煤礦開拓巷道快速掘進(jìn)技術(shù)研究

李紅勛 宋建偉

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司二礦，河南平頂山 467000）

煤礦開拓巷道快速掘進(jìn)技術(shù)研究

李紅勛 宋建偉

（平頂山天安煤業(yè)股份有限公司二礦，河南平頂山 467000）

煤礦行業(yè)自身的高效開采效率和持續(xù)的供應(yīng)能力，不僅是攸關(guān)國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運行和經(jīng)濟(jì)安全的長遠(yuǎn)大計，更是直接影響人民客觀要求豐富物質(zhì)生活的愿望達(dá)成。近年來，伴隨著有關(guān)煤礦開采中快速掘進(jìn)技術(shù)的研發(fā)力量和政府機(jī)構(gòu)持續(xù)關(guān)注的不斷深入，煤炭企業(yè)不論是在快速掘進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和技術(shù)手段上都日臻成熟。然而在煤礦的快速掘進(jìn)技術(shù)的實際操作之中，巷道掘進(jìn)環(huán)節(jié)事關(guān)煤炭開采成敗，現(xiàn)實中仍然存在很多不利于快速掘進(jìn)技術(shù)發(fā)揮作用的牽掣因素。這與資源和諧型的現(xiàn)代社會對煤炭企業(yè)的高效優(yōu)質(zhì)的整體運行要求背道而馳，這些負(fù)面因素能否得到及時妥善的解決將直接作用煤炭行業(yè)能否實現(xiàn)質(zhì)的轉(zhuǎn)型。

快速掘進(jìn)技術(shù) 煤礦開拓巷道 快速掘進(jìn)工程質(zhì)量管理

近些年來，建筑行業(yè)的繁榮和城市化具體進(jìn)程的不斷深入，客觀上增加了城市生產(chǎn)、生活對煤炭的消耗需求。傳統(tǒng)的煤礦開拓巷道技術(shù)不僅在開采效率方面不夠理想，而且由開采煤炭所帶來的環(huán)境生態(tài)負(fù)面效應(yīng)著實令人堪憂，已經(jīng)不能夠適應(yīng)當(dāng)下現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)對高效型節(jié)能化煤炭產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)化調(diào)整需求。開拓煤礦巷道的快速掘進(jìn)式技術(shù)方興未艾，歷經(jīng)一段時期的探索和調(diào)整，在技術(shù)工藝和設(shè)備的構(gòu)造水平上已經(jīng)取代傳統(tǒng)的開拓煤礦巷道方法。但在實際應(yīng)用過程中，依然存在一些制約因素嚴(yán)重影響快速掘進(jìn)技術(shù)的普及推廣，亟待得到相關(guān)部門的持續(xù)關(guān)注和及時解決。

1　煤礦巷道開拓快速掘進(jìn)技術(shù)概述

1.1影響煤礦巷道快速掘進(jìn)技術(shù)的因素

開拓煤礦巷道是頗具綜合性和復(fù)雜性的施工過程，對其施工進(jìn)程和質(zhì)量影響的因素有：

（1）來自地質(zhì)環(huán)境因素的影響。這種影響是基礎(chǔ)性、原發(fā)性的，緣于其為快速掘進(jìn)技術(shù)提供的操作平臺。包括地下煤巖的堅硬程度、周圍巖石的地理構(gòu)造成分、地下地質(zhì)的穩(wěn)定程度和所含瓦斯氣體的含量等都會左右快速掘進(jìn)技術(shù)的選取。優(yōu)良的地質(zhì)環(huán)境不僅會為快速掘進(jìn)技術(shù)創(chuàng)造適宜的施工環(huán)境，而且會在很大程度上提速快速掘進(jìn)的施工進(jìn)度。諸如堅實的煤巖形成的頂板在快速掘進(jìn)施工進(jìn)程中會穩(wěn)固設(shè)備施工，施工后略加永久支護(hù)便成為天然的安全防護(hù)設(shè)施。相反的，如果地質(zhì)觀景因素不夠理想，無疑會為快速掘進(jìn)技術(shù)的實施增加安全隱患和實施難度。如煤礦巷道拓展的路段的地質(zhì)構(gòu)造褶皺形態(tài)較多，一旦施工動土就會加大冒頂和坍塌的安全隱患，放緩快速掘進(jìn)的工程進(jìn)度［1］。

（2）來自工程施工工藝的制約。受傳統(tǒng)煤炭巷道開拓技術(shù)的影響，目前我國煤炭企業(yè)的巷道施工的整體水平依舊處于世界行業(yè)中下游水平。相關(guān)技術(shù)統(tǒng)計指出，用于煤礦巷道開拓初期的支護(hù)設(shè)施的建造時間要占總工程的八成，即便在施工過程中采取的錨梁網(wǎng)等彌補(bǔ)簡化工藝措施，仍然很難達(dá)與快速掘進(jìn)技術(shù)的步伐達(dá)成一致［2］。同時，一些對巖巷采取的快速掘進(jìn)操作中，礦井的風(fēng)化和老化現(xiàn)象嚴(yán)重壓縮了相關(guān)快速掘進(jìn)設(shè)備的生命周期，割裂了掘進(jìn)工序的完整性和連貫性。

（3）來自施工組織管理的影響。由于對煤礦巷道的快速掘進(jìn)工程的開展，通常是個復(fù)雜性的組織行為，需要施工單位嚴(yán)格按照固定的工程規(guī)范和施工順序開展施工。一旦出現(xiàn)基于實現(xiàn)個體組織經(jīng)濟(jì)利益最大化而違背施工規(guī)范的人為加快施工進(jìn)度，減少必要勘測工序的操作時。便會打破既有的巷道掘進(jìn)施工進(jìn)度，造成用于快速掘進(jìn)的后程物資不充足等問題的涌現(xiàn)。

1.2幾種常用煤礦開拓巷道快速掘進(jìn)設(shè)備和技術(shù)比較

目前，在國內(nèi)的煤炭行業(yè)施用于煤炭巷道快速掘進(jìn)的設(shè)備大體上有三種，為了更加直觀對比這些媒體巷道開拓的快速掘進(jìn)設(shè)備各自具備的特點。如下表1，分別從這些快速掘進(jìn)設(shè)備的具體的操作方式，施用范圍和配套設(shè)備等方面依次列舉進(jìn)行比較。

根據(jù)煤礦所需開拓巷道具體的應(yīng)用地質(zhì)環(huán)境和機(jī)械化程度，當(dāng)下在煤礦開拓巷道過程中主要使用三種快速掘進(jìn)技術(shù)，即全巖綜合性的掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)線，挖斗式的耙矸機(jī)生產(chǎn)線和鑿巖臺車式的生產(chǎn)線，相關(guān)數(shù)據(jù)現(xiàn)實目前在我國的煤礦開拓巷道快速掘進(jìn)的實際操作過程中，前兩者的應(yīng)用比重已經(jīng)達(dá)到了九成，它們具體的適用范圍和自身具有的優(yōu)缺點比較如下表2：

表1　目前主要使用的煤巷快速掘進(jìn)設(shè)備比較

1.3實現(xiàn)煤礦巷道開拓快速掘進(jìn)的技術(shù)保障

首先，快速掘進(jìn)技術(shù)需要保障采掘間的動態(tài)平衡。務(wù)必保證由快速掘進(jìn)技術(shù)開采的煤礦巷道量可以同回采工作面實現(xiàn)動態(tài)的平衡。這樣做不僅是保障煤礦巷道開采活動可以持續(xù)正常運行的前提，也是維護(hù)快速掘進(jìn)技術(shù)可以安全實施的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)之一［3］。其次，選擇與快速掘進(jìn)技術(shù)相匹配的煤炭巷道掘進(jìn)設(shè)備。掘錨機(jī)械一體化研發(fā)和實踐進(jìn)程的加速，成就了快速掘進(jìn)設(shè)備機(jī)械自動化的今天。為此，要選取煤炭巷道的快速掘進(jìn)技術(shù)的前期準(zhǔn)備就是要準(zhǔn)備好可以應(yīng)用這項技術(shù)的相關(guān)機(jī)械設(shè)備。再次，需要相關(guān)施工工藝水平的相應(yīng)提高。在開采煤炭巷道的快速掘進(jìn)技術(shù)推進(jìn)過程中，施工工藝要保持正規(guī)的循環(huán)與更新中。并在保持快速掘進(jìn)采掘平衡的前提下，加強(qiáng)各工序之間的橫向銜接和設(shè)備的機(jī)械化更新。

2　煤礦巷道開拓實施快速掘進(jìn)技術(shù)中存在的問題

2.1開拓煤巷的快速掘進(jìn)前期準(zhǔn)備不足

一方面，是參與開拓煤巷的快速掘進(jìn)施工的工作人員的自身素養(yǎng)與崗位要求不夠匹配。體現(xiàn)傳統(tǒng)的煤礦掘進(jìn)巷道的施工方式對多數(shù)工作人員影響還較大。面對多線作業(yè)和工序平行開展的快速掘進(jìn)技術(shù)，顯得有些無所適從，很難在短時期內(nèi)達(dá)到工作崗位所要求的專業(yè)水平和業(yè)務(wù)能力。使得部分工作人員的低效作業(yè)和失誤作業(yè)情況頻發(fā)，影響快速掘進(jìn)技術(shù)的實施進(jìn)程。另一方面，由于對開拓煤巷的快速掘進(jìn)施工重視程度不夠或者為了壓縮工期，在掘進(jìn)項目開展初期對技術(shù)施工的相關(guān)預(yù)案準(zhǔn)備不夠科學(xué)完備，以致對快速掘進(jìn)技術(shù)發(fā)揮的相關(guān)制約因素和客觀地質(zhì)環(huán)境考慮不夠周全。一旦有突發(fā)的情況出現(xiàn)，就會導(dǎo)致整個快速掘進(jìn)施工項目的停滯不前。

2.2對煤巷開拓快速掘進(jìn)施工質(zhì)量重視不夠

表現(xiàn)在部分的施工方為了壓縮用于煤巷開拓的快速掘進(jìn)的施工成本，在施工進(jìn)度與工程質(zhì)量的博弈上，孤注一擲的傾向縮短快速掘進(jìn)的工期。而縮短快速掘進(jìn)工期的直接表現(xiàn)就是對正在進(jìn)行開拓的煤礦巷道掘進(jìn)質(zhì)量不能如期細(xì)致的驗收核對。同時會疏于對煤巷快速掘進(jìn)所要求與之配備的施工工藝和掘進(jìn)設(shè)備的升級工作，這就使得快速掘進(jìn)的施工工序間不能夠得到良好的銜接。隨著煤巷快速掘進(jìn)施工的推進(jìn)，諸多猶如掘進(jìn)機(jī)施工效率下降等問題就會陸續(xù)出現(xiàn)。

3　提高煤礦巷道快速掘進(jìn)技術(shù)水平的對策

3.1做好煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)施工前的準(zhǔn)備工作

首先，要做好對要施工的煤礦巷道的地質(zhì)情況勘測。著重對地質(zhì)構(gòu)造、圍巖的應(yīng)力分布幾方面的全方位勘測，依據(jù)勘測的具體結(jié)果選擇快速掘進(jìn)的技術(shù)施工方案。并對可能存在安全隱患和技術(shù)難點的環(huán)節(jié)著重關(guān)注，可以考慮邀請相關(guān)專業(yè)人士依據(jù)煤炭巷道的實際特點對相關(guān)的快速掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行升級。對實施快速掘進(jìn)過程中可能發(fā)生的安全風(fēng)險做出相應(yīng)的風(fēng)險應(yīng)對預(yù)案，以便在危險情況出現(xiàn)時可以第一時間作出反應(yīng)。

其次，要制定完備的煤礦巷道快速掘進(jìn)的施工規(guī)劃。由于煤炭巷道的快速掘進(jìn)施工通常都是多線工作同時開展的平行施工，這在一定程度上加大了對快速掘進(jìn)整體施工進(jìn)度的掌控的難度。為此，在制定施工規(guī)劃時就要將這種情況考慮其中，依據(jù)要開拓煤礦巷道的斷面和快速掘進(jìn)施工人員的配備的實際情況，合理配置掘進(jìn)循環(huán)圖表和工序時間人力分配。確?？焖倬蜻M(jìn)技術(shù)在作業(yè)過程中，不會因為自身工序運作交叉混亂的原因而影響施工進(jìn)度和掘進(jìn)的效果。

再次，要在煤炭巷道項目的快速掘進(jìn)施工前，規(guī)劃和處理好相關(guān)平行工序作業(yè)的關(guān)系?？焖倬蜻M(jìn)技術(shù)較之傳統(tǒng)的煤礦采掘技術(shù)最顯著的優(yōu)勢就是，可以最大限度地發(fā)揮不同工序間平行作業(yè)所產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)［4］。因此，要在保證正循環(huán)掘進(jìn)作業(yè)的前提基礎(chǔ)下，在快速掘進(jìn)的施工過程總要更為科學(xué)的多布置工序平行施工。以期達(dá)到更為合理的利用不同快速掘進(jìn)工序循環(huán)間的時間差，使巷道的掘進(jìn)質(zhì)量能夠不會損失。

3.2提高煤巷快速掘進(jìn)施工質(zhì)量的管理

首先，要著力提高快速掘進(jìn)設(shè)備的機(jī)電一體化水平。特別對參與快速掘進(jìn)施工的掘進(jìn)機(jī)要實現(xiàn)對包括切割斷面尺寸和液態(tài)油壓自我掌控等方面在內(nèi)的一體化自動控制，這樣不僅會提速煤巷快速掘進(jìn)的作業(yè)速度，節(jié)約由于設(shè)備循環(huán)輪休所造成的剛性成本消耗。而且在一定層面上也是對快速掘進(jìn)機(jī)工作性能的再次提升，使其能夠長期有效地適應(yīng)快速掘進(jìn)的工作強(qiáng)度。

其次，要強(qiáng)化對煤巷快速掘進(jìn)的工程質(zhì)量管理。一方面，要狠抓煤巷快速掘進(jìn)的現(xiàn)場施工的質(zhì)量管理。對參與煤巷快速掘進(jìn)的施工人員要開展多種形式的專業(yè)知識和生產(chǎn)安全方面的培訓(xùn)，通過向其準(zhǔn)確傳達(dá)快速掘進(jìn)項目所要求的施工質(zhì)量和安全規(guī)范，約束其嚴(yán)格遵循相關(guān)作業(yè)程序。同時，可以考慮根據(jù)施工人員的具體崗位和所處掘進(jìn)施工的工序，來落實快速細(xì)化到個人的掘進(jìn)工程質(zhì)量責(zé)任制。在增強(qiáng)工序循環(huán)效率的同時，督促其高質(zhì)量的完成工序質(zhì)量自檢任務(wù)。另一方面，設(shè)立專門的煤巷快速掘進(jìn)施工質(zhì)量監(jiān)管機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格按照提高正循環(huán)完成效率的原則，開展對正在進(jìn)行和業(yè)已完成的巷道掘進(jìn)施工質(zhì)量的驗收和審查。及時叫停和責(zé)令調(diào)整不合理的工序和施工設(shè)備［5］。

再次，在煤巷快速掘進(jìn)項目的竣工驗收階段，不僅要對所挖掘煤礦巷道的施工質(zhì)量按照施工合同所規(guī)定的相關(guān)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的核定和審查。還要對實施煤巷巷道快速掘進(jìn)技術(shù)的投入和產(chǎn)出部分進(jìn)行分析和比對。對于施工效率和工程質(zhì)量較低的關(guān)節(jié)，在日后的快速掘進(jìn)施工作業(yè)中要進(jìn)行調(diào)整。

4　結(jié)語

隨著快速掘進(jìn)技術(shù)在具體煤礦開拓巷道的實際施工作業(yè)的普遍使用，在很大程度上改觀了煤炭行業(yè)的煤礦資源整體開采效率和一度緊張的能源供應(yīng)局面。在推動煤炭行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)技術(shù)調(diào)整的同時，也提高的清潔能源的開發(fā)使用效率。但在快速掘進(jìn)技術(shù)的推廣和改良的過程中，在現(xiàn)階段存在的諸多問題也是不容忽視的。唯有將煤礦的快速掘進(jìn)技術(shù)改革與推廣工作納入到正在進(jìn)行的煤炭行業(yè)內(nèi)部的行業(yè)轉(zhuǎn)型改革規(guī)劃大局之中，并采取有力度的解決措施粉碎現(xiàn)實阻礙，才能促進(jìn)煤礦行業(yè)的良性有序發(fā)展。

［1］吳信友，汪金軍.淺議煤礦巷道掘進(jìn)的影響因素以及應(yīng)對技術(shù)措施［J］.煤礦天地，2007（7）：109-113.

［2］楊琳，李躍平.快速掘進(jìn)技術(shù)在煤礦施工中的應(yīng)用研究［J］.河南科技，2014（4）：161-162.

［3］王義勇.淺談幾種井巷常用快速掘進(jìn)方式的優(yōu)劣［J］.河南科技，2013（9）：165-167.

［4］程敏，范志勝.論巷道快速掘進(jìn)的影響因素及其技術(shù)措施［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010（7）：292-293.

［5］宋丹，張運森，王鍇，張國良.淺談我國煤巷快速掘進(jìn)設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展對策［J］.煤礦機(jī)電，2013（1）：101-103.

李紅勛（1973—），男，河南平頂山人，助理工程師，從事煤礦開拓掘進(jìn)工作，現(xiàn)任職于平頂山天安煤業(yè)股份有限公司二礦開拓區(qū)區(qū)長。