新形勢下如何搞好復雜地質礦井掘進技術管理

邱相淋

四川省古敘煤田開發股份有限公司 四川 瀘州 646000

1 引言

近年來我國經濟社會飛速發展，增加工業發展中對煤炭資源的需求量，推動了我國煤礦行業的快速發展，使得礦井建成數量急劇增加、覆蓋范圍也進一步擴大。在礦井建設和生產作業時，難免會遇到復雜地質條件，加之目前我國的煤礦巖巷掘進速度和整體技術水平偏低，導致作業環境差且勞動強度大，增加了掘進工作面的安全隱患等，阻礙我國巖巷掘進技術的發展，不利于礦井建設與安全生產。為此就需要基于此條件下的掘進作業難點，加強掘進技術管理工作。

2 巖巷掘進技術現狀

鉆爆法是目前我國礦業生產中比較常用的巖巷掘進技術，也就是按照鉆眼、裝藥和放炮的工序結合先進的懸臂式掘進機開展掘進作業，但是此種方法也通常在部分礦井中開展工業性試驗時應用。目前我國實現綜合機械化掘進作業的方式主要有以下三種作業線:首先是月進尺在70m左右的氣腿式鑿巖機與配套的耙斗裝巖機。其次是從國外引進的液壓鉆車與側卸裝巖機配套的作業線。最后是在我國煤礦工業性試驗成功且目前大規模推廣應用的懸臂式掘進機與梭式礦車或帶式輸送機配套使用的作業線。

3 復雜地質條件下掘進的難點分析

總結目前復雜地質條件下的礦井掘進作業難點，首先是此地質條件下地質結構變化引發的開采難點。這主要隨著目前煤礦開采深度的不斷增加，改變了原有的地質結構，表現出頂層板的巖石特性發生較為顯著的改變，尤其是拱狀的圍巖會受到更大的外力作用，導致開采難度增加。其次是針對巷道挖掘作業來說，在此地質條件下存在底部和上面土質、煤層都較為松軟的特點，難以保證巷道保持固定的形狀，導致在后期出現變形問題。比如會出現巷道頂部和底部板塊的收縮問題，增加了出現安全事故的概率。最后是針對回采工作面來說，主要表現出支護難度大、巷道圍巖變形嚴重昂以及具有較高的支架破損率等問題。這主要由于在復雜地質條件下存在較大的煤巷頂板巖層膠結程度，在遇水時容易軟化并容易風化，區域構造應力會影響回采巷道而造成頂底板巖層破碎的問題。還由于較低的巷道圍巖強度會導致炭質泥巖、泥巖等頂板在掘進作業中出現垮落問題，且由于其強度較低而導致掘進之后造成圍巖變形問題。由于回采巷道處于構造應力影響帶，受到構造應力的影響且由于圍巖結構強度較低，增加了圍巖破碎程度以及支護作業難度。回采工作面中存在較為顯著的應力集中程度，加之部分巖體為工程軟巖狀態，導致其具有非線性大變形以及流變性等特點，會對巷道支護效果產生影響，造成雨水容易膨脹等問題。

4 復雜地質礦井掘進技術管理措施

4.1 掘進機開門施工技術 針對復雜地質條件下開展掘進作業時遇到的技術性問題，需要對原有的掘進機設備進行創新，對掘進機開門施工技術進行全面研究，使得掘進技術實際應用時的阻力降低，并且減少掘進作業中的爆破工作比例。比如目前應用掘進機開展掘進作業時其運輸量為40t左右，保證二者之間有100m左右的高差，還要盡量減少穿鑿放大原理的應用，對爆破空間進行合理選擇，在此基礎上確保后續工作的順利開展。

4.2 加強安全防護管理工作 面對掘進作業的安全風險性，以及安全事故具有較大危害和損失的特點，面對復雜地質條件，更應該做好安全防護工作。比如嚴格規定進入巷道參與掘進作業的人員要攜帶隔離式自救裝置等安全防護裝置。還要嚴格選拔井下作業人員，并做好技術培訓與安全教育工作，加強安全事故演練工作，提升其安全意識以及應急救援能力。在掘進作業中要加強現場監管，指導作業人員嚴格按照安全生產規范要求進行操作，在施工現場要張貼安全警示標語等，時刻提醒作業人員注意安全。在掘進作業完成之后還要全面檢查施工作業面，重點排查容易出現安全事故的位置。

4.3 優化裝運系統 裝運系統調用效率低直接影響裝運效率以及煤礦生產小，為此在優化此轉運系統時，要本著確保各工序平衡作業和均衡排布為目的，通過扒斗式扒巖機開展裝巖作業，保證其前方有照明系統，滿足其與工作面之間保持6.5～28.6m的距離要求。還要在開展耙裝作業之前在作業段上方懸掛甲烷斷電儀的傳感器等。

4.4 綜掘機配套系統 針對綜掘機作業時容易遇到的系統和管理問題，可以通過構建科學管理體系的方式來預防和解決。比如針對用彎皮帶輸送作業時，為了提升皮帶運行效率，可以轉變掘進方式為以長距離、大角度為主，小角度為輔的方式。并且將自動卸料裝置安裝在皮帶機尾部來減少磨損、確保安全。

5 礦井快速掘進技術發展趨勢

分析我國掘進技術的發展歷程，首先是在建國初期主要依靠人力進行掘進的原始階段，在發展到上世紀六七十年代足有，通過應用氣腿式鑿巖機、耙斗式裝巖機等設備，提升了掘進作業的機械化水平。到上世紀末期，通過國外先進技術和設備的應用，在大型礦井中開始應用全液壓鉆車配套履帶式裝巖機，配套使用錨桿支護技術等，實現了井下作業環境的極大改善以及作業效率的顯著提升。之后則在進一步引進國外先進設備的同時，加快我國掘進技術與配套設備的自主研發速度，通過巖巷懸臂式掘進機等各種先進設備的應用，大幅度提升了我國掘進技術的機械化水平。但是目前我國自主研發的掘進技術與設備還比較少，國外引進的設備難以適應我國的復雜地質條件，表現出掘進效率較低的現狀，因此要加大技術研發力度，加強技術管理工作，推動掘進技術創新發展。

6 結語

在煤礦掘進作業中應用掘進技術時，所用技術、設備及其配套系統相互之間的配合，直接影響掘進效率、質量以及作業安全。為了提升掘進和生產速度、提升開采礦質量并降低成本、確保作業安全，就需要加強掘進技術管理工作，推進掘進技術向更高的機械化水平以及更為先進的自動化方向發展。