煤礦井下高速掘進技術的應用研究

徐巍

摘要：隨著我國經濟的發展，我國煤礦開采業業逐漸進入新的階段，眾所周知，在煤礦井下開采中，掘進的效率關系著煤礦整體效益，對于巷道高速掘進有較高需求，因而得到煤礦企業重視，然而受煤礦地質、掘進設備、工藝等因素影響，使得掘進效率提升受到較大阻礙，甚至影響巷道安全，因此要加強煤礦掘進設備及技術的投入與管理。在實際掘進工程中，需嚴格排查各類不利因素，并制定巷道高速掘進保障措施，確保煤礦開采整體進度及效益。

關鍵詞：煤礦;井下;高速掘進技術;應用

引言

在煤礦掘進過程中一般要使用巷道支護工作進行輔助，從而降低安全事故的發生概率，在使用巷道支護的過程中，相關的工作人員一定要做好安全檢查工作以及預防工作，這樣才能夠將問題和安全隱患及時解決，本文也將從這個角度出發，對煤礦掘進巷道開采過程中的安全問題以及預防措施進行重點的研討與分析。

1煤礦掘進支護過程中面臨的技術難題

首先是巷道圍巖難點。在應用掘進支護技術過程中，常常也會出現一些技術性難題，在巷道和圍巖處所產生的技術難點主要表現在以下幾個方面：其一，因為開采作業導致巷道圍巖結構穩定性受到影響，若巷道圍巖的承載壓力大于本身結構的承載能力時則很有可能出現巖層破裂的問題，進而演變為各種安全問題，特別是在一些結構較為復雜的位置，若支護方法不當則經常出現安全事故;其二，在煤礦開采過程中，開采操作本身也會對圍巖帶來一定程度的影響，導致圍巖結構應力發生變化，而支護結構的效果也會產生影響，嚴重時可能會對回采操作帶來安全隱患;其三，對于富水巖層來說，掘進可能會破壞地下水徑流通道，導致巷道成為泄水點，地下淋水使得巷道圍巖出現沖刷侵蝕現象，影響圍巖結構承載力;其四，一些較為復雜的地質環境還會出現各種斷層結構，這些斷層結構很有可能會導致巷道圍巖結構頂板壓力提高，從而影響掘進支護的穩固程度。其次是技術手段滯后的難點。和其他發達國家對比，我國煤礦企業應用的掘進支護技術仍然存在一定不足。在掘進支護技術中，管縫錨桿支護設備和水泥錨桿設備漸漸無法達到當前多數復雜地質條件下的煤礦掘進技術需求，因此必須要提高技術創新的重視，不斷開發和完善支護技術與設備，從而提高掘進支護的整體適用性和實用性。

2煤礦井下高速掘進技術的應用

2.1? 掘進施工管理水平

許多煤礦企業，對于掘進施工管理過于松懈，僅關注于掘進效率，而對于掘進質量及進度缺乏有效監管，導致違規操作時有發生，對煤礦掘進施工安全及質量帶來較大威脅。此外，在掘進作業人員缺乏相應獎懲措施，導致掘進操作人員積極性不足，而且不能按要求進行交接班，嚴重妨礙掘進效率提升。

2.2? 完善掘進設備及技術

加大巷道工程資金投入力度，引進并開發新的掘進設備及技術，提高我國掘進設備的工作效率，可有效改善我國掘進設備發展的現狀。與此同時還需要重視掘進設備維修和保養工作，減少對掘進設備的損壞，延長掘進設備的使用周期。在進行特種施工時，有關人員一定要如實做好掘進施工相關記錄，有利于技術人員對掘進狀況進行合理的分析，及時發現掘進安全危險，并采取針對性措施來實現隱患排除，保證掘進設備能夠正常運轉，進而保障正常的煤礦開采進度。

2.3? 安全預防措施具體分析

在巷道開挖的過程中，由于受力情況的改變，巷道會發生很大的變形，這就給支護工作增添了不少的難度，尤其是在開采深度日益加深的現代化煤礦開采過程中，單一性的支護方式已經不能夠滿足巷道開挖的安全性需求，迫切需要革新支護技術，全面提升支護效果，在上述的案例中，為了保證最終的開挖效果，該煤礦選擇了多種支護方案并行的方法進行，最終取得了良好的支護效果。在目前的實際應用中，常見的巷道支護有錨桿支護、架棚支護、噴射混凝土支護等方案，錨桿支護通常使用在開挖深度較淺的工程中，具有經濟性良好、施工便捷等特點，噴射混凝土支護能夠在一定的時間內將圍巖進行密封，其效果也較好。但是在目前的工程中，單一的支護方式很難達到良好的效果，因此，鑒于掘進過程中安全性等問題，需要結合巷道的不同情況，采用不同的支護方式進行綜合性選擇。首先是架棚與錨帶網聯合支護分析。這種支護方式是兩種單一性支護的組合，一般應用在巷道開挖工作開始之前，其主要內涵就是剛性支護與錨桿支護相互結合，先通過錨帶網的基礎支護方式將圍巖進行強度的補充，從而對巷道的形變量進行合理地控制。當巷道的形變量達到臨界值后，應當聯合架棚支護共同使用，架棚一般設置在兩鋼帶的中間位置，能夠與剛性的支護技術深度結合，從而為圍巖提供阻力性的支護條件，加強了支護效果，同時對形變量也有著全面地控制。其次是其他方式。在支護的過程中，方法是有很多種的，需要根據不同的工程實際和地質特點綜合選擇，舉個例子來說，對于復合頂巷道來說，需要根據不同巖層的不同特點來選擇錨索梁與錨固巖石層相互結合的方式進行，并且選用懸吊支護的方式從而取得良好的效果。

2.4? 管棚支護技術

第一，管棚工作室需要設立于巷道斷面之上，同時通過開挖管棚孔洞的方式來加固管棚工作室。管棚工作室的設計要將圍巖結構作為主要基準條件，結合圍巖具體情況和變化因素來進行調整;第二，應用管棚支護技術時還要利用鋼筋混凝土支架及金屬支架等來提高整體強度，避免發生形變現象，也規避形變現象對于整體掘進支護帶來的影響。同時，還要管理好支護所用到的材料，盡量在保證材料質量達到實際要求的基礎上選取性價比高的材料，同時還要對材料進行有效的管理，外界影響因素對于材料質量的影響較為明顯，因此材料管理也可以避免多數質量隱患。如一些木質支架受浸水現象影響較大，若浸水則很有可能導致腐爛現象，而木材遭遇明火也會導致明火燃燒的問題，嚴重的還可能會導致火災。金屬質支架材料面臨的主要問題便是銹蝕，所以在掘進支護過程中一定要提高對于質量管理的重視，合理存放材料，并在存儲管理過程中排除對材料質量帶來影響的因素，從而避免材料腐蝕、銹蝕、氧化。

2.5? 掘進工藝及影響要素

目前掘進破巖方式主要包括鉆眼爆破及掘進機破巖兩大類。其中使用掘進機進行掘進時，具備機械化程度高、效率較高及勞動強度低等特點，但掘進機適應不同情況圍巖的效果差，更不適合于較硬巖石斷面的施工。掘進施工時使用掘進機掘進施工是高速掘進施工的主要方法。巷道高速掘進技術是對現有掘進工藝中三大工序進行優化改進，包括：破巖使用爆破深孔化、支護進行合理化及裝運使用機械化、優化各工序之間的配置。高速掘進巷道的影響要素主要包括四個方面，分別為：組織管理、設備先進性、環境、作業方法。通過對高速掘進巷道的關鍵要素進行識別，根據對相關學者得到的樣本進行成分分析，高速掘進工作面的效率受到工作面環境、地質條件、人員熟練程度、施工工藝及設備先進性方面的影響較大，其中巷道地質條件、人員、設備均為主觀條件，而掘進工藝為客觀條件，能夠從技術方面對其分析優化。

結語

就目前來說，單一的巷道支護工作已經不能夠滿足現實的需求，只有按照實際情況出發，選擇合適的支護方式，才能夠使得煤礦掘進巷道支護工作更加具有安全性，才能夠滿足現代煤礦開采的需求。

參考文獻：

[1]?? 張茂功，韓保勝.淺析采空區下掘進巷道的施工方法[J].煤礦現代化，2016（02）：25-27.

[2]?? 張愛杰，張傳鵬，宋明明.軟巖開拓巷道支護方案的研究與優化[J].煤礦科學技術，2015，43（S1）：45-47.