探析煤矿巷道掘进速度影响因素与对策

2023-08-12段亚东

科技风 2023年22期

摘要：煤矿是煤炭资源的重要产地，煤矿地质条件特殊，其煤体的分布特征决定了煤体厚度，有关厚度从0～10m不等。煤矿开采中的重要工作就是巷道的施工，这就要求采取合理、高效的技术措施来保证煤矿生产的安全、平稳。随着技术水平的不断发展，促进矿井综合水平不断提升，一年生产百万吨、千万吨级的大型采场层出不穷，回采巷道的使用量大幅增加，矿井开采已经是矿井生产的关键环节，因此要做好矿井的巷道掘进工作，提升掘进的速度。本文从影响矿井掘进工艺的主要因素入手，分析并探讨了影响矿井掘进工艺的因素，并提供有效的解决对策。

关键词：煤矿巷道；挖掘技术；因素与对策

在众多的能源中，煤是无可替代的。经济的发展，国家对矿产品的需求日益增加，煤矿的供需矛盾日益突出。我国拥有大量的煤矿，但大多数的煤矿都难以在地表进行开采，因此，煤矿的主要生产形式是以地下开采为主。在科技进步的同时，矿井的地下采矿工作也已初见端倪。煤矿巷道采掘技术具有科学化、超前化的特点，是确保矿井高效生产的重要保障。基于此，要深入探索煤炭挖掘技术，提升煤矿巷道挖掘技术，有效地提高矿井的生产效率和品质。

一、影响煤矿巷道挖掘技术的因素

矿井巷道挖掘是一项系统工程，涉及许多方面的问题，其中涉及建设方和管理者、技术设备、生产技术、安全等诸多方面。文章对矿井巷道挖掘中的各种因素进行分析，对有关因素进行归纳，内容如下：

（一）人的要素

首先，有关施工人员的培训，没有参与的工程就不可能成功。不管是完全自动化的，还是完全手工的，煤矿工人都是关键的要素，他们在施工中扮演着主动的角色，超越了其他的一切，这一要素包括以下几方面：

首先，是职工的质量。施工人员的作业技术和安全观念是最关键的问题。劳动者的主体是高学历、高技术技能、具有生产积极性、接受安全教育［1］。但因为工程建设中的工人的技术能力低下，无法顺利地进行工作。矿山井巷的施工受到很多因素制约，比如施工人员不遵守施工规范、知识水平较低、不熟悉生产过程、不熟悉机械设备、不熟练作业等。在矿山施工中，要注重新技术新工艺的引入和应用，强化管理。因此，在施工前期和施工阶段，加强员工的技术培训，使其技术水平得以提升，从而极大地提升了工作的工作质量。同时，要加强对施工人员的安全保护，在新技术应用前，要对施工人员进行技术训练，使其尽快熟悉每一道工序和操作规程，以保证工程的顺利进行。在掘进过程中，工人们的配置达到了一个完整的工种，他们的工作分工非常的紧密，他们的工作时间和质量都得到了充分的提升，素质也得到了极大提升，因此他们的挖掘工作一直保持在一个很高的水准。

其次，是监管人的能力。特别是基层监管的技术能力、组织能力、管理能力、培训能力等，对于现场管理工作尤为关键。而在实际工作中，煤矿巷道施工工艺規范和技术文件的质量不高，缺少指导意义；不完善的管理制度，缺乏有效的场地管理，或制定的管理体系没有被严格的实施；技术工人专业水平低、巷道施工设计不合理、施工技术不完善、支护结构不合理等问题，都会给施工造成安全隐患，制约了施工的顺利进行。

再次，是现场管理制度。施工过程中，必须坚持以岗位责任制为中心思想，这是整个施工过程中得以顺利进行的重要保证，也是加快施工进度和降低施工成本的重要前提条件，合理的施工方法，在巷道挖掘技术中，通常采用一次或者多次开挖成型，有围岩的具体情况决定超前支护或者初期支护，在必要的地方要加强支护来保证挖掘安全和工程的进度，好的现场管理制度，是保证挖掘进度和生命安全的重要环节，一个小小的失误，可能造成整个工程进度延缓，甚至是停滞，所以尤为重要。

然后，是机构化的行政。行政体系的基础，以岗位责任制为中心的施工技术措施、施工设备和施工机构的有效实施，是加快施工速度，降低生产成本，保证施工质量和安全的基础。采用了一种较为科学的施工工艺，针对巷道施工，一般采用一次开挖成形法，或多次开挖成形，并依据不同的岩体状况，采取先期和前期支护措施，并在需要时进行加固，以保证施工的安全性。

最后，是合理安排建设项目。科学的建筑结构应包括各个生产工艺的工作周期，尽量缩短主要生产工艺之外的生产周期；在确保生产的同时，将重要的工艺以外的工作时间最小化。多个作业并行作业，制作合理的、高效的工作流程图、最优作业安排等；正确选取施工操作模式和运行模式；合理的周期进尺确定［2］。

（二）施工机械及工艺条件

首先是机器。钻孔、爆破、运输是巷道建设中的重要环节，钻孔及运输设备的选择与运用，将直接影响到巷道的开挖速率，研制高效经济的凿岩机已迫在眉睫。目前，煤矿井下施工普遍使用的仍是气脚式钻头，其动力不足、钻井速率慢、打井深度偏浅，因此要加大钻井速率，多台机械操作，但仍无法改善其施工效率。随着矿井机械化技术的发展，矿井的规模越来越大，对矿井的开发利用也越来越迫切。单臂式挖掘机在我国的几个工程中已被应用于多个项目，而从我国现有的钻岩机使用情况来看，大多还处于第一代、第二代水平，属于气腿部凿岩机或半水力凿岩机。但是，在国外大截面的巷道，基本采用了TBM式的盾构式掘进器，这种设备在一个很短的范围之内，可以在钻孔过程中完成更换钎、定位、开孔、返钎的完全自动化［3］。

其次是装载。科技发展对施工设备的需求越来越重要，砂岩施工占平巷施工周期为30%～50%，在我国已基本达到了机械化施工。从20世纪50年代到现在，我国的工程建设中，运输机械分为4个升级期，从装岩性来说，总体的发展趋向是从低效装卸设备带动不连续出砟装备的匹配，向高效能的持续出砟设备发展，即以持续工作的钳或立爪装载机配皮带转载机及矿车，或者是采用的无轨式铲式挖掘机出砟，其能使掘进工效提高一到两成，采准时间缩短75%～80%。

最后是工艺要素。根据我国现有井巷施工技术的现状，采用钻孔爆破技术为主。本文通过实际应用，提出一种新的“三锚”组合锚网组合支撑技术。该技术在施工进度、安全品质、劳动强度、生产成本等方面均优于传统的搭棚、砌体支撑。近几年，由于科学技术的进步，采用了一种新型的锚网组合支撑方法，并获得了良好的效果。然而，施工中也出现了一些问题，比如，由于巷道成型不佳，导致施工中出现的漏斗、喷管质量不好、锚杆施工质量不好等。对于围岩性较弱的部分，不但会造成一定的安全风险，而且还会制约井巷施工的进展，要解决这些问题，需要注意以下几方面。。

第一是改进光爆法，加强巷道成型。当前，煤矿井下的爆破大多是光表面，而且大多是浅孔，要想提高掘进深度，必须先加大孔深和孔径，再加上几年的实际应用，中深钻孔5m也是可以实现的［4］。同时，为加强巷道成型，由于加大孔径而减少的扩炮孔数量可转移至周边，即周围的眼数量增加，从而保证光爆炸的作用。增加钻孔深度和增加钻孔数量可以提高台车的净钻井效率。在此基础上，必须强化施工管理，以保证在工程中能够充分利用其功能，使其能够实现预定目标。

第二是正确选择锚杆，使其施工的品质得到改善。并应防止出现大量的混凝土裂纹。锚索是否有效，其主要原因是选择正确，以及是否符合标准。根据不同的岩性要求，选用合适的锚杆，如水泥锚杆、松香锚杆、空心注浆锚杆、锚索等，并针对具有高穿顶应力的锚索等。锚杆安装角度、锚垫板是否贴合岩石、灌浆充填等因素都将直接关系到锚固的效果。选用高质量的物料，保证网络喷涂质量。金属网片的作用在于增强混凝土的弯曲强度和韧性，但其在装配过程中必须与岩石表面相结合。选用符合要求的喷浆剂用于混凝土的制造，并选用湿喷技术等，既能提高喷浆质量，又能减少回弹，又能提高作业条件［5］。

（三）施工场地的安全

首先，自然的因素影响。比如巷道突水、瓦斯、高地温、高压力下的岩体变形等，都会严重威胁到巷道的安全，通过相关的仪器（比如地磁、红外等）来监测工程的进展，并采取相应的安全措施，保证工程的安全，但不可避免地会对工程的进度产生不利作用。

其次，是人类活动等。矿井施工中存在着各种复杂的工作环境、巷道中的灯光的不良影响，很可能造成煤矿的安全隐患。平巷掘进一般采用单桩开挖，工作台面狭小，人员、机器多，且空气品质差，特别是钻眼、出碴时更是如此。此外，还要做好安全防护工作，避免出现粉尘、爆炸等意外事件。因此，必须加强通风，以保证空气品质及能见度，减少危险。在施工过程中，人工操作的随意性，也是不安全的因素，在保证个体施工的同时，保证施工作业的标准化，保证施工人员工作时间的合理，保证施工人员的工作质量［6］。

二、矿井巷道施工工艺要素的技术对策

（一）加强矿井巷道施工人员职业技能的培养

强化建筑施工人員的技术技能训练，既要丰富建筑施工人员的专业理论，又要熟练地运用各种先进的机械设备对其进行维护、掌握维护技术，还要对建筑施工人员进行全面的培训，以提高他们的技能。针对目前国内矿井开采中出现的问题，对影响矿井的安全生产因素进行了探讨，并提出了相应的对策。培训工人在挖掘机械维护方面的技能，让他们对综掘机械的各种应用有更深刻的了解，真正提高矿井的掘进技术水平［7］。

（二）巷道支护技术的改进

为了确保矿井的安全，必须加强对矿井的技术与设备的研发和开发，加大资金投入力度，使矿井的施工质量得到有效保障。当前，由于矿井开挖效率低，资源浪费严重，对煤矿巷道开挖施工影响较大，必须加强煤矿巷道施工技术的研发，使其向现代化方向发展。在煤矿巷道施工中，进一步完善标准，促进煤矿企业的安全生产，提升设备的主要功能，提升设备的自动化程度，使其在未来的发展中起着举足轻重的作用。由于煤矿巷道结构的突变，会对煤矿巷道的掘进速率产生不利影响，因此，在矿井施工中，必须不断加强对矿井安全技术的研究［8］。

（三）强化组织的管理

煤矿企业要强化组织与管理，在组织与经营中，严格遵循领导的规定，强化施工各个环节，实行全程监控，确保施工工艺的正常进行。在矿井掘进作业过程中，必须按照作业规程和循环图标要求，通过人力物力和技术装备合理配置，使各项作业过程能得到全面、有效地实施，确保了矿井的正常开采。在这一背景下，本文着重从煤矿开采中的安全、有效的角度出发，进行了深入的剖析和探讨。合理、标准化的生产流程，确保了矿井生产的整体、快捷、安全。有效地推进了矿井生产，实现了良好的经济、社会效益［9］。

（四）强调煤矿和瓦斯突出防治技术

对矿井开采进行科学的设计，加强对煤层的控制，避免后期开采过程中易产生的应力集中现象；煤矿施工过程中，要做好煤矿工人和机械的安全保护工作，防止煤矿生产中出现的各种意外。全面规范矿井的通风环境，尽量减少串口，确保通风率的科学性和合理性；对巷道的支护形式、施工工艺进行改进，以防止由于支护不到位而导致的安全隐患，从而大大地提升了施工的质量。在对于煤矿井下有瓦斯突出的矿井，开展煤层气的地质预测工作中，明确煤层气的分布特征，实现了煤层气的分层控制；同时，制定相应的防治措施，有力地推进了煤矿安全生产管理工作的开展。要对煤矿开采过程进行全面的监测与监视，及时了解煤体温度、压力、风量变化和煤体的变形情况。科学性指标着重于预测技术措施，提出了超前构造预测、区域预测定点取样装置及其他技术装备，以保证重点预测工作的开展，力求保证重点预测的科学性和有效性。必须对煤炭的无机性能进行深入的分析，以进一步提升煤炭的应用和实用价值。针对突出煤体外侧煤层区的防治措施，采用以不冒、不放煤为前提的措施；在不具有地区地质结构、煤层渗透率低、掘进速率大的情况下，为了保证煤矿的安全、有效的开采，采取提前钻进的方法进行针对性的预测。在煤矿开采过程中，在确定的局部区域没有消除的情况下，禁止采用相应的处理方法，在局地临时消突，需要再次进行区域反应消突［10］。

（五）选择科学合理的掘进方式

在选择掘进方式上，应当保证其科学性、正确性，保证施工的安全性。在实际的支护过程中，巷道的挖掘技术具有重要的作用，一方面可以提升施工作业的工作效率，使得巷道掘进技术与支护技术能够在煤炭开采过程中，满足其具体要求。而从目前的现状来看，在进行施工的过程中施工作业的方式十分丰富，其中包括了交叉作业、顺序作业等方式。但是，在进行项目施工时，施工人员还需要根据实际的情况（精准的地质勘测数据、巷道的真实长度）调整开采施工作业设备的工作方式，并且还要按照不同情况灵活对机器设备进行科学合理的选择。

结语

加强矿井巷道掘进速度，运用先进的技术，确保矿井掘进的安全性、可靠性、稳定性，提高矿井掘进水平，加强工人技术技能的训练，实行科学化、标准化的循环操作，并对煤矿进行综合整治，并根据我国煤矿的地质特征，采取较前沿煤矿的巷道开挖技术，确保煤矿正常生产和生产安全，才能实现可持续发展。

参考文献：

［1］武凯.煤矿巷道快速掘进影响因素分析与对策［J］.当代化工研究，2022（15）：1012.

［2］张伟.煤矿巷道掘进速度影响因素与对策分析［J］.能源与节能，2022（04）：4345.

［3］柳阳.煤矿巷道掘进速度影响因素与对策研究［J］.矿业装备，2022（02）：164165.

［4］武岳阳.煤矿巷道掘进速度影响因素分析与对策［J］.矿业装备，2022（02）：188189.

［5］刘听.煤矿巷道采煤快速掘进的影响因素及对策研究［J］.能源与节能，2021（12）：2021+25.

［6］赵中伟.煤矿巷道掘进速度的影响因素及提高［J］.能源与节能，2021（11）：140141.

［7］程召锋.煤矿巷道掘进速度影响因素分析与对策［J］.能源与节能，2021（09）：2223.

［8］崔柏龙.煤矿巷道掘进速度影响因素与对策研究［J］.能源与节能，2021（07）：4849.

［9］杜二伟.影响煤矿巷道掘进速度的因素分析及解决对策研究［J］.内蒙古煤炭经济，2021（12）：1920.