煤礦綜合機械化快速掘進技術分析

摘 要：本次研究在對煤礦綜合機械化快速掘進技術基本要求進行分析的基礎之上，結合綜掘工作面實際案例，分析了快速掘進技術的應用要點，通過對綜合機械化快速掘進技術的應用，能夠有效提高煤礦巷道的快速掘進工作水平，達成高產高效礦井建設的目標。

關鍵詞：綜合機械化；快速掘進；巷道；綜采工作面

已有的研究資料顯示，我國當前的煤層賦存條件比較復雜，整體呈現出多樣性的特點，各個區域的煤層厚度有比較大的變化趨勢。為了滿足煤炭開采方面的要求，往往需要開掘大量的煤巖巷道。為了保障當前已有的采煤工作面正常展開生產或接替作業，就需要配套建設相應的掘進工作面。與此同時，在現代科學技術快速發展的作用之下，工作面的綜采技術也呈現出了非常顯著的發展趨勢，國內開始逐步出現一批百萬噸級，甚至是千萬噸級的超級工作面，由此導致年消耗回采巷道的數量呈現出了非常顯著的增長趨勢。在這一背景之下，如何解決煤礦綜合機械化快速掘進方面的技術問題已經成為了影響煤礦高效集約化生產的最主要課題之一。文章即圍繞煤礦綜合機械化快速掘進方面的技術性問題展開分析與探討。

1 綜合機械化快速掘進技術要求

在煤礦工作面采掘作業的開展過程當中，綜合機械化快速掘進技術實質上是將掘進機、裝載機、輸送機等設備綜合集成的配套性技術。綜合機械化快速掘進技術的應用將測量定向、掘進、運煤、通風、除塵、材料運輸、巷道支護、供水、供電、排水系統等設備配套集成，形成一條效率高、相互配合、連續均衡生產的、完整的掘進系統，可以實現巷道掘進、轉載、運輸、支護機械化作業，從而提高掘進速度和經濟效益。在這一背景之下，為了滿足煤礦企業高產高效的發展要求，就需要關注以下幾個方面的問題：

1.1 以具有高度可靠性以及大功率性特點的長壁綜采技術作為綜合機械化快速掘進技術的發展核心，促進綜采工作面單產量的快速提升，盡可能的減少回采面數量，簡化工作面巷道布置，減少生產環境，滿足高效集約化生產的要求。

1.2 對礦井工作面的巷道布置進行合理改革，優化巷道掘進支護技術手段，促進礦井運輸系統以及提升系統性能的優化，根據實際情況，促進采區（盤區）尺寸的發展，增加綜采工作面推進長度，提高巷道斷面有效面積，以更好的滿足綜合機械化快速掘進技術應用過程當中生產的高效性與連續性。

1.3 在綜合機械化快速掘進技術的發展過程當中，需要加大技術創新的力度，以新技術，新設備的大力投入，提高煤巷掘進速度，以更好的滿足煤礦綜采工作面在高產、高效、以及快速推進方面的具體要求。

1.4 在促進綜合機械化快速掘進技術的發展過程當中，需要重點針對當前已有的煤巷錨桿支護技術進行改進與發展，解決當前在長距離以及大斷面煤礦巷道支護方面存在的問題，為綜掘工作面掘進作業的快速性與安全性打下良好的基礎。在條件允許的情況下，盡可能的促進綜采掘進技術的發展，逐步實現掘進錨固一體化的發展方向，促進連續采煤機的推廣使用，更好的支持工作面快速掘進。

2 綜采工作面實例分析

XX煤礦回風大巷設計工程量為1860.0m，平巷設計工程量為630.0m，坡度為3‰，設計標高在-643.2m～-640.3m范圍內，施工期間使用設備為MK3巖巷掘進機。結合已有資料來看，本案例中工作面巷道為半圓拱形，掘進斷面寬度實測值為6030.0mm，掘進斷面實測高度為4680.0mm，凈斷面寬度實測值為5780.0mm，凈斷面高度實測值為4510.0mm。前期勘察資料顯示，本巷道穿越巖層巖性結構比較簡單，主要構成為砂質泥巖以及細砂巖成分。

3 快速掘進技術應用

本巷道掘進過程當中使用MK3巖巷掘進機完成掘進工作，在巷道掘進過程當中所產生的矸石以及破碎巖石被轉運至膠帶運輸機上，由膠帶輸送機輸送至水平矸石倉內。同時，水平矸石倉尾部設置有耙矸機，使矸石自膠帶運輸機轉運至礦車內，并由電機車負責將其轉移至副井下口，最后經過副井將煤矸石提升至地上工作面。在本巷道工作面頂板結構處于穩定狀態的條件下，按照每循環掘進1.5m長度為單位架設3棚；在本巷道工作面頂板結構處于破碎失穩狀態的條件下，按照每循環掘進0.5m長度為單位架設1棚或按照每循環掘進1.0m長度為單位架設2棚。

本巷道中所選擇的支護方式由臨時性支護以及永久性支護兩種形式所構成。其中，臨時性支護方案選擇為：使用長度為4.0m的11#工字鋼*2，將其作為前探梁，發揮臨時性支護的功能；永久性支護方案選擇為：考慮到本巷道掘進完成后的預計使用年限較長，且本施工區域內的圍巖結構具有軟弱性特點，因此永久性支護方案中應用U29型鋼可縮性金屬支架進行支護，棚距按照500.0mm標準進行控制，以最大限度的確保巷道運行的安全性與穩定性。在合理的支護方案基礎之上，本案例中所構成的快速掘進技術還有以下兩個方面：

（1）在降塵方面，引入了建立在高壓水外噴霧基礎之上的降塵技術，具體做法是：將1臺小型的增壓水泵安裝于掘進機上，驅動力由現有的掘進機提供，可以將低壓降塵水（多在1.0MPa左右）增壓達到10.0MPa以上，同時根據巷道掘進實際情況，對噴嘴的參數以及安裝位置進行合理優化，配合安裝長筒式負壓降塵裝置的方式，調整掘進巷道工作面的通風方案，對綜采工作斷面的空氣進行凈化，以達到快速掘進的要求。

（2）在縮短支護時間方面，根據地質條件，盡量采用錨桿支護，提高巷道支護效果，減輕工人勞動強度，加快成巷掘進速度。施工時采用機載錨桿鉆機打孔和安裝錨桿，減少傳統錨桿支護的多道施工工序，改變掘進機割煤與錨桿鉆孔安裝不平衡的現象。減少錨桿有效作業時問和掘進工作面作業人員，減少單位面積錨桿根數，從而減少錨桿施工工作量，同時采用先進的錨桿施工機具，大幅度提高成巷速度。

通過對以上綜合機械化快速掘進技術的應用，本巷道工作面掘進期間的施工條件正常，每月進尺達到了200.0m以上，施工工效也得到了非常顯著的提升，且巷道斷面的輪廓整齊，合理降低了超挖工作量，實現了對支護材料的合理節約，避免了巷道應力集中的問題，達到了提高巷道工作面整體穩定性水平的目的。

4 結束語

在煤礦工作面采掘作業的開展過程當中，通過對綜合機械化快速掘進技術的應用，能夠促進煤礦巷道綜合掘進機械化水平的發展與提升，更好的滿足綜采工作面快速掘進的要求。隨著現代科學技術的快速發展與更新，重型化、掘錨一體化、自動控制及遠程遙控是掘進機的發展方向，而煤礦巷道圍巖地質力學測試領域也有了非常顯著的發展與進步，能夠使煤巷錨桿支護設計方法更加的科學與合理，促進錨桿支護機械設備的全面發展。

參考文獻

[1]王旭鋒，張東升，邵鵬，等.深部軟巖錨噴支護巷道快速掘進技術[J].采礦與安全工程學報，2011，28（3）：415-419.

[2]袁文華，馬芹永.煤礦深部巖石力學性能試驗分析與硬巖巷道快速掘進方法研究[J].巖石力學與工程學報，2010，29（Z1）：2853-2857.

[3]秦慶舉，張亮，王華，等.探析巖巷快速掘進技術在祁東煤礦的應用[J].中國礦業，2012，21（7）：87-89.

[4]杜啟軍，趙啟峰，楊壯，等.復雜地質條件下大斷面煤巷快速掘進研究與實踐[J].煤炭工程，2013，45（6）：76-79.

[5]馬芹永，王長柏，徐輝東，等.立井人工凍結巨厚礫巖層爆破快速掘進技術[J].煤炭科學技術，2006，34（8）：1-3，7.