煤矿机械化快速掘进技术质量研究

＊董雪峰

（山西煤炭进出口集团左云长春兴煤业有限公司 山西 037050）

前言

随着经济发展的加快，煤矿的快速掘进工作也逐渐深入，不过我国的煤层赋存条件以及地质环境较为复杂，不同的地区间存在一定的差异性，给煤矿快速掘进技术的应用带来了一定的难度。因此在进行煤矿快速掘进工作时应采取合理的施工技术，从实际出发，制定工作方案并具体落实，尝试拓展更多的煤岩巷道，选择与之匹配的掘进工作面，及时解决所面对的综合机械化快速掘进技术问题，将目前现有的支护技术予以改进，从根本上进一步提升技术应用的安全可靠性，实现煤矿行业长久和稳定发展。

1.综合机械化快速掘进技术概述

(1)快速掘进技术概念

综合机械化快速掘进技术综合了多种技术的功能优势，把装载机、材料运输车、掘进机的优势进行集成，充分发挥其优点与特性功能，以凸显其创新性，基于此，来进一步提高企业的经济效益。在综合机械化快速掘进技术方面，应调度煤矿在快速掘进过程中的许多工种，整合并协调好掘进作业、运输作业以及安全作业，系统化的规范煤矿开发生产体系，从而有效地提升了煤矿开发的效益与品质，提高煤矿企业的经济效益，以达到预期的效益目标[1]。

(2)快速掘进技术现状分析

如今的快速掘进技术，在实际的应用过程中尚有不少需要完善的地方，当今市场上有很多种快速掘进技术的研发，有的快速掘进技术并不适用于实际的矿山应用，仅有极少的专门针对于矿山机械掘进技术的开发，伴随着矿山项目开发的实际需求，显现出主动性不足以及单一性功能的弊端，对高集成度的掘进技术的研究力量并不充分，开发的技术壁垒问题还是有所显现，导致各个开发部门没有兼容性合作，在一定程度上耽误了实际工作的进展，而部分煤矿企业对快速掘进技术的实际应用过程中，往往首先项目内部各个部分之间很难实现有效合作，有一定的技术阻碍，与此同时还有不少的开发质量比较短视，太过注重企业效益，在煤矿快速掘进的施工作业过程中不能妥善的处理好作业的协调化配合，同时更缺少综合型技术以及维护人员，对煤矿信息模型的构建以及应用能力的掌握还不够全面。

(3)综合机械化快速掘进技术的重要性

目前我国的经济发展离不开煤矿资源的强力支撑，煤矿的掘进与开采工作需要得到应有的重视。就快速掘进工艺而言，快速掘进工艺能够把整体机械掘进工程加以专业化的控制，通过对煤矿快速掘进进程各个环节的控制来提高整个工程的可靠性，使整体工程变得清晰化，提高整个质量和降低施工成本。运用快速掘进方法能够对工程中的甚至已经出现的问题迅速加以处理，从而提高了工程的科学性，改善质量，进而使设计方案变得更加科学合理，同时利用信息的模拟计算和预警，使矿井设计方案更好的降低风险，从而对矿井设计方案加以调整和控制，而煤矿企业所采用的机械化快速掘进工艺的运用，则能够减少对煤矿开采的投入，减少企业在人员、资金等方面的支出，从而增加了煤矿的资源转换率，也可以省去一些不必要的管理环节，从而提升机械化煤矿采掘的安全性，加快实现煤矿采掘自动化。

2.煤巷综合机械化的掘进工艺

当综合机械化的掘进法技术问世后，逐步取代了以往的岩巷掘进工艺，主要是因为成本造价高、施工进度较长以及不高效等。对于掘进机设备来说，其利用旋转镶有金属材料的操作面来进行实际的作业，在工作地面实行移动操作，将截割头与截割臂连接在一起来同时进行，将各种作业的形式按照不同的巷道加以展开，从而更有效的满足了人们工作的空间与实际需要，也可以很好的应对各种各样的作业环境，来进一步的发挥好机械设备的特点与优势。

(1)钻眼爆破掘进法

尽管钻孔爆炸破碎的掘进方法较为传统和落后化，不过其能够适应大部分的煤矿施工环境，对施工操作的要求相对较低，其具备的明显优势不容忽视，其面临建筑施工中不同的施工环境，都可以很良好的进行适应，为了保证施工效果，在钻孔爆炸破碎掘进法技术方面的弊端也比较显著，由于实施过程十分复杂，因此系统的强度变化将会较大，其中，所消耗的人力也过高。

(2)综合机械化掘进工艺

对于综合机械化掘进工艺来讲其在降低成本以及操作安全性和操作环节简便上有很大的优势，通过对井下材料的切割加上运输并结合快速掘进技术的形式来完成的工艺，其在实际作业时对于施工整体的把控以及技术的应用要求很高，并且可以进行相对的连续性作业施工，不过其对于人力资源的消耗是较少的，可以更好地保证作业人员的生命安全，这对于综合机械化掘进工艺的应用更有优势。对于煤矿企业来说，综合机械化掘进法能够适配大部分的煤矿掘进施工作业环境要求，在具体使用综合机械化掘进工艺时，来达到对巷道的快速掘进，并进行了全方位的可靠性测试，落实支护方案，实现安全高效的施工进度。传统的煤矿掘进工艺，往往容易导致岩石崩塌等问题，为后续施工、维护工作的开展带来很多障碍，而综合机械化掘进机对周边岩石的影响相对微小，方便施工环节对巷道的控制，也能有效降低成本，有很大的优势。

3.巷道掘进和支护技术的影响因素

(1)围岩环境因素

巷道的环境及其安全性和围岩密切相关，围岩的安全性是保证工程顺利开展和采矿工作安全的基石。因此，在采矿前要求专门的勘察技术人员对采矿地的岩土状况进行勘察，检查围岩状况，建设合乎技术标准的巷道。巷道掘进的作业中一定要注意围岩，如附近的岩层较为软弱，在开挖的同时就很容易出现坍塌，从而堵住了洞口，并危害挖掘工作者的身体健康。所以在巷道掘进的同时，也一定要重视地质应力的载荷作用，如附近围岩较为软弱时，可利用锚杆技术，以提高附近围岩的硬度。而支护作用也同样要注意附近围岩的硬度，针对附近围岩不同的状态要求，支撑强度也不相同，所使用的技术与器材也不相同。

(2)地质条件因素

巷道掘进与支护设计也一定要重视地质环境，因为我国的土地辽阔，环境复杂多样，部分区域的地质十分薄弱。而地下水的条件相对于地表而言就比较薄弱，甚至不容易被测量到完整的数据。而地下水情况较为复杂，有时也会存在地下水、断层、岩体等不同的现象，而这种现象通常都会使采矿工程增加困难，并且有时也会干扰工程稳定性，从而危及采掘人员的安全。所以，在开展巷道掘进与支护方法的作业中，必须要重视场地施工的地质环境，而对于地质条件比较复杂性变化的地方则要注意结合具体情况，并结合场地施工的现实条件，因地制宜，对方法做出了改变。

(3)地应力因素

地应力也是改变巷道掘进方法与支护工艺的一项主要原因，主要表现为影响了岩体的相对位置，因为在当地的应力增加的同时也会造成岩体位移增加，这就很容易导致支护方法的变形移位，甚至还会产生坍塌，从而阻碍了采掘作业的顺利进行。不过针对于地应力参数而言，因为变动相对缓慢而且比较容易测量到完整的数据，相对起其他的参数而言相对安全。勘测技术人员在前期研究的同时一定要关注地应力可能对巷道的支护工艺造成的冲击，从而避免危险。

4.煤矿综合机械化快速掘进技术质量控制措施

(1)完善掘进测控技术

技术的创新是提升工作效率与质量的主要形式，煤矿掘进可以通过引入先进技术，实现质量提升的目标，兼具控制、测量和故障诊断，实现掘进机的智能化控制，进而从根本上提高掘进的效率和质量。同时可以利用在模拟掘进中反映出来的情况，迅速作出反应对策，利用工程技术上对掘进现场的模拟不断完善的掘进方法，从实际出发，对掘进的各个环节结合真实的情况加以详尽的研究，提高技术应用水平。快速掘进技术在推动煤矿掘进地信息化的过程中扮演着很关键的角色，通过把掘进工作更加细致化，突出问题地重点，大大提高了与工程技术人员的沟通效果，另外通过用现代化测控技术实现掘进机的自动化操控，自主调整实施掘进的方式，控制切割断面的大小等，并将感应器配置到掘进机械上，以此完成对掘进机械运行与工作状态的全面控制。现代化测控技术的应用实现对监测工况和故障排查等领域的优化，通过传感器实时采集数据资料，反馈到监控系统上，实时检测掘进设备的温度、电压等信息，进一步诊断掘进设备存在的故障，进而达到系统情况的监控和故障诊断的目的，保障掘进设备有效运行，提高快速掘进技术地应用水平。

(2)提高设备综合配套能力

在实际施工环节，匹配度低的问题时有出现这是设备最容易出现的问题，其会影响掘进设备的有效运行，影响企业施工进度，降低煤矿掘进的水平和效率。矿井掘进工作需要各个环节间互相配合，才能有效推动井下掘进的开展，应尽可能的提高掘进设备间的配合度，并减小支护时间，不过由于煤矿施工环境和地质情况的差异化，支护措施和方案的选择也比较复杂多样，降低支护耗费的时间，可以提升整体施工掘进效率，提高设备综合配套能力，发挥出应有的优势，推动后续掘进施工的高质量开展[2]。

(3)选用适配且高效的掘进机

煤矿采掘中，掘进机掘进过程中煤岩及其他类型的物质成分是十分复杂的，对于采掘工作有很大的阻碍，在掘进过程中容易产生突发的情况。另外煤矿掘进作业环境是复杂的，掘进机持续施工受到的磨损较大，很容易造成损坏，在具体应用快速掘进工艺设备的过程中，应从实际出发，结合实际掘进施工情况，完善相关设施，选用适配且高效的掘进机设备能够提高掘进的速度，应用工序较为简便的掘进设备，保证掘进过程的安全和可靠，利用其能够与大部分施工条件配套的优势，来进一步提升矿井快速掘进技术的应用效果，同时也应及时对于掘进设备进行后期的修护与更新。相较于其他的掘进设备，操作相对简单并且作业适配度高的优势得到了很多煤矿企业的青睐，同时安全性也有明显的保障，在实际的作业环节，联合破碎机，运输车等运输工具，结合快速掘进工艺进行合理运用，取其精华弃其糟粕，进而大幅提升快速掘进技术的作业效率及质量，使煤矿综合机械化快速掘进技术得到质量保证的同时提高经济效益。

(4)加强对快速掘进技术的创新优化

快速掘进技术是一种发展中的新兴技术，其应用范围极广，由于经济的发展以及煤矿行业地需求快速掘进技术得到了重视，在不断的应用中进行优化。然而越来越复杂的地质条件却对快速掘进科技提供了更多的挑战，唯有加快掘进科技持续的提升与发展才能够更好的适应工作的需要。近年来，煤矿施工掘进技术对快速掘进的应用程度和要求也正逐步提高，在对快速掘进技术的研究与发展过程中，应从实际出发，针对实际掘进状况对快速掘进技术做出了一定的优化完善，进一步加大了对快速掘进技术的创新优化，同时通过对煤矿施工中的机械掘进技术人员开展周期性的技术培训，增加了相应工程技术人员的思想意识水平，使掘进过程逐步变得更加专业，煤矿工程单位也能够和工程技术研究机构实现结合，将对快速掘进技术的理论研究与实际相结合。

(5)提高掘进队伍的综合素质

通过加强快速掘进进程中实际操作技术人员的专业化训练来提升掘进作业人员的技能水平，同时加强对有关快速掘进技术专业知识的学习，尽快熟悉与掌握新工艺与新装备的应用，管理人员应发挥职责作用，监督作业操作人员使之清楚自身任务，从实际出发，认真负责，让掘进队伍更好的适应矿井设计所遇到的不同掘进条件。矿井设计是由许多关键环节构成的一种整合过程，其管理的适应性直接关系着施工的效率，要增强物流管理的关联性，把控项目工程整体，在保证安全性的同时，提高经济效益。另外国家对于煤矿开采科技投入的大力支持，定期派遣专门研究人员对掘进人员进行细致的技术辅导，研究人员也亲临现场进行了实地考察，从而增强了该科技应用的实效性，对研究人员在施工现场中所发生的技术问题，及时地通过后期进行处理对科技加以优化与创新，使整个工程过程变得更加安全和可靠[3]。

(6)选用合理的支护工艺

煤矿综合机械化掘进技术在巷道完成工作后，选用合理的支护工艺，从实际出发，更好地保证掘进巷道整体的安全和稳定。短时间内对掘进巷道起到支护作用可以选用临时支护的工艺，想要保证掘进巷道长时间的稳定可以采用棚式支护或锚杆支护的工艺，对于锚杆支护来讲更受到青睐，其操作相对简便，可以有效地提升矿山巷道掘进的工作效率，保障工作质量。

5.结语

综上所述，为改善煤矿资源开采率，促使煤矿开发工程的正常安全进行，需要做好对煤矿开采巷道的掘进和支护等保障工作。全面掌握巷道掘进支护工艺中，临时支护技术、永久性支护技术的施工重点，进一步强化对掘进支护工艺的深入研究，增强工艺技术的可操作性，并根据煤井现场现状，及时寻找并预测最佳的支护方法，增强工艺实效性，进而改善矿道挖掘施工过程的安全稳定性，保证煤矿资源的有效开采、准确输送，确保煤矿井内的建筑施工者生命财产安全，减少了煤井事故产生的可能性，有效促进了煤矿产业效益稳步增长。快速掘进技术对提升工程安全水平有着显著的作用，应提高对于快速掘进技术的重视程度，从实际出发，应对所面临的实际问题，提升煤矿采掘的效率及安全指数，并创新掘进技术以及管理方式，顺应时代发展潮流，以此进一步扩大生产、提升产量，解决所出现的技术性问题，更进一步的提高煤矿产量与经济效益。