煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用探討

丁 軍

太原煤氣化集團(tuán)有限責(zé)任公司東河煤礦

煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用探討

丁 軍

太原煤氣化集團(tuán)有限責(zé)任公司東河煤礦

隨著現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)的不斷發(fā)展和新的采煤技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，如何實現(xiàn)生產(chǎn)的集約化和設(shè)備成套化是提高煤炭企業(yè)競爭力的重要發(fā)展方向之一。就目前的情況看，科學(xué)合理決策為掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展提供了重要的科學(xué)保障，同時對煤礦井下掘進(jìn)工作質(zhì)量的檢測進(jìn)行了管理。在實際的煤礦開采中，掘進(jìn)工作面的支護(hù)情況，是影響煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵部分，因此，需要進(jìn)一步優(yōu)化煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，制定合理的應(yīng)對建議，保障井下掘進(jìn)技術(shù)的可靠性，與此同時，還應(yīng)加強相關(guān)的監(jiān)督工作，保障我國煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的有效性，促使煤礦掘進(jìn)支護(hù)的質(zhì)量和技術(shù)可以得到有效的提升，積極推動煤礦掘進(jìn)支護(hù)的機械化水平的完善，推動煤礦的安全生產(chǎn)，實現(xiàn)煤礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。基于此本文分析了煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用，以期提供一些借鑒。

煤礦井下；掘進(jìn)技術(shù)；推廣；應(yīng)用

1 技術(shù)的發(fā)展

近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的煤礦掘進(jìn)技術(shù)也在不斷提高。早在幾年前，煤礦的掘進(jìn)技術(shù)就己經(jīng)出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬噸甚至幾千萬噸的情況，增加了回采的數(shù)量，提高煤礦采集技術(shù)的關(guān)鍵就是巷道掘進(jìn)技術(shù)。在我國，掘進(jìn)技術(shù)的關(guān)鍵就是掘進(jìn)機的設(shè)備，但是在掘進(jìn)機研究方面，我國一直落后于發(fā)達(dá)國家，不過隨著我國對掘進(jìn)機的重視不斷加強，掘進(jìn)技術(shù)也在不斷提高。以前，我國的掘進(jìn)機技術(shù)并不發(fā)達(dá)，引進(jìn)的掘進(jìn)技術(shù)就當(dāng)時的狀況來說可靠性低、能力差、機器設(shè)備的功率小，只能運用在煤巷中。由于掘進(jìn)機存在各種問題，導(dǎo)致掘進(jìn)機在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題，于是我國在引進(jìn)掘進(jìn)機的方面進(jìn)行了分析，最后制定了適宜的掘進(jìn)設(shè)備方案，促使了我國現(xiàn)代煤礦掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。

2 煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用

2.1 煤巷綜合掘進(jìn)技術(shù)

煤巷綜合掘進(jìn)技術(shù)是在煤礦井下巷道進(jìn)行挖掘時綜合利用懸臂式掘進(jìn)機、伸縮帶式煤礦運輸機、錨桿鉆機等多種機械化設(shè)備進(jìn)行掘進(jìn)的一種方式，煤巷綜合掘進(jìn)技術(shù)的運用主要有兩點：第一在設(shè)計掘進(jìn)機械時需按相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)定，特別是機械結(jié)構(gòu)方面一定要保證結(jié)構(gòu)的緊湊性，確保設(shè)計的合理性；第二保證掘進(jìn)機工作時的穩(wěn)定性，最大程度保證低中心、低機身，由于井下作業(yè)的環(huán)境較為惡劣，所以對機械設(shè)備的質(zhì)量要求過高，要求具備自我作業(yè)的穩(wěn)定性及可靠性，同時需要通過安裝自動檢測裝置來提高設(shè)備的自我檢測能力。

2.2 大斷面煤巷連續(xù)采煤機掘進(jìn)技術(shù)

近些年來，大斷面掘進(jìn)機被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化礦井采掘工作中，大斷面掘進(jìn)機相比于其他傳統(tǒng)掘進(jìn)機具有采煤、落煤、運煤等一系列功能，且在割煤過程中可以有效控制截割煤的寬度實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。目前我國主要采用的是單機引入和配套設(shè)備引入兩種方式，具有良好的適應(yīng)性和效率性。主要用于大斷面煤巷的掘進(jìn)和短臂開采，按照運輸方式的不同可以分為兩種：間斷運輸和連續(xù)運輸，在我國使用較多的還是連續(xù)運輸?shù)姆绞健＿B續(xù)運輸方式進(jìn)行煤礦掘進(jìn)的主要工作原理是：在進(jìn)行大斷面巷道掘進(jìn)時，連續(xù)采煤機和錨桿鉆車可以實現(xiàn)位置交換。連續(xù)掘進(jìn)機在進(jìn)行掘進(jìn)循環(huán)作業(yè)時可以在運輸巷道中不斷掘進(jìn)，同時錨桿鉆車可以進(jìn)行錨桿支護(hù)作業(yè)。假如連續(xù)掘進(jìn)機完成自身的掘進(jìn)任務(wù)時，會自動與錨桿鉆機進(jìn)行互換位置，進(jìn)而實現(xiàn)交叉換位以此來完成下一個循環(huán)作業(yè)。通過其工作原理可以看出通過連續(xù)運輸方式進(jìn)行煤礦掘進(jìn)可以提高煤礦掘進(jìn)的采掘效率保證掘進(jìn)的質(zhì)量，比傳統(tǒng)懸臂式掘進(jìn)設(shè)備更具優(yōu)勢。

圖1 錨桿支護(hù)的加固作用1—錨桿;2—加固拱

2.3 錨桿支護(hù)技術(shù)

2.3.1 鉆孔

在錨桿支護(hù)中，鉆孔質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到錨桿的安裝質(zhì)量和施工速度，為此，必須對鉆孔質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。在鉆具的選擇上，應(yīng)當(dāng)按照巖體的性質(zhì)選取合適的鉆具，并根據(jù)巷道的斷面尺寸確定鉆機的長度和高度。同時為進(jìn)一步加快施工速度，應(yīng)當(dāng)盡可能減少鉆桿的更換次數(shù)。在鉆孔的過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計的孔位、深度和角度進(jìn)行施工作業(yè)，具體要點如下：

①鉆孔的直徑必須與設(shè)計要求相符，如果孔的直徑過小，會導(dǎo)致桿體無法順利安裝；若是孔的直徑過大，則會對錨固效果造成影響。②鉆孔時不得出現(xiàn)彎曲或是臺階，必須保持直線，這樣可以確保桿體順利插入鉆孔當(dāng)中。③應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求對鉆孔深度進(jìn)行控制，確保錨桿端頭順利推送至孔底后，錨桿尾部的螺紋可以安裝螺母。④鉆孔角度的最大允許偏差不得超過5°，若是角度過大會使錨桿的有效作用范圍減小，并且也不利于錨桿支護(hù)作用的發(fā)揮。⑤當(dāng)鉆孔完畢之后，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真做好清孔工作，將孔底的煤巖粉清除干凈，以免影響錨桿的安裝質(zhì)量。

2.3.2 錨桿安裝

樹脂錨桿的安裝要點如下：①應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計要求將樹脂錨固劑裝入到鉆孔內(nèi)，裝前應(yīng)當(dāng)對錨固劑進(jìn)行質(zhì)檢，確認(rèn)質(zhì)量合格后方可使用。②將托板套在桿體上，并帶上螺母，借助安裝器將桿尾與鉆機的機頭進(jìn)行連接，桿體的端部插入到裝好錨固劑的孔內(nèi)，提升鉆機，借助桿體將孔口位置處的錨固劑送入到孔底。③在錨桿安裝過程中，錨固劑的攪拌是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)與錨固效果和錨桿的安裝質(zhì)量密切相關(guān)，為此，必須確保錨固劑的攪拌質(zhì)量。在攪拌時，鉆機應(yīng)當(dāng)有一定的扭矩，攪拌時間可以按照錨固劑的類型進(jìn)行控制，時間既不可過短，也不宜過長，以免影響錨固效果，攪拌要連續(xù)不間斷進(jìn)行。④錨固劑徹底固結(jié)之后，可以使用錨桿鉆機將螺母擰緊，并壓緊托板，為加快施工速度，錨固劑攪拌、上托板、擰螺母三個步驟應(yīng)當(dāng)一次完成。如果安裝過程中，鉆機的扭矩力無法達(dá)到設(shè)計預(yù)緊力的要求時，則應(yīng)采用扭矩扳手對錨桿施加預(yù)緊力。

2.4 聯(lián)合支護(hù)技術(shù)

通常來講，聯(lián)合支護(hù)就是指在井下掘進(jìn)時，需要采用兩種或者更多的支護(hù)方式，共同對圍巖進(jìn)行穩(wěn)定的一種綜合性支護(hù)手段。單一支護(hù)的方式主要包含錨桿支護(hù)、混凝土支護(hù)、砌碹支護(hù)和棚架式支護(hù)等。如果在正常的施工過程中將這幾種方式通過科學(xué)的疊加，有機地結(jié)合在一起，就能夠形成聯(lián)合支護(hù)。在聯(lián)合支護(hù)中，大家常見的幾種形式有：①錨噴支護(hù)。就是將錨桿同混凝土土支護(hù)有機結(jié)合在一起，這種支護(hù)的方式安全可靠，成本較低，在礦井下進(jìn)行掘進(jìn)可以采用此方式，尤其是在易垮塌的巷道中，應(yīng)用更為頻繁。②錨網(wǎng)支護(hù)。就是有機結(jié)合錨桿和金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)就是使用鐵絲制成網(wǎng)片，并利用托板將其穩(wěn)穩(wěn)地固定在事先準(zhǔn)備好的錨桿的端頭處。該方式的主要作用是防止小塊巖石在松動的情況下掉落，常用在一些圍巖不夠穩(wěn)定、跨度較小的煤礦巷道中。③錨噴網(wǎng)支護(hù)。這是一種綜合性的支護(hù)方式，是錨桿與混凝土加上金屬網(wǎng)共同進(jìn)行支護(hù)。金屬網(wǎng)可以有效提高混凝土的整體特性，讓混凝土產(chǎn)生的應(yīng)力可以均勻地分布在各個角落，從而防止出現(xiàn)噴層開裂的現(xiàn)象，增強噴層本身的抗壓力、抗拉力。

噴層主要就是把金屬網(wǎng)全部都覆蓋上，但是這種方式有環(huán)境限制，需要在巖層破碎、圍巖不穩(wěn)定、跨度過大的礦井巷道中進(jìn)行，這樣才能真正地發(fā)揮出它的效用，提高生產(chǎn)的安全性，盡可能防止意外的出現(xiàn)。

3 煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的推廣

3.1 強化煤礦掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的研究和聯(lián)合使用

在實際的煤礦掘進(jìn)過程中，需要結(jié)合煤礦掘進(jìn)工作面的圍巖類型和巷道形態(tài)，科學(xué)的對支護(hù)技術(shù)進(jìn)行選擇，并適宜的采用聯(lián)合支護(hù)的方式，促使周邊圍巖的安全性和穩(wěn)定性可以得到有效的提升。例如:矩形斷面支護(hù)時，需要科學(xué)的對錨桿支護(hù)和錨索支護(hù)進(jìn)行應(yīng)用，把錨桿插入預(yù)先制作好的圍巖鉆孔中，采用錨索對圍巖巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行上移，通過錨索支護(hù)和錨桿支護(hù)的聯(lián)合使用，促使掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)水平得到進(jìn)一步的提升，規(guī)避安全隱患。

3.2 推廣和發(fā)展掘錨一體化技術(shù)

煤礦井下巷道掘錨一體化技術(shù)代表著煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向，也是實現(xiàn)煤礦開采高產(chǎn)高效礦井技術(shù)的主要措施。相對于其他掘進(jìn)技術(shù)，掘錨一體化技術(shù)具有的優(yōu)點有:①適用范圍更廣，掘進(jìn)工效也有進(jìn)一步改善，巷道成型好;②適合于頂板條件不太好的單巷及雙巷掘進(jìn);③能夠提高錨桿支護(hù)的效果，改善作業(yè)環(huán)境和降低工人勞動強度。由于具有以上比較明顯的優(yōu)勢，從而具有非常廣泛的應(yīng)用前景。因此國外許多產(chǎn)煤大國目前廣泛采用掘錨一體化技術(shù)。掘錨一體化技術(shù)的核心是掘錨機組，是連續(xù)采煤機和錨桿鉆機的有機結(jié)合。其中結(jié)合的關(guān)鍵技術(shù)就是要使得掘錨機組的主副機架能夠相對滑動，以實現(xiàn)掘進(jìn)和錨護(hù)同步作業(yè)。另外一個關(guān)鍵就是要將截割和裝運機構(gòu)能力加大，以減少錨桿鉆機的數(shù)量和分布。由于我國的煤礦地質(zhì)比較復(fù)雜，各種井下掘進(jìn)技術(shù)和設(shè)備參差不齊，施工的工藝也不同，因此要發(fā)展掘錨一體化技術(shù)，就要針對我國煤礦的地質(zhì)條件和施工工藝進(jìn)行研究，提供多種配套形式。

[1]麻龍斗.巷道支護(hù)技術(shù)在煤礦井下掘進(jìn)中的應(yīng)用研究[J].工業(yè)設(shè)計，2015，09:111-112.

[2]高陽.煤礦井下掘進(jìn)技術(shù)的研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，05:48.

[3]王斌宇，陳建偉.煤礦井下巷道掘進(jìn)技術(shù)要點探討[J].技術(shù)與市場，2014，06:182-183.