煤礦巷道掘進速度影響因素分析與對策研究

鄭翌

（陜西煤業化工建設（集團） 有限公司 礦建二公司，陜西 西安 710003）

0 引 言

隨著工作面推進速度的加快，煤炭產量逐漸增高，巷道掘進速率、采掘比例失調成為影響我國煤炭高產高效的重要影響因素。目前從全國范圍來看，巷道的掘進水平低于工作面采煤技術水平，導致采掘接替緊張，跟不上煤炭生產的需求。許多專家學者為此進行了不斷的探索研究，加大了掘進設備的研發，巷道掘進的設備種類呈現多樣化，巷道的支護水平也在不斷的提高，保障了狹小作業區域的施工安全。本文針對木瓜煤礦下組煤皮帶巷在掘進過程中影響巷道快速掘進的因素進行分析，制定了掘進工藝、掘進設備、支護形式、管理水平多方面的掘進措施，達到快速掘進的目的[1]。

1 概 況

木瓜煤礦南區左翼下組煤皮帶巷服務于南區左翼下組煤工作面的煤（矸） 運輸，以及行人、通風、排水、壓風、供水管線的敷設，服務年限預計15 a。皮帶巷布置在南區集中大巷東側（左翼），從南區集中皮帶巷開口施工至靠近井田邊界風氧化帶位置，設計長度1 308.9 m。巷道斷面形狀為矩形，規格為5.4 m×3.5 m，布置在石炭系下統太原組的9 號、10 號煤中，屬于大斷面巷道，煤層賦存穩定，預計在掘進過程中會遇到10 條左右的斷層，斷層要素不詳，推測落差0.4 ～6 m，推測斷層多集中在開口100 ～150 m 處的向斜軸部。

2 影響巷道快速掘進的因素

巷道掘進速度的快慢直接影響著礦井工作面的回采進度，巷道掘進是多方面相互配合的施工過程。

2.1 地質條件的影響

皮帶巷布置在9 號、10 號煤層中，煤體抗壓強度較小，煤體松軟，巷道圍巖性質較差，在掘進過程中易發生片幫，甚至冒頂，支護難度較大，會影響巷道的掘進速度，不利于巷道的穩定；直接底為泥巖，會出現前面掘進，后面底鼓現象，需要進行人工臥底，影響巷道的使用安全及掘進速度；在掘進過程中會遇到斷層，斷層處節理發育，應力集中，易發生冒頂，不利于巷道支護，影響巷道掘進速度。

2.2 掘進方式及掘進設備的影響

在煤巷中掘進方式的選擇，直接影響巷道的掘進速度，采用綜掘方式掘進巷道，有利于巷道的快速掘進。巷道快速掘進的保障是掘進設備，根據現場地質條件選擇掘進設備，如果選擇不合理，不適應地質條件，極易造成機械設備的損害，故障頻繁，導致設備不能連續工作，繼而影響后續施工工藝，嚴重影響巷道的掘進速度；選擇合理，才能保證施工工藝的連續進行，保障巷道順利掘進[2]。

2.3 支護參數的選擇

在巷道的掘進過程中，支護工序要占總時間的50%～60%，支護速度的快慢是影響掘進速度的重要因素[3]。合理的支護參數不僅有利于支護工序的有效進行，而且可以提高巷道的支護質量；加強臨時支護，可以保障支護順利進行及人員的安全，從而提高掘進速度。

2.4 施工人員綜合素質的影響

井下施工人員綜合素質是巷道掘進的前提保障，綜合素質的高低決定了施工效率，綜合素質的體現不僅僅體現在對掘進設備的操作，更體現對工作的責任心[4]。責任心強的職工能重新發揮主觀能動性，對工作精益求精，在工作中能夠互相配合，提高施工工序的效率，保障工作的順利進行；否則會影響巷道的掘進速度。

2.5 管理水平的影響

管理者水平的高低，是巷道掘進的重要方面。如果管理者的水平較高，能夠調動廣大職工的積極性，且能夠合理安排各施工工序的銜接，避免作業循環時間，窩工現象的產生，從而提高巷道掘進速度；管理者水平較低，職工思想抵觸，各工序不能交叉平行作業，呈依次作業，將會造成作業循環時間變長，掘進速度變慢。

3 巷道快速掘進的措施

為了使下組煤皮帶巷能夠快速掘進，通過現場調查，對影響巷道掘進因素進行分析[5]，提出了一系列的改進措施，保障掘進工作的順利進行。

3.1 做好施工前準備

在巷道掘進施工前，由礦地質科人員及時標注皮帶巷的開口位置，并標注巷道的中腰線；對巷道進行綜合物探和鉆探，確定周邊水文地質環境，發現隱患問題及時處理，保證施工安全；發現斷層及時調整，編寫過斷層措施；完善通風系統，將風管、水管、支護材料、風鉆、錨頭、鉆桿、排水管路準備到位，運送至施工地點附近，擺放整齊；將風水管路接通，施工前必須保證風水管路暢通，確保正常施工。

3.2 選擇合理的掘進方式及設備

依據現場地質環境，下組煤皮帶巷在掘進過程中，巷道的開口采用炮掘方式，9 號煤頂板采用綜掘施工方式。皮帶巷掘進工作面采用EBZ-200H 型綜掘機，并配備與之相適應運輸設備，綜掘機鏟板裝煤至機載轉載機，然后連接膠帶輸送機，經多部膠帶輸送機后，煤矸石運至地面。在施工過程中綜掘機采用橫向往復式截割，進刀深度不超過0.6 m，截割頭跨度以0.5 m 為宜，兩幫預留量為0.2 m，循環進度為3 m，6 刀為1 個循環，巷道底部留1 m 厚的煤（巖），以便施工頂錨桿。

3.3 優化支護參數

在掘進過程中采用掘進與永久支護順序作業的方式進行施工，以確保施工安全。在巷道掘進施工過程中，及時進行臨時支護，采用型號為DN28-250/90 內注式單體液壓支柱配合板梁支護。零點班、四點班循環進度為3 m，最大空頂距為3.3 m，最小空頂距為0.3 m；八點班為檢修班。依據巷道支護設計理論并結合巷道施工過程中所穿越的煤巖體的性質，采用錨網粱+錨索聯合支護的方式，利用中國礦業大學單仁亮教授提出的關于錨桿錨索一體化設計理念，在巷道支護參數設計過程中，使錨索與錨桿同排布置，能夠使錨桿錨索形成的應力拱作用真正耦合起來，既提高了巷道的安全性，又可以節約成本，加快施工進度。皮帶巷道支護設計示意如圖1 所示。

圖1 皮帶巷道支護設計示意Fig.1 Belt roadway support

3.4 安排合理的工序

在巷道掘進和支護過程中，采用交叉平行作業。傳統的作業方式掘一錨一，在施工頂板鉆孔時不能施工幫部鉆孔，相互之間影響嚴重。在現場實踐中，根據現場地質情況進行合理調整，在頂板情況良好的情況下，依然采用掘一錨一的作業方式，但采取幫部支護滯后于頂板支護一排的支護方式，增大施工作業空間，頂板鉆孔、幫部鉆孔及聯網工作可以同時進行，從而達到整個循環的時間要求；頂板、幫部條件不好時，依舊采用傳統的作業方式。

3.5 提高管理水平

在巷道掘進施工之前，必須對職工進行技術和安全培訓。管理者掌握先進的班組管理理念，提高職工的文化素質和職業技術水平，采用合理的工資分配制度，充分調動每一位職工的生產積極性。使職工熟悉掌握掘進工程中自己的職責，并能夠按照操作規程進行操作，熟悉掘進工程中每一道工序及要求，以便能夠相互配合，順利施工。

4 經濟效果分析

針對下組煤皮帶巷在掘進過程中采取改進措施后，在以人為本，安全第一的理念下，巷道實現了快速掘進，且巷道成型效果好，在現場施工工程中現場文明生產達標，得到了礦安監科及生產科的嘉獎，“三違”事件數量明顯減少，生產效率得到了提高，緩解了采掘比例失調，取得了較好的經濟效益和安全保障。

5 結 論

（1） 巷道的地質條件、掘進方式及設備、支護參數、職工的綜合素質、現場管理的管理水平是影響巷道掘進的重要因素。

（2） 皮帶巷在掘進過過程中采取一系列改進措施后，實現了快速掘進，巷道成型效果好，生產效率得到了提高，緩解采掘比例失調，為該礦其他類似巷道施工提供了借鑒意義。