煤矿巷道掘进速度影响因素分析与对策研究

郑翌

（陕西煤业化工建设（集团） 有限公司 矿建二公司，陕西 西安 710003）

0 引 言

随着工作面推进速度的加快，煤炭产量逐渐增高，巷道掘进速率、采掘比例失调成为影响我国煤炭高产高效的重要影响因素。目前从全国范围来看，巷道的掘进水平低于工作面采煤技术水平，导致采掘接替紧张，跟不上煤炭生产的需求。许多专家学者为此进行了不断的探索研究，加大了掘进设备的研发，巷道掘进的设备种类呈现多样化，巷道的支护水平也在不断的提高，保障了狭小作业区域的施工安全。本文针对木瓜煤矿下组煤皮带巷在掘进过程中影响巷道快速掘进的因素进行分析，制定了掘进工艺、掘进设备、支护形式、管理水平多方面的掘进措施，达到快速掘进的目的[1]。

1 概 况

木瓜煤矿南区左翼下组煤皮带巷服务于南区左翼下组煤工作面的煤（矸） 运输，以及行人、通风、排水、压风、供水管线的敷设，服务年限预计15 a。皮带巷布置在南区集中大巷东侧（左翼），从南区集中皮带巷开口施工至靠近井田边界风氧化带位置，设计长度1 308.9 m。巷道断面形状为矩形，规格为5.4 m×3.5 m，布置在石炭系下统太原组的9 号、10 号煤中，属于大断面巷道，煤层赋存稳定，预计在掘进过程中会遇到10 条左右的断层，断层要素不详，推测落差0.4 ～6 m，推测断层多集中在开口100 ～150 m 处的向斜轴部。

2 影响巷道快速掘进的因素

巷道掘进速度的快慢直接影响着矿井工作面的回采进度，巷道掘进是多方面相互配合的施工过程。

2.1 地质条件的影响

皮带巷布置在9 号、10 号煤层中，煤体抗压强度较小，煤体松软，巷道围岩性质较差，在掘进过程中易发生片帮，甚至冒顶，支护难度较大，会影响巷道的掘进速度，不利于巷道的稳定；直接底为泥岩，会出现前面掘进，后面底鼓现象，需要进行人工卧底，影响巷道的使用安全及掘进速度；在掘进过程中会遇到断层，断层处节理发育，应力集中，易发生冒顶，不利于巷道支护，影响巷道掘进速度。

2.2 掘进方式及掘进设备的影响

在煤巷中掘进方式的选择，直接影响巷道的掘进速度，采用综掘方式掘进巷道，有利于巷道的快速掘进。巷道快速掘进的保障是掘进设备，根据现场地质条件选择掘进设备，如果选择不合理，不适应地质条件，极易造成机械设备的损害，故障频繁，导致设备不能连续工作，继而影响后续施工工艺，严重影响巷道的掘进速度；选择合理，才能保证施工工艺的连续进行，保障巷道顺利掘进[2]。

2.3 支护参数的选择

在巷道的掘进过程中，支护工序要占总时间的50%～60%，支护速度的快慢是影响掘进速度的重要因素[3]。合理的支护参数不仅有利于支护工序的有效进行，而且可以提高巷道的支护质量；加强临时支护，可以保障支护顺利进行及人员的安全，从而提高掘进速度。

2.4 施工人员综合素质的影响

井下施工人员综合素质是巷道掘进的前提保障，综合素质的高低决定了施工效率，综合素质的体现不仅仅体现在对掘进设备的操作，更体现对工作的责任心[4]。责任心强的职工能重新发挥主观能动性，对工作精益求精，在工作中能够互相配合，提高施工工序的效率，保障工作的顺利进行；否则会影响巷道的掘进速度。

2.5 管理水平的影响

管理者水平的高低，是巷道掘进的重要方面。如果管理者的水平较高，能够调动广大职工的积极性，且能够合理安排各施工工序的衔接，避免作业循环时间，窝工现象的产生，从而提高巷道掘进速度；管理者水平较低，职工思想抵触，各工序不能交叉平行作业，呈依次作业，将会造成作业循环时间变长，掘进速度变慢。

3 巷道快速掘进的措施

为了使下组煤皮带巷能够快速掘进，通过现场调查，对影响巷道掘进因素进行分析[5]，提出了一系列的改进措施，保障掘进工作的顺利进行。

3.1 做好施工前准备

在巷道掘进施工前，由矿地质科人员及时标注皮带巷的开口位置，并标注巷道的中腰线；对巷道进行综合物探和钻探，确定周边水文地质环境，发现隐患问题及时处理，保证施工安全；发现断层及时调整，编写过断层措施；完善通风系统，将风管、水管、支护材料、风钻、锚头、钻杆、排水管路准备到位，运送至施工地点附近，摆放整齐；将风水管路接通，施工前必须保证风水管路畅通，确保正常施工。

3.2 选择合理的掘进方式及设备

依据现场地质环境，下组煤皮带巷在掘进过程中，巷道的开口采用炮掘方式，9 号煤顶板采用综掘施工方式。皮带巷掘进工作面采用EBZ-200H 型综掘机，并配备与之相适应运输设备，综掘机铲板装煤至机载转载机，然后连接胶带输送机，经多部胶带输送机后，煤矸石运至地面。在施工过程中综掘机采用横向往复式截割，进刀深度不超过0.6 m，截割头跨度以0.5 m 为宜，两帮预留量为0.2 m，循环进度为3 m，6 刀为1 个循环，巷道底部留1 m 厚的煤（岩），以便施工顶锚杆。

3.3 优化支护参数

在掘进过程中采用掘进与永久支护顺序作业的方式进行施工，以确保施工安全。在巷道掘进施工过程中，及时进行临时支护，采用型号为DN28-250/90 内注式单体液压支柱配合板梁支护。零点班、四点班循环进度为3 m，最大空顶距为3.3 m，最小空顶距为0.3 m；八点班为检修班。依据巷道支护设计理论并结合巷道施工过程中所穿越的煤岩体的性质，采用锚网粱+锚索联合支护的方式，利用中国矿业大学单仁亮教授提出的关于锚杆锚索一体化设计理念，在巷道支护参数设计过程中，使锚索与锚杆同排布置，能够使锚杆锚索形成的应力拱作用真正耦合起来，既提高了巷道的安全性，又可以节约成本，加快施工进度。皮带巷道支护设计示意如图1 所示。

图1 皮带巷道支护设计示意Fig.1 Belt roadway support

3.4 安排合理的工序

在巷道掘进和支护过程中，采用交叉平行作业。传统的作业方式掘一锚一，在施工顶板钻孔时不能施工帮部钻孔，相互之间影响严重。在现场实践中，根据现场地质情况进行合理调整，在顶板情况良好的情况下，依然采用掘一锚一的作业方式，但采取帮部支护滞后于顶板支护一排的支护方式，增大施工作业空间，顶板钻孔、帮部钻孔及联网工作可以同时进行，从而达到整个循环的时间要求；顶板、帮部条件不好时，依旧采用传统的作业方式。

3.5 提高管理水平

在巷道掘进施工之前，必须对职工进行技术和安全培训。管理者掌握先进的班组管理理念，提高职工的文化素质和职业技术水平，采用合理的工资分配制度，充分调动每一位职工的生产积极性。使职工熟悉掌握掘进工程中自己的职责，并能够按照操作规程进行操作，熟悉掘进工程中每一道工序及要求，以便能够相互配合，顺利施工。

4 经济效果分析

针对下组煤皮带巷在掘进过程中采取改进措施后，在以人为本，安全第一的理念下，巷道实现了快速掘进，且巷道成型效果好，在现场施工工程中现场文明生产达标，得到了矿安监科及生产科的嘉奖，“三违”事件数量明显减少，生产效率得到了提高，缓解了采掘比例失调，取得了较好的经济效益和安全保障。

5 结 论

（1） 巷道的地质条件、掘进方式及设备、支护参数、职工的综合素质、现场管理的管理水平是影响巷道掘进的重要因素。

（2） 皮带巷在掘进过过程中采取一系列改进措施后，实现了快速掘进，巷道成型效果好，生产效率得到了提高，缓解采掘比例失调，为该矿其他类似巷道施工提供了借鉴意义。