煤礦掘進效率主要制約因素及對策淺析

高品

摘 要：目前，掘進機屬于較為先進的設備，集機、電、液于一體，屬于煤礦井下掘進作業的核心設備，掘進作業能否達到預先設定的要求，主要取決于掘進機工作時穩定性和安全性能，煤礦采掘關系直接影響到礦井安全均衡穩定生產。近年來，由于煤礦綜采工作面普遍采用大功率、高自動化程度采煤裝備，工作面單產不斷提高、推進速度不斷加快，這對煤礦掘進效率提出了更高的要求。提升掘進效率、實現快速掘進成為煤礦可持續健康發展和安全高效集約化生產的重要保障。

關鍵詞：煤礦;掘進效率;制約因素;對策

引言

煤炭是中國的支柱能源，且在未來相當長時期內，煤炭作為主體能源的地位不會改變。2020年，煤炭在中國一次能源消費中占比高達56.58%。中國煤炭資源賦存條件復雜，大多采用地下開采，井下巷道掘進工作量巨大。當前，中國綜采工作面技術較為成熟，回采速度已有大幅提升，而巷道掘進速度受工作空間和地質環境的影響，仍存在進尺慢、效率低的問題，嚴重制約了礦井的開采效率。為了滿足新形勢下智能化礦井建設的要求，有必要對煤礦巷道智能化掘進關鍵技術進行研究。

1綜掘機掘進操作的特點

在煤礦井下掘進過程中，經常遇到巷道頂板變形、凸起或者塌陷等安全事故。這些事故會導致煤礦井下地質構造特征發生變化，比如出現裂縫、地面下沉等，使得煤礦井下施工過程中容易發生水害等問題。綜掘機是煤礦企業從國外引入的一種先進的礦井掘進設備，它是通過與自身所配備的錨桿機相互協調配合完成工作。這種錨桿機自帶動力，可以在煤礦井下掘進過程中交叉進行掘進與支護，并且這種掘進機可以在雙巷甚至是多巷中使用，在井下施工時，可以在不同的巷道中交叉循環地進行掘進、支護施工操作。此外，使用掘錨機掘進時，可以與大斷面煤礦巷道錨桿支護技術配合。這種操作既可以實現掘進和支護同時進行，又可以促進井下通風工作順利進行。在傳統掘進技術的基礎上，應用掘進設備可以實現井下快速掘進，是一種快速掘進技術。在煤礦井下掘進過程中，綜掘機是以設備的截割頭為依靠，依次通過切槽、采垛這兩個工作流程進行采掘形成煤礦巷道。另外，綜掘機配備有2個重要的機電設備（收集頭機構和刮板輸送機），當開始截割時，煤（矸）就會落在收集頭鏟板的表面，且收集頭鏟板持續、不中斷地運行，就可以將截割的煤輸送到刮板輸送機。接著，刮板輸送機可以將煤運輸到梭車的車斗中，由梭車運輸到給料破碎機。梭車一直往返于綜掘機與破碎機之間，將采得的煤破碎后再通過膠帶運輸離開掘進工作面，實現快速掘進。

2影響綜掘機掘進的因素分析

隨著綜掘機的掘進，不良的地質構造特征會導致煤礦巖石構造破損，巷道頂板的強度不足，難以承受礦井綜掘機掘進生產的強度，容易出現頂板冒落的情況。為了避免礦井掘進生產過程中出現工作面頂板冒落的情況，綜掘機掘進過程中的空頂距就會縮短，增加了綜掘機倒機操作的次數和時間，進而導致綜掘機掘進循環進度變慢，降低了掘進工作速率及效率。煤礦褶皺結構、斷層等地質構造特征會導致一些容易充水的通道形成，進而引發水患、水害等安全事故。而對于褶皺構造來說，其會導致煤層上附著高濃度瓦斯甚至發生溢出現象，也會導致煤礦井下瓦斯分布不平衡、不均勻。而對于斷層結構來說，它會引發構造應力，使得瓦斯難以自由擴散，在空間狹小的煤礦井中，瓦斯流通困難，在斷層末端積累，引發瓦斯中毒等安全事故。受地質構造特征的影響，綜掘機在掘進過程中容易發生瓦斯爆炸、水害等事故，不僅會影響綜掘機的掘進速度，還會影響施工作業的安全性，不利于礦井安全掘進生產。

3提升綜掘機掘進效率及質量的措施

3.1選擇合適的掘進設備

掘進機在掘進工程中發揮著重要作用。在挖掘過程中，工作人員需要根據煤礦的實際情況選擇掘進設備，如巷道長度及煤層的內部構造等特點。通常情況下，若實際巷道的長度小于300m，只需要普通型的掘進設備即可;反之，則需要綜合性較強的掘進設備。作業人員需要調查掘進設備的信息，了解煤礦開采的實際情況，減少開挖時間，使得挖掘設備能夠滿足實際生產需求。型號合適的設備能夠在挖掘過程中充分其價值與作用，確保工程順利進行。

3.2運用臨時支護技術，選擇掘進機的類型

在選擇掘進機的類型時，需要將巷道長度作為主要判斷準則，根據實際施工情況選擇掘進機的類型，充分發揮出普通掘進機與綜合掘進機的優勢與價值，順利開展工程任務，提高施工過程的效率與質量。綜合掘進機能夠運用其自身的液壓系統完成工作任務。在完成設備開關機的操作時，可以運用系統閉鎖裝置，提高掘進過程的安全性與穩定性，提高掘進效率與質量。作業人員通過綜合掘進機的液壓鎖應用各種臨時支護技術，有效降低了煤礦工作過程中的風險與隱患，為順利完成工作任務提供了強有力的保障。

3.3應用分次支護技術

煤礦井下巷道掘進是一個包含多道工序的系統工程，但究其本質而言主要涉及掘進和支護兩大工序。兩者互相影響，共同決定著煤礦生產效率。當前，隨著掘進和支護作業機械化程度的不斷提高，掘進和支護效率也得到極大提升。但掘進作業與錨桿（索）支護作業仍處于交替施工狀態，為提升巷道掘進速度，工程技術人員用以下2種方法來縮減錨桿（索）支護作業耗時：1）提高鉆孔效率。采用優化機械設備、優化鉆孔布置等方法，提高鉆孔效率，縮短打孔和錨桿的安裝時間。該方法對施工隊伍的設備機械化水平和人員技術水平要求較高，且在一些地質條件較為復雜的工程中并不適用。2）優化掘進工藝。同時展開多個作業面，采用雙巷掘進或多巷掘進，提高巷道掘進速度，該方法也對地質條件要求較高，且不能實現掘進和支護的平行作業，只能在我國部分礦區采用，難以全面推廣。為解決采掘和支護不能平行作業的問題。分次支護的基本思想是，將傳統的一次成巷支護（ad段）分為多個支護階段（ab段和bc段）。當巷道開挖后，在開挖斷面附近圍巖應力釋放尚不充分，此時，可用少量錨桿（索）進行先期支護，在一定程度上限制巷道變形的發展，保證圍巖的穩定性。隨著開挖面的推進，圍巖應力和變形進一步釋放，再對巷道進行二次支護，控制圍巖變形的發展，二次支護并不影響前方的掘進工作。

結語

煤礦采掘接續緊張是煤礦安全生產的大敵，已經被國家有關部門列為重大安全生產隱患。由于部分煤礦掘進設備落后，掘進單進水平較低，并且存在重采輕掘現象，掘進進尺欠賬較多，導致采掘接續比較緊張，已經在一定程度上制約了煤礦的均衡穩定生產。本文分析了煤礦掘進效率的主要制約因素，并針對性地提出了提升煤礦掘進效率的主要措施，為提升煤礦掘進效率提供了有效的參考路徑。

參考文獻

[1]康紅普.我國煤礦巷道圍巖控制技術發展70年及展望[J].巖石力學與工程學報，2021，40（1）：1-30.

[2]王國法，龐義輝，任懷偉，等.煤炭安全高效綜采理論、技術與裝備的創新和實踐[J].煤炭學報，2018，43（4）：903-913.