實(shí)現(xiàn)煤礦巷道快速掘進(jìn)技術(shù)措施分析

楊志勇

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)羊場(chǎng)灣煤礦，寧夏 銀川 750000）

我國(guó)是煤炭的生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，煤礦開采數(shù)量在世界上排名前列，但總體上開采效率不高，開采質(zhì)量差，設(shè)備利用率低，是當(dāng)前煤礦開采企業(yè)的現(xiàn)狀。如何利用新設(shè)備，新工藝以及新的開采方法，提高煤礦開采效率與質(zhì)量，是煤礦開采企業(yè)的主要發(fā)展方向。煤礦巷道的開采是礦山開采的重要方式，在巷道開采過程中，設(shè)備的機(jī)械化程度、開采的工藝方法、開采過程中施工的管理方法是影響煤礦開采效率的重要因素。本文著重介紹巷道采礦的工藝流程、方法，并對(duì)巷道開采如何提高掘進(jìn)效率，提高開采質(zhì)量做詳細(xì)的介紹。

一、煤礦的開采簡(jiǎn)介

（一）煤礦的開發(fā)與煤礦的種類

煤礦的開發(fā)過程通常由兩部分組成：即礦山的開發(fā)與煤礦的挖掘。首先是對(duì)礦山的開發(fā)，如地下礦井需要深度挖掘采礦通道，直通到礦石位置，然后構(gòu)建開采體系，進(jìn)行下一步的礦石開采。煤礦的挖掘是指在礦山的開發(fā)過程完成后，建立采礦體系，設(shè)備安裝，通過一定的開采工藝，開采礦石，并將礦石運(yùn)輸，存儲(chǔ)到礦石交付使用的過程。煤礦分為露天煤礦與井下煤礦兩種。相對(duì)于露天煤礦，井下巷道煤礦的開采難度更大。我國(guó)已探明的煤礦基本上都藏于地下，地下煤礦其存儲(chǔ)量最大，且由于其埋藏較深，開采過程中對(duì)施工的工藝方法，采掘管理以及采掘設(shè)備要求相對(duì)較高，是當(dāng)前煤礦企業(yè)發(fā)展的主要方向。

（二）井下煤礦開采的流程

井下煤礦的開采流程主要包括以下幾個(gè)過程：一、地質(zhì)勘探。地質(zhì)勘探是井下煤礦開采的第一步，首先要確定煤層的位置，煤礦的范圍，煤層的厚度，巖土構(gòu)造，地下水文等為巷道施工做準(zhǔn)備。二、礦井設(shè)計(jì)。根據(jù)前期地質(zhì)勘探的結(jié)果進(jìn)行礦井設(shè)計(jì)，確定礦井的規(guī)模，礦井?dāng)?shù)量，工藝方案，開采順序等。三、地下開采。通過挖掘巷道，到達(dá)地下煤層。四、巷道布置。井下開采巷道布置是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是將煤礦開采區(qū)域劃分為若干開采單元，然后進(jìn)行下一步的開采。五、回采。回采即采煤的過程，為了保證采煤工作的安全，通常采煤過程是從前往后采，即開始采煤時(shí)是在井口的最遠(yuǎn)端，經(jīng)過采掘后，離井口越來越近，因此采煤也稱為回采。六、礦石的運(yùn)輸。礦石在經(jīng)過回采后，將礦石運(yùn)輸?shù)絺}(cāng)庫或交付到礦石加工廠的過程。五、運(yùn)輸過程中混礦，即在運(yùn)輸期間使礦石均勻混合的過程。六、井道內(nèi)廢石清理，即對(duì)礦道內(nèi)產(chǎn)生的廢石進(jìn)行清理與排廢。

二、井下煤礦開采的主要工藝方法

（一）壁式采煤工藝

壁式采煤工藝，即使用設(shè)備對(duì)煤礦進(jìn)行直線挖掘，對(duì)于厚度較薄的礦層通常采用一次性的長(zhǎng)壁式采煤工藝。如果礦層的厚度較厚，實(shí)際采煤過程中會(huì)將煤層進(jìn)行分層，變?yōu)檩^薄后再采取長(zhǎng)臂的煤層進(jìn)行長(zhǎng)壁式開采[1]。

（二）柱式采煤工藝

柱式采煤可以理解為將煤礦分為若干小的礦房，這些礦房之間由通道相連，在礦房開采后只剩下一個(gè)一個(gè)的支撐柱子，根據(jù)這些柱子的形狀將此種采煤方式稱為柱式采煤[2]。

三、影響煤礦巷道掘進(jìn)效率的主要因素

在煤礦的開采過程中，無論選擇哪種開采工藝，都需要進(jìn)行巷道布置。巷道的布置是影響煤礦開采速度與效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，決定了開采的效率與煤礦開采的質(zhì)量。巷道布置效率取決于巷道的掘進(jìn)速度。影響煤礦巷道掘進(jìn)速度的因素眾多，主要有礦床的地質(zhì)條件，使用的設(shè)備，施工技術(shù)以及施工的組織管理等因素，具體影響如下：

（一）地質(zhì)條件的影響

地質(zhì)條件是影響巷道掘進(jìn)速度的重要因素之一，礦山在開發(fā)前期要對(duì)地質(zhì)條件進(jìn)行勘測(cè)。地下礦井的巖石類型，分布狀態(tài)，水紋情況，對(duì)掘進(jìn)速度都有影響。另外在掘進(jìn)過程中，對(duì)于巷道頂部的支護(hù)狀況，巷道的通風(fēng)情況，也是影響掘進(jìn)效率的因素[3]。

（二）掘進(jìn)設(shè)備的影響

設(shè)備也是影響巷道掘進(jìn)速度的主要因素，不同的設(shè)備其掘進(jìn)效率不同，當(dāng)前先進(jìn)的科技不斷應(yīng)用于采礦的施工設(shè)備中，促進(jìn)了掘進(jìn)效率的提高。掘進(jìn)設(shè)備的刀具，開鑿角度以及設(shè)備的運(yùn)行狀況是掘進(jìn)設(shè)備開鑿巷道的關(guān)鍵。另外，巷道支護(hù)工藝通常采用人工方式進(jìn)行，也降低了掘進(jìn)速度。而為了降低施工過程中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)，通常采用降低支護(hù)頂距，減小轉(zhuǎn)頭進(jìn)深的深度，對(duì)掘進(jìn)速度的影響也很大。

（三）掘進(jìn)工藝的影響

巷道掘進(jìn)工藝的影響主要體現(xiàn)在掘進(jìn)與支護(hù)總是脫離，即人工支護(hù)，快速掘進(jìn)。而人工支護(hù)時(shí)間占整個(gè)巷道掘進(jìn)時(shí)間的百分之七十以上，可見支護(hù)工藝對(duì)掘進(jìn)速度的影響。當(dāng)前雖然在施工過程中支護(hù)工藝不斷優(yōu)化，已經(jīng)極大的降低了支護(hù)的工藝難度，但其仍然是影響掘進(jìn)速度的重要因素[4]。

（四）施工組織管理的影響

煤礦開采過程中的施工組織管理也是影響掘進(jìn)速度的因素之一，當(dāng)前的煤礦企業(yè)，追求最大的經(jīng)濟(jì)利益，考慮短期效益，人員與設(shè)備投入少，設(shè)備老化，支護(hù)缺乏安全性，工人違規(guī)施工，追求產(chǎn)量和速度，為煤礦開采帶來了極大的隱患，并最終影響到巷道的掘進(jìn)速度。

四、提高巷道掘進(jìn)速度的主要措施

井下煤礦巷道的施工，根據(jù)地質(zhì)條件的不同采用的方法也不同，工藝流程、使用的機(jī)械化設(shè)備、運(yùn)輸方法、巷道的排布都需要根據(jù)礦床的實(shí)際情況而定。沒有哪個(gè)礦床的條件是相同的，相應(yīng)的掘進(jìn)工藝與方法就會(huì)發(fā)生變化。因此，應(yīng)選擇最優(yōu)的方案提高巷道施工掘進(jìn)效率，其主要措施為：

（一）加強(qiáng)礦區(qū)地質(zhì)勘探，做好掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作

煤炭礦井地質(zhì)勘探是巷道掘進(jìn)工作的基礎(chǔ)，在勘探過程中要重點(diǎn)對(duì)礦區(qū)的地形地貌，水紋情況，氣候環(huán)境等進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，做好巷道挖掘前的準(zhǔn)備工作：一、地層與地質(zhì)的勘測(cè)。重點(diǎn)對(duì)地層巖石的狀況，分布情況進(jìn)行勘探。二、礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造勘探。三、水紋地質(zhì)勘探。包括礦區(qū)地下水紋，地形地貌，周圍氣候，環(huán)境等。對(duì)礦井地質(zhì)勘探有利于了解礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造，巖石與水文的分布情況，為巷道的挖掘做好充分準(zhǔn)備，避免因地質(zhì)原因影響掘進(jìn)工作[5]。

（二）優(yōu)化施工工藝，提高掘進(jìn)速度

巷道掘進(jìn)施工工藝的優(yōu)化，主要有以下幾個(gè)方面：一、支護(hù)方式。采用錨桿支護(hù)的方式，保證支護(hù)穩(wěn)定性的前提下提高掘進(jìn)速度。在支護(hù)與掘進(jìn)的時(shí)間分配上，采用先掘進(jìn)后支護(hù)的方式，避免支護(hù)與掘進(jìn)施工上的沖突，提高施工效率。錨桿支護(hù)相比其它支護(hù)方式，其安全高校，支護(hù)力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，避免了由于支護(hù)問題導(dǎo)致的停工，提升了掘進(jìn)的效率。二、優(yōu)化出煤運(yùn)輸方式。利用側(cè)翻車運(yùn)輸與出煤方式替代傳統(tǒng)的出煤方式，提升掘進(jìn)效率。三、優(yōu)化炮眼深度。傳統(tǒng)的炮眼深度大約為零點(diǎn)七米，進(jìn)度約為零點(diǎn)六米，炮眼的深度較低。按照這樣的爆破方式，掘進(jìn)速度太慢，因此應(yīng)盡量?jī)?yōu)化炮眼的深度。同時(shí)為了保證達(dá)到原先的爆破效果，可以在一米左右的位置放置一個(gè)棚架，用來承受多余的煤渣。優(yōu)化炮眼深度的方式可以快速提升掘進(jìn)速度，提高施工效率。

（三）引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，做好設(shè)備的維護(hù)工作

設(shè)備對(duì)提升掘進(jìn)速度，提高施工效率有著顯著的影響，煤礦施工企業(yè)在選擇設(shè)備過程中要根據(jù)前期的地質(zhì)條件選擇合適的鉆孔設(shè)備。另外，設(shè)備的選擇要以機(jī)械自動(dòng)化水平為基礎(chǔ)，促進(jìn)設(shè)備機(jī)電一體化程度的提升，加強(qiáng)設(shè)備的自動(dòng)控制能力，盡量減少人工操作，提高挖掘的效率。在設(shè)備選擇后，使用前要保證設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，并形成維修日志。設(shè)備出現(xiàn)故障后，第一時(shí)間進(jìn)行搶修，明確責(zé)任人，提高設(shè)備的長(zhǎng)期可靠性，同時(shí)避免因長(zhǎng)期超負(fù)荷工作帶來的設(shè)備故障，從而影響掘進(jìn)效率[6]。

（四）加強(qiáng)掘進(jìn)施工管理工作

加強(qiáng)掘進(jìn)的施工管理工作是提高掘進(jìn)速度的又一措施：一、實(shí)施激勵(lì)獎(jiǎng)懲制度，對(duì)于員工安全生產(chǎn)，無質(zhì)量事故，主動(dòng)提出優(yōu)化工藝，對(duì)提高掘進(jìn)效率的員工給予獎(jiǎng)勵(lì)；對(duì)于工作中出現(xiàn)失誤，影響施工進(jìn)度的員工給予懲罰。二、加強(qiáng)對(duì)礦井施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，安全教育，提高員工的綜合素質(zhì)。三、施工過程中嚴(yán)格按照工藝文件進(jìn)行施工，加強(qiáng)施工過程中的管理，保證施工的安全。

五、巷道掘進(jìn)技術(shù)未來的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)現(xiàn)代煤礦的開采工藝發(fā)展十分迅速，但綜合技術(shù)相比發(fā)達(dá)國(guó)家還有差距，未來的開采技術(shù)主要向著機(jī)械自動(dòng)化開采方向發(fā)展，注重自主技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，提高設(shè)備的安全與施工過程中的安全，提升開采質(zhì)量與開采效率：一、支護(hù)設(shè)備與支護(hù)工藝。當(dāng)前，國(guó)外有支護(hù)與掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行的設(shè)備與工藝，我國(guó)很多煤礦設(shè)備廠商正在引進(jìn)技術(shù)，并進(jìn)行自主研發(fā)，最大限度的提高掘進(jìn)效率。二、采用綜合機(jī)械方式進(jìn)行巷道掘進(jìn)。采用此方式進(jìn)行巷道掘進(jìn)，其優(yōu)點(diǎn)是掘進(jìn)速度快，效率高，但適應(yīng)性較差，需要根據(jù)地質(zhì)勘探的結(jié)果進(jìn)行合理選擇，從而提高掘進(jìn)效率。

六、結(jié)束語

煤炭是我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要能源物質(zhì)，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中扮演著重要的角色。在煤礦的開采過程中，巷道的掘進(jìn)速度是影響煤礦開采效率的關(guān)鍵，巷道布置過程中要想實(shí)現(xiàn)快速掘進(jìn)，需要通過加強(qiáng)礦區(qū)地質(zhì)勘探，做好掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工作，優(yōu)化施工工藝，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，定期進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)工作，加強(qiáng)掘進(jìn)施工管理等措施，提高掘進(jìn)效率，增強(qiáng)開采質(zhì)量，保證煤礦開采的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)煤礦開采企業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步。