煤礦掘進(jìn)技術(shù)要點(diǎn)及安全管理措施探討

吾買爾·買買提

（國能新疆寬溝礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 昌吉 831215）

1 前言

煤炭資源屬于化石能源的一種。而不同地質(zhì)構(gòu)型下的煤礦安全生產(chǎn)至關(guān)重要，據(jù)不完去統(tǒng)計(jì)，煤礦開采是整體工業(yè)生產(chǎn)中安全風(fēng)險(xiǎn)最高的細(xì)分行業(yè)之一。所以基于設(shè)備、人員素質(zhì)和地質(zhì)預(yù)控層面的技術(shù)、管理范疇對安全生產(chǎn)都有幫助。而在煤礦建設(shè)工程領(lǐng)域，基于人、機(jī)、物、法、環(huán)的全過程質(zhì)量管理模式能確保煤礦生產(chǎn)長治久安。眾所周知，煤礦開采工作是一項(xiàng)高危工作，在其作業(yè)的過程中存在著好多不確定性的危險(xiǎn)因素，隨著煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦開采的安全性有了很大的提高，同時(shí)煤礦開采作業(yè)工作人員的安全意識也有了極大的提升。在整個(gè)社會不斷發(fā)展的推動下，各個(gè)對煤炭有需求的領(lǐng)域都提高了對煤炭質(zhì)量的要求，提高煤礦掘進(jìn)開采的技術(shù)水平和煤炭質(zhì)量成為一件比較迫切的事情。如何在確保工作人員人身安全的前提下運(yùn)用先進(jìn)的煤礦掘進(jìn)開采技術(shù)提高煤炭生產(chǎn)質(zhì)量成為當(dāng)前煤礦開采行業(yè)普遍關(guān)注的問題。所以在此本文基于筆者國能新疆礦業(yè)多年一線技術(shù)管理工作經(jīng)驗(yàn)，在現(xiàn)場管控基礎(chǔ)上針對復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦安全生產(chǎn)進(jìn)行工程預(yù)控層面的分析，系統(tǒng)性提出管控措施和注意要點(diǎn)，為同行提供建設(shè)性意見，幫助系統(tǒng)性防治方法的制定。

2 掘進(jìn)技術(shù)的研究價(jià)值

掘進(jìn)技術(shù)就是合理運(yùn)用科學(xué)的技術(shù)措施將煤礦回采煤炭資源的通道進(jìn)行直接打通的一種技術(shù)，由于進(jìn)行回采煤炭的通道在施工過程當(dāng)中是需要進(jìn)行反復(fù)使用的，因此，必須特別重視回采煤炭資源的通道的穩(wěn)定性和牢固性，要想做到這一點(diǎn)就必須確保煤炭工作面掘進(jìn)施工過程中所使用技術(shù)的合理性和科學(xué)性。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的推動下，煤炭生產(chǎn)掘進(jìn)技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展。同時(shí)，掘進(jìn)技術(shù)的種類隨著煤炭生產(chǎn)過程中實(shí)際情況的不同也越來越多。[1]煤礦掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上提高了煤炭生產(chǎn)的質(zhì)量和效率，同時(shí)也促進(jìn)了煤礦企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

3 常見煤礦掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

煤礦資源開采工程的作業(yè)環(huán)境主要在地下，而煤礦資源的開采難度又很高，工程的開工需要足夠的資金支持、人力資源支持和相關(guān)的技術(shù)支持，因此是風(fēng)險(xiǎn)性高的大型工程作業(yè)項(xiàng)目。如今隨著人們對于煤礦開采作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)增多，煤礦開采的相關(guān)技術(shù)也得到了不斷發(fā)展，其中掘進(jìn)技術(shù)是開采工程中主要應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)，煤礦掘進(jìn)技術(shù)有幾種不同的分類，每個(gè)分類各自在施工工程中發(fā)揮著不同的作用。煤礦掘進(jìn)即為依托盾構(gòu)和相應(yīng)傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)械，在最佳銜接時(shí)效和安全環(huán)境下完成截割、裝載、轉(zhuǎn)運(yùn)、錨桿支護(hù)、臨時(shí)支護(hù)、行走及除塵等多重工序。除此之外鉆爆法施工技術(shù)也在成本受控情況下進(jìn)行使用，[2]具體細(xì)則性技術(shù)要點(diǎn)如下：

（1）鉆爆法施工。以破碎巖石，清理巷道，開掘礦床為主題的施工方案是煤礦采掘中不可缺少的作業(yè)環(huán)節(jié)。而在成本受限和環(huán)境因素受限前提下，運(yùn)用鉆爆法進(jìn)行相應(yīng)工作高效而廣泛。只是在這種技術(shù)運(yùn)用前需要進(jìn)行作業(yè)環(huán)境的有限元分析，確保巷道在極端情況下確保穩(wěn)定，且不影響其他采掘面的工作安全。而在炮眼位置設(shè)定和炸藥用量選擇上首先要對預(yù)先估算的能量載體進(jìn)行參數(shù)化分析，在爆破損壞力度恰當(dāng)?shù)那疤嵯虏扇】茖W(xué)合理的數(shù)據(jù)分類辦法進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評估。確保炸藥威力和藥量適中，其次進(jìn)行爆破面圍巖的巖性和裂縫變化情況分析也至關(guān)重要，如果工作面巖石質(zhì)地堅(jiān)硬且存在脆性裂縫，更需要選取穿透性更強(qiáng)的炸藥，而有的工作環(huán)境會涉及到井下涌水和滲透性潮濕等作業(yè)環(huán)境，這就需要對炸藥的防水性和接線的系統(tǒng)質(zhì)量完善程度進(jìn)行進(jìn)一步提升。綜合來講，運(yùn)用事先勘探的圖紙和巖性特征進(jìn)行圍巖破壞有限元分析，能更好的把握安全施工時(shí)效，在炸藥用量最省，炮眼部署最為科學(xué)的角度上完成相應(yīng)工作。

（2）煤巷掘進(jìn)技術(shù)。煤路技術(shù)側(cè)重于隧道技術(shù)的三個(gè)方面，即采煤機(jī)連續(xù)開采技術(shù)、煤巷綜合機(jī)械化煤巷技術(shù)和錨桿掘進(jìn)碳素一體化隧道技術(shù)。剪切機(jī)連續(xù)挖掘技術(shù)中使用的重要工具是連續(xù)采煤工具，可大大降低采煤成本。煤巷綜合機(jī)械化技術(shù)使用的工具主要是懸臂式煤巷機(jī)。得益于相關(guān)部門的長期研究開發(fā)，據(jù)了解，我國使用的懸臂式隧道掘進(jìn)機(jī)的性能有了較大的提高。雖然在某些方面仍落后于發(fā)達(dá)國家，但經(jīng)過研發(fā)人員的不懈努力，最終會取得驕人的成績。錨桿與隧道一體化煤巷技術(shù)主要是將隧道技術(shù)與支護(hù)技術(shù)相結(jié)合，拓寬了煤巷掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用范圍，大大提高了隧道煤的質(zhì)量和效果。

（3）巖巷技術(shù)。巖石隧道技術(shù)就是巖石隧道隧道技術(shù)。它是一個(gè)多步驟交替完成的隧道掘進(jìn)過程，可分為破巖、加載和支護(hù)三個(gè)主要技術(shù)過程。在當(dāng)今的煤礦開采中，巖石掘進(jìn)技術(shù)一般占全部工程量的45%左右，而在生產(chǎn)礦井中，一般占工程量的25%左右。可見，巖石隧道技術(shù)的發(fā)展對煤礦開采具有至關(guān)重要的意義。為實(shí)現(xiàn)高效開挖，巖石隧道掘進(jìn)技術(shù)必須保證各工序的高效運(yùn)行，更好地協(xié)調(diào)和連接整個(gè)系統(tǒng)。巖路技術(shù)的應(yīng)用對巖路開挖的效率起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)踐中，主要采用爆破和機(jī)械施工。

4 煤礦掘進(jìn)安全管理原則

工業(yè)生產(chǎn)是在一定設(shè)備設(shè)施支撐、物料供應(yīng)可靠，人員素質(zhì)得當(dāng)?shù)那疤嵯麻_展不階段連續(xù)作業(yè)，確保生產(chǎn)穩(wěn)定和安全可控的。而在煤礦建設(shè)工程方面，以過程監(jiān)督為導(dǎo)向的六西格瑪質(zhì)量控制方法能在多維原則下提高質(zhì)量監(jiān)管過程可控性。[3]在此展示相關(guān)法律法規(guī)遵循的三個(gè)方面的原則如下（主動原則、安全原則以及監(jiān)督原則）：第一是主動原則即為主動預(yù)控原則，即為煤礦建設(shè)過程中基于技術(shù)人員的本質(zhì)和檢查維保過程，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)主動發(fā)現(xiàn)問題形成自查自改機(jī)制，并延伸和預(yù)設(shè)，幫助人員避免因?yàn)橘|(zhì)量下降和過程監(jiān)管不力產(chǎn)生安全事故，形成主動防御的多重機(jī)制；第二是本質(zhì)安全原則。本質(zhì)安全是任何生產(chǎn)環(huán)境不可忽略的要點(diǎn)，其中煤礦生產(chǎn)過程中因?yàn)樵O(shè)備部完善和多重地質(zhì)危害預(yù)控不力導(dǎo)致了多維導(dǎo)向下的安全施工，在生產(chǎn)現(xiàn)場這是不允許的。所以基于安全原則的實(shí)現(xiàn)檢查和設(shè)備到限后的維護(hù)保養(yǎng)及更換是必不可少的。例如盾構(gòu)一體機(jī)的油溫、水溫和機(jī)械構(gòu)件壽命需嚴(yán)格管控。當(dāng)特殊情況導(dǎo)致的備件更換不及時(shí)和其他多維危害都會導(dǎo)致安全事故的發(fā)生；第三是監(jiān)督原則。監(jiān)督是基于現(xiàn)場數(shù)控設(shè)備和人員規(guī)范化施工監(jiān)督守則而執(zhí)行的技術(shù)層面。[4]

5 煤礦高效掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢

5.1 掘錨一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢

對于西方較發(fā)達(dá)的國家，挖掘錨固一體化的技術(shù)研究相對詳盡。由于使用開挖和錨固設(shè)備完成的工作質(zhì)量比更高，因此相比之下，礦路的安全系數(shù)也更高。此外，最重要的一點(diǎn)是應(yīng)用范圍比較廣泛。挖掘錨固一體化技術(shù)的主要功能是在礦井行駛時(shí)為礦井提供支撐。這項(xiàng)技術(shù)在一些屋頂條件較差的道路上更實(shí)用，可以同時(shí)調(diào)整開挖和巷道的進(jìn)度，平衡安全。根據(jù)目前煤礦的反饋數(shù)據(jù)，隧道錨固一體化技術(shù)可將隧道效率提高50%以上，有效改善施工環(huán)境和煤礦井下隧道設(shè)備的性能指標(biāo)，可以保證施工的安全和效率。可見，開挖錨固一體化技術(shù)對我國煤炭資源的開采效率和煤礦安全具有顯著的影響。因此，為了使煤炭資源的開采更加流動，必須更加大力發(fā)展技術(shù)，使煤礦更加高效。[5]

5.2 大斷面掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢

大斷面隧道技術(shù)通常涉及使用剪切機(jī)作為公路隧道施工的關(guān)鍵方法。它可以將挖掘和采集工作結(jié)合起來，具有挖掘效率高的特點(diǎn)，可以提高采煤效率。根據(jù)道路的不同需要和具體的施工條件，對機(jī)械部件進(jìn)行更換和改進(jìn)，以滿足隧道和礦山的各種需要，促進(jìn)機(jī)械化水平的提高。

5.3 煤巖混合巷掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢

為保證煤礦隧道施工的安全和效率，需要提高高懸臂TBM 的智能化和自動化水平。隨著煤礦的深入發(fā)展和數(shù)量的增加，煤礦面臨的環(huán)境因素和地貌走向也越來越復(fù)雜。為適應(yīng)施工環(huán)境的多變性，可以提高高懸臂公路的功能水平，保持施工的順利進(jìn)行，保持機(jī)械連續(xù)運(yùn)行，促進(jìn)隧道施工效率的提高。根據(jù)不同的施工需要，可以細(xì)化剪板機(jī)的功能，使其能夠在各種環(huán)境中工作。

6 結(jié)語

綜上所述，隨著社會的進(jìn)步與時(shí)代的發(fā)展，以人為本的工作原則越來越向傳統(tǒng)行業(yè)延伸。以化石能源開采為主的煤炭行業(yè)必須改觀“臟、累、苦”的工作環(huán)境也行業(yè)標(biāo)簽，通過技術(shù)性產(chǎn)業(yè)升級和機(jī)械化設(shè)備投入進(jìn)行人力資源優(yōu)化，在管理和工作上實(shí)現(xiàn)雙贏，確保煤礦開采安全生產(chǎn)本質(zhì)，強(qiáng)化全員安全防范意識，在技術(shù)層面建立健全全產(chǎn)業(yè)鏈管理制度，促進(jìn)企業(yè)深化改革。