复杂地质条件下的巷道掘进技术优化研究

2020-11-26冯振元辛军

商品与质量 2020年23期

冯振元辛军

河南能源集团鹤煤公司第三煤矿河南鹤壁 458000

复杂地质条件能够对煤炭开采的效率和安全带来严重的不良影响，这是当前煤炭开采行业无法回避的难点问题。在复杂地质条件下，通过采取升级改进煤炭开采作业的技术、设备，优化施工管理等一系列措施，可大大提升煤矿快速掘进质量，还能够有效提升开采效率和作业安全性。同时，这对提高社会经济效率来说也具有重大意义。

1 掘进技术研究价值

掘进技术指的是将回采煤炭资源通道直接打通，因为回采煤炭的通道需要反复使用，所以确保煤炭回采通道的稳固极为重要，而且安全的煤炭掘进技术为能够确保通道稳固的一项技术。伴随现代化科技水平的稳步提升，安全的煤炭掘进技术也随之快速进步，掘进技术的种类也随之不断增加。然而从整体方面进行划分，安全的煤炭掘进技术重点分成三个类别，分别为煤岩混合技术、岩巷技术以及煤巷技术[1]。

2 复杂地质条件下煤炭开采作业难度

第一，针对深层次矿井来讲，层次感较强是地质结构变化的主要特点。通常情况下，矿井开采作业中，从浅层逐渐向深层掘进，需要面对发生巨大变化的地质结构，采煤作业中还会一定程度上破坏原有地质结构特点，其中包含顶层板岩石特性等，同时外力作用还会严重影响拱状围岩位置，这会加大煤炭资源开采作业难度。

第二，复杂地质条件背景下，松软性通常为矿井上部以及底部土质的主要特点，这就给巷道挖掘增加了难度。通常情况下，固定的形状无法在巷道上形成，即使采用相关技术措施，对巷道的形状进行了固定处理，但是在实际施工中也会导致这一形状遭到改变，严重的收缩现象通常会产生于巷道底部以及顶部等位置，在发生这一现象时，通常无法将支护技术的功能全面发挥出来。

第三，复杂地质条件下，当大面积断层产生于巷道周边时，会导致巷道形成较大的整体坡度。薄煤层开采作业中，应以半煤巷为主对巷道掘进支护技术进行充分应用，作业中对支护技术的设备性能、功能、操作精确性要求都相对较高，只有科学操作才能够构建更加稳定和安全的半煤巷矿区[2]。

3 简析复杂地质煤巷掘进的影响因素

3.1 煤层巷道地质条件

在掘进巷道时，实际掘进速度会直接受到巷道岩层状况的影响。如果掘进巷道是硬煤岩巷道，那么会加大快速掘进的难度，同时在掘进的过程中还会对机器造成严重磨损，极容易造成剧烈震动，并对机器进行二次磨损，给提升掘进效率带来不利影响。另外，岩层渗水性、瓦斯溢出状况等也都是巷道地质条件的内容。

3.2 掘进设备的技术性能

掘进设备性能的好坏对掘进效率也会造成巨大的影响。现如今，我国自行研究和开发的快速掘进机械性能仍然不能与世界先进水平相媲美，这直接影响了我国各个矿井掘进效率的提高。尤其是研究和开发的重型悬臂式掘进机，其独立技术仍然不足，早已成为阻碍掘进设备发展的瓶颈。

3.3 掘进支护施工工艺

现阶段，根据中国煤矿巷道掘进施工现状，我们能够发现支护施工需要消耗的时间比较多，已严重制约了掘进机快速进尺。支护工艺的滞后对我国煤矿巷道的快速掘进造成了直接的影响，如果在对锚杆进行打眼的过程中总是出现跑偏现象，在排列锚杆时总是根据经验来进行，这样很难使支护速度满足实际掘进速度。

4 复杂地质优化煤巷快速掘进技术的措施

4.1 根据实际条件对掘进进行优化

在巷道掘进前就应对掘进区域内的岩性参数进行分析，根据实际情况确定巷道掘进方式。巷道掘进采用综掘方式，但存在掘进机截割齿磨损严重的问题，制约巷道掘进效率。在巷道掘进遇到煤层变薄、需要截割硬度较大砂岩时，应提前在掘进机截割头上焊接高强度钢板，从而减轻截割齿磨耗程度，提高设备开机率，从而提升巷道掘进速度及掘进效率。

4.2 做好地质勘探

在巷道掘进前就应做好必要的地质勘探工作，提高地质条件预报以及地质灾害提前应对能力。采用“有掘必探、有疑必探”方针，充分利用物探、钻探技术对巷道掘进前方地质条件进行详细勘探，为后续的巷道掘进、支护以及安全措施制定提供参考。在巷道掘进过程中，合理制定检修作业时间，利用设备检修时间对巷道掘进面前方煤岩体进行综合勘探，实现巷道掘进、地质勘探相接进行，减少地质勘探对掘进工作的影响，提升掘进效率[3]。

4.3 掘进设备合理选型

在巷道掘进前就应对掘进巷道进行综合评定，确定采用的掘进机型号、规格。在巷道掘进过程中，带式输送机一般滞后于掘进机之后几十米左右。有些矿井在掘进工作面与带式输送机间布置刮板输送机，合理解决了掘进机及带式输送机无法高效衔接的问题。同时，为了满足矿井通风、瓦斯治理需要，矿井掘进的巷道断面普遍较大，采用传统的掘进方式不能实现巷道快速掘进。根据煤层顶板硬度大、局部范围内巷道需要破顶掘进的现状选择综掘机，不仅适宜煤巷掘进，而且还可以截割硬度较大的岩层、操作简单，自动化程度高。