽和采垛的轮流循环中；第三，将连采机调出转移巷道进行工作，再通过让锚杆机更好地进入已经被加工好的巷道中进行支护，随后再进行敲帮支顶，之后再用锚杆机对临时的支壁进行临时的支护；第四，等到永久支护结束之后再利用铲车来清理已经变碎的煤屑，最终进行自动验收。

3 提高掘进工艺和速度的主要措施

3.1 采用双预测工具和仪器进行预测

之前的预测通常是采用1台预测仪器配合配套钻杆的方式进行预测，每检测一个数据需要的时间大概为5 min，而对预测眼进行施工需要的时间大约为1 min左右。如果在等到一个探眼检测数据的过程中进行施工，完全可以再施工另外一个探眼，在施工完毕之后再采用另外一台检测仪器进行数据检测，整体施工的过程中使得预测的时间大幅度的减少。此时如果在预测的过程中能够采用两台预测钻荷预测仪器同时进行的话，整体预测的时间就会缩短一半，甚至预测的更快。在施工一个预测眼加一个探眼的基础上，如果能够再多施工一个探眼，那么整体时间可以缩短0.5 h左右。因此预测一台钻需要的时间大约为7 h，而预测两台钻的时间就能够有效缩短一半。

3.2 根据实际情况调整帮锚杆的数据

在整个掘进施工的过程中，锚杆的支护过程耗费的时间往往最长，这会大大地延长整体掘进的速度。因此在现场进行支护的过程中，主要的步骤包括以下几点。第一，在对资料进行分析的基础上对整体操作的过程进行全面分析，之后再通过对锚杆进行支护而全面地对数值进行模拟；第二，在对煤巷道的最下方进行破碎时要记得带上一根帮锚杆，之后再在滞后60 m的距离处进行施工，最终对整体工程进行预应力的施工。注意将原先7 m左右的滞后距离升级为60 m。最后，注意在后续作业循环的空隙时间进行平行打补。最终计算下来，在每个循环中平均节省下来的时间可以达到1 h左右[2]。

3.3 在不同的工序间更好地实现平行作业

在实际的施工过程中会包含很多的施工环节，在对物料进行交接和对现场安全环节进行检查的过程中，我们可以采用分工平行作业的方法进行施工，这样能够更好地缩短大约10 min左右的交班时间。在对煤炭进行加工的过程中，如果需要进行吊挂和拖拽电缆的工作时，可以选择与支护施工进行平行施工的方式，这样整体施工的过程中最终可以节省大约20 min的时间。如果想要节省施工的时间和提高施工的效率，可以提前通过调整机械的方法进行施工，能够取得好的效果。

3.4 尽量让工序和时间变得标准化

即使是在相同的条件下，整个循环作用中班组消耗的时间也是有着一定的差异，造成这一现象的根本原因是工人在操作的过程中所采用的方法具有一定的差异。因此，在实际施工的过程中，一定要利用各种类型的工业和工程现场管理方式对掘进中的各个工序进行合理的规划和全面的观测分析，并更好地运用各种分析方法进行全面的研究。在施工的过程中，对工序中所消耗的时间进行标准化的制定是非常重要的一个环节，但是在指定的过程中我们也要充分考虑工人心理和生理上面的诸多因素。期间采用的公式为：标准时间=观测时间×评定系数×(1+放宽率)。在操作的过程中，先对时间进行全方位标准化的指定，之后再通过对工人进行标准化的培训来提高他们的工作效率。这样一系列的措施得以改进之后，整个工序的操作时间和平行作业的时间程度都得到了很大程度的改善，作业的循环数量也得以增多，最终效率也得以很大程度的提高。改进后循环作业图，如图1所示。

图1 改进后循环作业图

4 结语

在高瓦斯突出矿井施工的整个过程中，如果采用双预测工具进行仪器预测、调整帮锚杆数据、不同的工序之间更好地实现平行作业和尽量让整体工序施工的时间变得标准化等施工的方法，就能够使得整体的施工效率变得更高，更快地实现高效煤炭的快速掘进。相信随着科学技术的发展，高瓦斯突出矿井煤巷道的掘进工艺技术会有更大的突破，最终都能够取得更好的效果。