煤矿岩巷快速掘进技术研究

李志刚

（宁夏宝丰能源集团有限公司四股泉煤矿，宁夏 银川 751100）

1 岩体破裂技术

岩巷开口周围爆炸引起的岩体破坏，破裂类型可以分为三类:①由于压裂造成的损坏;②利用不连续性和剪切的结构损坏;③导致两个不同岩石单元之间的分离或类似岩石类型之间的岩性边界的岩性破坏。这一阶段，角砾岩具有低Q 值，P 波速度和弹性模量。另一方面，在具有相对高得多的Q值，P 波速度和弹性模量的紧凑玄武岩中发现由于垂直和垂直关节以及过度爆裂。联合方向对岩巷开挖过程中的超挖/破裂以及抽穗和台阶操作具有重要影响。垂直于岩巷方向作用力有利于形成良好的拉力并且平行于隧道前进方向产生拉力。在煤矿的开发面进行爆破时，爆破地层的倾斜方向可以很好地进行，其中在上升的廊道中，与汲取廊道相比，拉力增加了11%。当主要巷道垂直于隧道轴线时，可以拉动隧道中更长的圆形。然而，如果不连续性与V-Cut Hagan 中连接Vs 的顶点线平行，则可以在竖井中获得更好的拉力。

2 边界爆破技术

通常，在岩巷掘进中使用两种类型的边界爆破:预裂开和光滑爆破。当同时开挖两个紧密间隔的带电孔时，从两个孔产生的应力波在孔之间的平面处碰撞，并产生垂直于孔轴的二次拉应力前沿，并有助于沿着连接孔的线延伸径向裂缝。来自爆炸气体的楔入作用有利于沿同一线延伸裂缝。此外，相邻孔的延迟定时需要非常精确，使得应力波应该在中点处碰撞，并且可以减少孔之间断裂的任意性。边界爆破性能很大程度上取决于采掘面的性质和方向。当预裂结轴与预分裂轴成1-30°的角度时，采掘面取向会对预裂结果产生不利影响。在光滑喷砂中，轮廓孔和最近的生产孔之间的延迟间隔保持很高，以便在轮廓孔爆炸之前促进材料在生产孔中的完全移动，使得轮廓孔中的气体膨胀朝向开口发生。采用线钻作为替代技术，沿着轮廓钻出许多不带孔的孔，间距是孔直径的2-4 倍。一排空孔与最后一排带电孔的距离保持为正常负荷的0.5-0.75 倍。在主爆破回合期间连接空孔并沿轮廓产生分离。

3 长孔掘进技术

使用长孔掘进技术(LHRB) 可以在95 天内挖掘出一个123 米深的导向。与传统的竖井下沉方法相比，这种技术的应用节省了75%的时间60%的挖掘成本。传统的沉井方法主要受天气影响，工作空间有限和循环时间短。通过长孔提升掘进技术挖掘直径为3.0m，深度为130m 的先导调压井。与传统的轴下沉方法相比，这种快速且经济的轴挖掘技术仅在60 天内完成，成本节省70%，节省时间95%。

4 自动化技术

4.1 掘锚机组自动化技术

煤矿岩巷快速掘进工作的地质条件很复杂，环境也比较恶劣，所以，对于煤矿岩巷快速掘进工作很容易产生负面的影响。这种情况下，为了将支护和掘进两个工艺能够顺利地进行，煤矿岩巷快速掘进工作面的自动化得以实现，应该有效运用掘锚机组的自化化技术，既能够将掘进割煤速度有效地提升，又能够支护煤帮和顶板。

4.2 运输自动化技术

从当前来看，我国煤矿岩巷快速掘进工作面，运输原煤的过程中，一般利用皮带集中对系统进行控制，将来若想将运输原煤自动化水平提升，运输胶带应该改造，从而使消耗支护材料减少。

4.3 锚杆支护自动化技术

由于重型机械设备和瓦期涌出量以及工作面产量，对煤矿岩巷快速掘进都有影响，所以，维护煤矿岩巷道必须要加强，巷道的断面应该加大，但是巷道断面太大，对巷道稳定性会有影响，为了将以上问题有效地解决，应该运用以下2种措施：

1） 掘进机构与锚杆钻臂自动控制有机地结合，既能够使锚杆钻臂临时快速自动化有效地实现，又能够将永久支护自动化实现；2） 分析和研究大断面煤矿岩巷的原理应该加强加大，从而使锚杆支护自动化得以有效地实现。

4.4 掘进机自动化技术

控制掘进机自动主要有自动纠偏和自主定位以及自动截割三种，为了使煤矿岩巷快速掘进工作面的稳定生产能够得以有效地保证，可以有效运用液压和电子等相关技术，致使煤矿岩巷快速掘进工作面的自动化得以实现。

4.5 传输掘进工作面信息技术

由于煤矿环境比较恶劣，煤矿岩巷掘进工作面的自动控制，传输高效和精准以及实时信息的功能都应该具备，所以，煤矿岩巷快速掘进工作面机电自动化系统，若想将传递信息有效地实现，应该将网关合理地选择，再运用实时环网交换机和其他的设备，将所要传递信息与以太环网接入，从而将煤矿岩巷掘进面各种信息有效地传输。

5 结语

煤矿井下岩巷快速掘进作业将有助于解决煤矿采掘接替紧张。当前应当积极做好煤矿井下岩巷快速掘进技术的研究与应用，并加快对各类煤矿井下岩巷掘进设备的研究与应用，以技术、设备的更新升级来推动煤矿井下岩巷高速掘进作业安全、高效的进行。在煤矿井下岩巷高速掘进的过程中将会受到多种不同干扰因素的影响，应当结合煤矿井下的实际情况，合理地选择煤矿井下岩巷的掘进与支护方式，提高作业效率。