煤矿巷道机械化掘进工艺研究

房博 张士强 颜伟

[摘    要]  在煤矿的生产作业中，巷道掘进是一项重点工作内容，具有工作量大以及施工困难的特点，且对施工技术具有较高的要求。目前，机械化掘进是实际工程建设当中经常应用的方式，能够有效地提升掘进效率。在实际工作开展中，需要做好工艺的把握，更好地满足掘进施工需求。文章就煤矿巷道机械化掘进工艺进行了一定的研究。

[关键词]煤矿巷道;机械化;掘进工艺

[中图分类号]TD263.3 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）07–000–02

Research on Mechanized Driving Technology of Coal Mine Roadway

Fang Bo，Zhang Shi-qiang，Yan Wei

[Abstract]In coal mine production， roadway excavation can be said to be a key task. It has the characteristics of large workload and difficult construction， and it has high requirements for construction technology. At present， mechanized tunneling can be said to be a frequently used method in actual engineering construction， which can effectively improve tunneling efficiency. In the actual work development， it is necessary to be able to grasp the process well to better meet the needs of tunneling construction. In this article， a certain research will be conducted on the mechanized tunneling technology of coal mine roadways.

[Keywords]coal mine roadway; mechanization; tunneling technology

1 概述

煤矿是我国重要的能源产业，在我国社会经济发展当中具有十分重要的作用。井下作业是我国煤矿开采的主要方式，巷道掘进更是其中的基础性工序。根据地质条件以及作业环境的不同，在具体掘进施工中也存在差异。对此，需要能够做好机械化掘进工艺的把握，更好地满足生产需求。

2 掘进方式与工艺

2.1 我国煤矿开采中的掘进方式

（1）综合机械化掘进方式、连续采煤机配套作业与锚杆钻车作业方式。该方式在实际应用当中涉及到多种设备类型，包括通风除尘设备、掘进机、转载机与供电系统等。在巷道掘进中，掘进机是其中的核心设备，其能够对巷道掘进效率进行有效提升，较好缩短施工周期。近年来，我国煤炭行业在发展过程中也对该类设备的研发有着较高的重视程度，现有设备已经能够较好地满足施工要求。

（2）连续采煤机掘进。主要设备为连续采煤机，能够同时进行运输、装煤与采落煤，能够对煤炭开采效率进行有效提升。该设备在实际应用中具有较强的适应性，不仅能够对煤基岩掘进进行实现，且能够较好地进行煤炭采掘。对于采割大宽度煤层以及复杂结构巷道，都可以使用该方式进行开采。

（3）掘锚一体化。使用掘锚机组合的方式开展施工，其中，经常使用的是以连续采煤机为核心的机组以及以悬臂挖掘机为基础的掘锚机。该一体机是在连续采煤机基础上经过优化改装制造形成的设备，在掘进速度与效率方面都具有较好的表现。

2.2 掘进工艺规程

（1）在掘進活动正式进行之前，需要做好准备工作。其内容，即是对掘进施工当中涉及到的设施、用电系统与设备进行检查，在做好安全隐患及时排查的情况下，对作业当中可能发生的设备故障进行降低。在此过程当中，也需要做好上岗人员的把关，保证其在综合素质与专业技能方面都能够满足要求。

（2）在掘进施工中，设备在运转时不得将设备、机器的零部件进行拆除与清洗，避免因此对设备的正常运行产生影响。对于运行的机械转动部位与皮带等，禁止跨越或者靠近，不得对运行当中的皮带进行拨动。对于设备当中的重点零部件，在具体应用时也要做好更换处理，保证型号更换一致。在更换液压元件时，也需要保证设备处在无压状态当中。

（3）在具体进行掘进施工时，主要内容如下。

①要对临时支护装置、掘进机的连接件进行定期检查，如果发现存在磨损或者松动情况，需要及时采取措施进行处理。

②要做好支护装置的检查，查看是否存在焊缝开裂以及构件变形等问题，如果该类问题存在，需要及时采取措施解决。

③要做好同步阀油液清洁度的控制，保证能够满足要求，如果清洁度没有满足要求，则将会对其精度产生影响。一般来说，会通过将磁铁放置在油箱当中的方式清洁油液。如其存在不同步情况，则需要对其行程进行调整，对由于不同步导致的误差进行消除。

3 掘进存在问题

目前，单体锚杆钻机与悬臂掘进配套的综合掘进是我国应用最多的工艺类型，在机械装备应用中，将涉及到材料运输、供水供电与巷道支护等环节。但在实际生产中，仅在煤炭运输与截剖方面实现了机械化作业，在锚、掘方面还具有一定的不足。在具体掘进工作开展当中，人员作业依然在其中占据较大的比例。具体来说，我国煤矿巷道在掘进当中存在机械化程度低、智能化缺失与自动化不足等问题。

近年来，我国在巷道掘进技术研究方面，主要包括断面监控与离机监控等，虽然获得了一定的进步，但在整体效果方面还存在一定的不足，主要体现在故障自动诊断、记忆截剖与自动导航定位方面依然存在不足，在应用效果方面也不够明显。整体角度来说，掘进装备在自动化水平方面存在不足，很多工序都为人工作业方式。在作业前，需要繁重的准备工作，机械化作业不足，不仅对作业效率产生影响，还因此降低了掘进的安全性。在巷道掘进当中，受到施工成本与安全性影响，通常需要在巷道迎头进行支护以及截剖等工作，之后再进行交替支护。在此当中，掘锚无法进行平行作业，并因此对作业效率产生严重的影响。

4 工艺优化方式

4.1 掘进技术

交叉支护掘进是一种新的掘进工艺，在实际应用当中，能够充分融合前置支护快掘与后置支护快掘工艺，以此对支护以及掘进速度起到有效的提升。该工艺设备方面，主要使用的为双锚掘进机，在具体施工中，使用掘进机开展作业，在对一个锚杆排距掘进后，进行清渣处理。之后，采用临时防护装置做好顶板的保护，进行锚杆支护。之后再反复使用该方式完成掘进支护。对于掘进机前置部分，支护具有永久性特点，后置锚护方面，负责锚索与锚杆的支护，以此为基础进行掘进，在有效延长掘进时间的情况下，实现施工效率的提升。该工艺在实际应用当中，能够使支护施工速度与掘进作业处于平衡状态，能够从根本上实现作业效率的提升。为了能够使该技术更好地发挥作用，则需要进一步完善临时支护装置，避免对司机的视线产生影响。同时，该技术对于操作技能也有着较高的要求，需要做好人员的培训。

4.2 组织措施

煤矿地质条件与巷道掘进施工有着十分密切的联系，尤其是地质断层、构造带，具有较为复杂的地质条件，也因此有着较高的施工难度。在施工活动进行前，需要通过三维物探与钻孔技术的应用做好区域地质条件的探查，制定针对性方案，降低施工风险。在具体施工中，也需要进行区域地质条件的监测，做好动态分析工作，保证施工安全。同时，在实际作业当中，为了获得更高的施工效率，也需要做好组织方式的优化处理。具体来说，需要在施工前对工程项目作业条件、人员水平与自然条件等进行考虑，以此实现合理的施工组织形式的确定，合理安排不同生产工序，以平行方式开展作业。在巷道掘进当中，将涉及到较多的工序，通过平行作业的合理应用，能够有效减少作业时间，切实提升作业效率。

4.3 管理措施

在施工过程当中，也需要制定科学的管理措施，以此保证作业过程的顺利进行。具体来说，能够结合工程实际做好奖罚、生产责任与技术制度的建立，保证在掘进工作开展中能够有章可循，落实各项规章制度，切实提升作业效率与质量。在作业过程中，也需要做好循环作业规程的遵循，按照规定程序开展工艺。

对于不同班次、不同工序的任务，需要保证能够在规定时间内完成，不得出现拖延的情况。在循环作业中，支护工序将耗费较长的时间，也将对掘进速度产生较大的影响，需要能够将其作为重点进行优化。在掘进当中，机械设备是必要的工具，也需要做好对设备的管理。对于不同掘进设备，需要安排专门人员开展管理、操作与维修等，将设备管理责任落实到人，全面采取定责任、定人员等方式。机械设备保养需要在设备空闲时间安排，以此保证在作业时，相关机械设备能够正常运行，避免对施工作业产生影响，最大程度降低事故发生率。此外，还需要做好设备零配件的准备，做好事故预案的制定。

5 实际生产中采取的机械化解决方案

结合矿井掘进和巷修情况，按照装备升级、设备创效的理念，通过配备先进的钻装机组、掘探一体机、巷修机等机械设备，进一步提升掘进机械化装备水平，有效降低人员劳动强度，提高掘进效率，争取掘进主动，矿井实施了五大模式化升级改造。

5.1 沿空掘进巷道设备模式化升级改造

针对沿空掘进巷道打眼时间占比高、出矸连续性不足的情况，沿空巷道迎头采用CMZY2-150/25型钻装机打炮眼、装矸、出矸，辅助运输采用蓄电池单轨吊运输物料;形成沿空掘进工作面打眼、出矸、运料机械化，降低工作面打眼、出矸循环占比1/3。规划2021年年底前实现矿井首个沿空巷道钻装机掘进工作面。

5.2 煤巷、半煤巷实体掘进巷道设备模式化升级改造

结合现煤巷、半煤巷实体掘进工作面截割、支护工序时间长、人员占比高，采用EBZ-160T型掘探一体机截割破岩装矸，配合煤矿用单轨液压锚杆钻车进行支护;形成集截割、支护与配套的快速掘进工作面，提高支护效率50%，降低人员1/3。规划2021年6月底前实现矿井首个钻探一体机+液压钻车+单轨吊运输的掘进工作面。

5.3 全岩掘进巷道设备模式化升级改造

針对全岩掘进工作面打眼、支护工序时间占比高，出矸连贯性不足的问题，计划采用CMZY2—180/35煤矿用钻装锚机组打炮眼爆破破岩、出矸;配合CMM2-25煤矿用液压两臂锚杆钻车进行支护;后部采用YC6Z/PYC6ZL型转子式混凝土喷射机远距离喷射混凝土。形成机械化钻眼、支护，系统连续出矸的全岩快速作业线，降低工序时间25%，日进尺增加1.3m，月进尺32.5m，增幅比例能够达到38.2%，减少掘进工作面迎头岗位人员占比30%。2021年3月底前实现矿井首个全岩钻装机组+液压钻车掘进工作面。

5.4 扩修主运皮带巷设备模式化升级改造

针对矿井主运巷道扩修工程量大，占用在册掘进队伍比例高的现象，规划采用WPZ-37/600煤矿用巷道修复机（简称巷修机）破岩，配合矿井主运皮带出矸;达到集中快速施工的扩修工作面，降低在册掘进队伍比例25%。规划2021年3月前实现两个系统主运机械扩修工作面。

5.5 采区运输巷道扩修设备模式化升级改造

针对矿井采区运输巷施工空间小的情况，在采区运输巷采用WPZ-22/15/200L风动巷修机处理底鼓、开帮，配合采区运输皮带出矸。规划2021年5月底前实现矿井首个采区运输巷道巷修机扩修工作面。

6 结束语

在社会经济发展中，煤矿行业是其中的重要基础。要想保证煤矿开采的质量与效率，需要对巷道掘进机械化方式进行合理的利用，这也将关系到企业生产效益以及生产安全。在文章中对煤矿巷道机械化掘进工艺进行了一定的研究，在实际掘进工作开展中，需要充分把握存在的不足之处，以科学措施的应用提升掘进工艺水平，保障生产效率与生产安全，更好地实现巷道掘进工作目标。

参考文献

[1] 范兴方.煤矿巷道掘进技术发展现状及发展趋势[J].当代化工研究，2019（7）：1-2.

[2] 刘琪，赵明.煤矿巷道机械化掘进工艺的优化[J].陕西煤炭，2017（4）：127-128，103.