提高煤矿井巷快速掘进技术应用效能探讨

刘胜宇

摘要：煤矿井巷生产作业条件非常艰苦，各种安全隐患的威胁时时刻刻都有，属于能源领域中典型的高危行业。煤矿井巷地质条件复杂，受通风、瓦斯、火灾、煤粉尘等不利因素的制约，要提高生产效率并不是一件容易的事情。近年来科技水平的进步，让快速掘进技术在煤矿井巷生产作业中得到了普遍应用，在提高生产效率方面发挥了积极作用，但也暴露出了一些不足之处。

关键词：煤矿井巷;快速掘进技术;应用

1煤巷快速掘进的影响因素

1.1巷道环境条件

巷道环境条件是影响煤巷掘进效率和安全的基本因素。这一因素对巷道开挖施工影响最直接、最强烈。当巷道岩层硬度较高时，巷道掘进难度增大，掘进设备的磨损在整个掘进施工中更加明显，严重影响煤巷掘进的效率和质量。值得注意的是，在巷道施工中还存在一些渗水、瓦斯积聚的问题。这些实际巷道环境直接影响着煤巷掘进的安全。

1.2隧道设备性能

在巷道掘进施工中，掘进设备的性能会影响巷道掘进速度，是影响巷道掘进的主要因素。与发达国家相比，我国矿山企业巷道掘进设备的应用还不够先进。以重型悬臂式掘进机为例，我国在该设备的研发方面缺乏自主技术，严重制约了掘进设备的更新换代，影响了巷道掘进效率。

1.3开挖支护技术

采矿本身属于高风险行业，支护技术的应用直接关系到采矿过程的安全。新时期，我国对工业安全生产提出了更高的要求。在煤巷掘进中，科学合理地进行煤巷掘进施工是十分必要的。但是，结合煤巷掘进的现状，我国矿山企业在煤巷掘进中的支护技术应用滞后，使得巷道支护速度远远落后于煤巷掘进速度。另外，需要注意的是，许多煤巷开挖支护是根据经验完成的，导致支护锚杆钻孔、偏位等问题，影响整体支护质量。

2煤矿井巷快速掘进技术应用措施

2.1加强井巷地质预测

煤矿井巷地质环境复杂，而且每个井巷的复杂情况还各不相同，比如断层、构造带等。如果对这些情况不能较为全面、准确的掌握，不仅快速掘进技术的优势得不到发挥，甚至可能威胁到矿山的安全生产和矿工的生命健康。所以，为了保证快速掘进技术的正常应用，必须要先做好井巷地质预测工作，提升预测科学水平，为应用快速掘进技术扫平道路。比如利用巷探、钻探、三维物探等技术对井巷断层、构造带进行信息探测，能降低地质因素对快速掘进技术的不利影响。

2.2掘进机工作参数优化

选择综合性能较突出的掘进机，能切实提升煤巷的掘进速度，保证煤矿企业经济效益。在掘进机选择中，不仅要考虑矿井的地质条件，而且需对施工环境进行有效分析，以此来确定掘进的种类。譬如，在新时期可选择全断面岩石掘进机进行施工。当煤巷巷道围岩的硬度超过80MPa时，若采用传统的悬臂式掘进机，其施工掘进基本上是“0”进尺，而且截齿消耗严重，但当采用全断面岩石掘进機时，能实现200MPa岩石地层的快速掘进，掘进速度较快。在巷道掘进施工中，还需要结合具体的工况，对掘进机的开机率、掘进速度等参数进行控制，以此来延长掘进机的有效工作时间。

值得注意的是，设备的匹配程度对于煤巷掘进效率、安全性具有较强的制约作用。在掘进机工作参数优化中，还需要提升设备之间的匹配程度。现阶段，煤巷掘进中需要匹配的设备系统较多，应从掘进、支护和运输三个环节开展设备的匹配度管理，实现煤矿巷道作业的最优控制。

2.3灵活运用掘进技术

煤矿井巷快速掘进设备有别于常规掘进设备之处，除了设备本身所具有的技术性能指标优势之外，对能否将掘进技术与井巷地质条件贴合应用也有极高的要求。通常来说，技术性能指标越高的掘进设备，对作业条件与技术应用配合度的要求往往也越苛刻。快速掘进设备的关键优势在“快速”上。因此，要想让它的优势得到有效发挥，就必须要结合井巷具体地质条件的特殊性，采取灵活的技术应用手段，这样才能体现设备性能的最佳优势。比如在地质条件良好的作业环境中，可以采取中间进道、四周片帮的方式来促进掘进效率的提高;而对于工作面顶板则应采取分次分割技术来控制空顶时间，这样更有利于井巷作业的安全。总之，在具体掘进作业中只要能够结合井巷地形地貌特征，采取差异性的进道方式，就可以较好地提升掘进设备工作效率，并提高设备的使用寿命。

2.4掘锚一体化技术

落煤、装煤以及支护是煤巷掘进工序的三个主要环节[4]。当使用不同设备时，煤矿掘进设备的开机率会受到影响，同时受设备配套性因素的影响，设备的掘进速度会受到较大阻碍。基于此，应重视掘锚一体化技术的规范应用。在掘锚一体化下，应通过引入掘锚机来解决工序之间的影响作用，提升掘进的速度。值得注意的是，现阶段我国在掘锚机生产中尚显不足，但国外引入的掘锚机与国内矿井生产设计存在一定差异，故而还需进行掘锚一体化技术的深入研究，尤其是要重视掘锚机的研究和生产。

2.5优化升级运输系统

运输系统是保证煤矿生产经营效益的重要渠道。高效、稳定、安全的运输系统是保证快速掘进技术的重要环节。如果交通系统缓慢、落后、拥挤、缺乏安全性，那么快车道驾驶技术在道路上的应用就不能形成良好的闭环。例如，在传统的道路运输方式中，主要使用绞车和扒手装载机。如果是常规开挖作业，这种运输方式仍然可以保持有效运行，但如果是快速开挖作业，这种运输方式将暴露效率不足的缺陷。因此，为了实现快速掘进技术的良好应用，必须对原有的运输系统进行优化、升级和改造。例如，改进后的带式输送机的输送能力已大大提高。技术先进，自动化水平也较高，结构简单，稳定性强，易于维护、保养、检修和测试。产量比和性价比都有了很大的提高。

2.6改进支持技术管理

中国的煤矿开采通常以地下作业为主。受地质构造条件限制，符合露天开采的矿山很少。为了完成大型地下采煤作业，大量的巷道开挖是必不可少的施工工序。为了保证巷道掘进的安全，保证采出的煤炭能够快速运输到地面，必须对巷道进行支护。完善的巷道支护技术一方面可以保持巷道的通畅和围岩的稳定;另一方面，它还可以减缓和减少围岩的移动，确保巷道断面不会因外力挤压而变小，防止散落或损坏的围岩坍塌。由此可见，要实现快速掘进技术的生产运营，必须加强巷道支护技术管理，提高巷道支护技术水平，确保巷道支护技术能够满足快速掘进技术的生产运营需要。例如，合理的锚杆支护技术管理可以有效地保证巷道支护性能的稳定和运输安全，促进巷道支护技术与快速掘进技术的合理衔接，促进快速掘进生产目标的实现。

结论

煤巷高效快速掘进对于提升煤矿企业生产效益具有深刻影响。新时期，煤矿企业生产人员只有充分认识到煤巷掘进的影响因素，然后基于当前煤巷掘进技术，进行掘进、支护和运输技术的系统优化，并深化优化后的技术在项目实践中的应用，这样才能真正提升煤巷高效快速掘进技术应用水平，保证煤矿生产效率与安全，并促进整个采矿行业的持续、稳定发展。

参考文献：

[1]任士鹏，孙勇，孙为民.煤矿巷道快速掘进顶板支护技术的分析[J].价值工程，2020，39（5）：149-150.

[2]曹帅.大断面煤巷快速掘进关键技术应用[J].现代矿业，2020，615（7）：255-256+259.

[3]李德宝.大断面硐室快速掘进及小层间距过巷加固方案与技术分析[J].商情，2019（37）：179-180.

[4]王树斌.浅析煤矿开采工艺及巷道快速掘进的措施[J].中国科技投资，2019（12）：127.