提高煤礦巷道掘進效率及質量的策略探討

張 寧

（鐵法能源公司鐵煤集團礦建公司，遼寧 調兵山 112700）

各行各業的發展都需要能源給予支持，不管是企業生產，還是日常生活，煤炭資源都發揮了非常重要的作用[1]。由于煤炭是不可再生的資源，所以在開采過程中要注意方法的使用。煤炭挖掘過程中，技術質量的全面提升，更有利于工作效率的提高，進而使社會經濟發展需求得到滿足。越來越多的煤炭企業在生產時，開始引進先進的技術，生產速度也得到了大 幅度的提升，但由于煤礦巷道掘進極易受到諸多因素影響，依然存在較多問題無法在較短時間內得到有效解決，進而導致工作效率及質量較低，使煤炭企業經濟效益受損。所以關于如何提高煤礦巷道掘進效率及質量是當前企業的迫切需求。基于此，文章對煤礦巷道常見掘進方法、影響因素進行了分析。

1 煤礦巷道常見的掘進方法

1.1 綜合機械掘進法

綜合機械掘進法是指結合巷道掘進具體規范及要求，根據巷道地質條件，綜合考量實際情況以后，選擇以及應用不同的掘進設備，主要的機械設備有輸送機、鉆機、掘進機、通風除塵設備、供電系統等。掘進設備以單臂掘進機為主。在掘進施工時，掘進機是重要設備之一，同時也是巷道掘進效率提高的關鍵。所以在掘進機選擇時要綜合考慮巷道作業條件，結合施工要求，進而選擇型號及規格匹配的掘進機。當前我國研發及生產的掘進機不管是功能還是在體積方面都能夠滿足巷道掘進要求。

1.2 連續采煤掘進法

連續采煤掘進法常使用于基巖以煤炭為主的巷道工程中，通過連續采煤機完成巷道掘進施工任務，在對巷道進行掘進過程中，也能夠對煤炭資源進行開采，同時還具備了運輸功能[2]。此方法最為顯著的優點是連續性，除了能夠提高巷道掘進效率以外，還可以開采、裝卸、運輸煤炭，能夠大幅度提高煤礦整體的開采效率。

1.3 掘錨一體化掘進作業方法

掘錨一體化掘進作業方法既運用了連續采煤機優點，同時還具備了掘錨機組及懸臂式挖掘機功能，將三者有效組合在一起，可實現連續性的開采作業，同時掘進的效率也非常高。此方法優點在于巷道掘進工作可以和煤炭開采同時進行，作業效率更高。除此之外，還可以將巷道結構及時進行穩固，確保了巷道結構更加安全，保證了后續煤礦開采工作順利進行。

2 影響煤礦巷道掘進的主要因素

2.1 地質條件因素

地質條件是煤礦巷道掘進過程中較大的影響因素，主要是由于不同的地質環境所帶來的不確定性因素太多，都會在很大程度上導致掘進施工無法順利進行。掘進實際施工時，工作面涌水量、地層結構、煤巖硬度、頂板等都會對煤礦巷道掘進造成影響[3]。所以良好的地質條件是掘進施工開展的基礎與保障，復雜且穩定性較差的地質條件不僅會影響掘進的進度，而且存在較大的安全隱患；反之，如果地質條件良好，掘進效率也大幅度提高，比如煤礦頂板穩固性能較強，周圍地質條件良好，掘進施工中只需要將臨時支護工作做好，便能夠順利進行掘進。在很多煤礦掘進工作中，或多或少都會受到不同性質地質條件的影響，這就需要提前做好相應的勘察工作。

2.2 掘進設備水平

現代社會是科學技術高速發展的時代，煤礦掘進技術也隨著社會發展不斷優化與革新。只有將越來越多的智能化掘進設備廣泛應用于煤礦掘進作業中，在改進的同時逐漸適應工作環境，才能促進掘進速度的提升。但是當前我國煤礦企業掘進設備及技術引進程度較低，總體水平較差，很難實現自動化掘進，掘進作業開展過程中，依然使用的是傳統設備，智能化設備應用率較低，使用范圍較窄。當前很多國家已經在掘進技術方面的應用較為成熟，并且研發了諸多性能先進的綜合性掘進設備，在很大程度上促進了煤礦企業經濟效益提升。而我國很多掘進設備性能及水平偏低，因此生產時需要消耗大量刀具，所以很難為巷道掘進作業更好地開展提供支持與保障。

2.3 掘進施工工藝

由于目前我國煤礦企業正處在發展階段，不管是在設備水平，還是在工藝技術方面都較為滯后。一般情況下，煤礦巷道掘進作業時會進行支護施工，并且要求在現場將安裝工作完成，進而需要在人力、物力及財力方面加大投入的力度，不僅導致企業成本大幅度增加，而且影響的因素越來越多，施工進度越來越慢。在巷道掘進施工過程中，支護安裝用時較長，占據了整個工期的70%左右，無疑浪費了時間。因此，要想將掘進效率提高，先進的支護技術引進與應用成了關鍵，另外還要重視設備更新，確保施工工藝整體水平可以有所提高，保證質量的同時，實現巷道掘進整體效率進一步提升[4]。

3 提高煤礦巷道掘進效率及質量的策略

3.1 提高掘進效率的措施

3.1.1 合理選擇掘進設備，做好設備管理及維護工作

煤礦巷道掘進作業過程中，掘進機是主要的設備，所以對于掘進效率會有直接的影響。為此，煤礦企業在掘進施工之前，要選擇適宜的設備，保證巷道掘進施工效率、進度需求得到有效滿足，根據實際情況，選擇操作性能好、控制便捷、安全系數高、維護簡單的設備。除此之外，采購關鍵配件要強化管理，確保材料質量及性能，型號、規格要與規定相符，選擇性價比較高的產品。同時還要將掘進設備管理、維護工作做到位，定期檢修，發現問題及時采取有效措施解決，減少巷道掘進作業中因設備故障對施工效率帶來的影響。

3.1.2 基于施工實際情況，充分利用不同掘進系統優勢

煤礦巷道掘進施工時會涉及很多機械設備，而且不同的掘進系統具備不同的優勢，只有基于施工具體情況，充分利用不同掘進系統優勢，才能保證掘進工作的效率。如果煤礦巷道圍巖頂破碎嚴重，需要沿巷道軸線持續性進行掘進時，可以采用超前支護快速掘進系統，但是需要注意的是，在應用此系統前要做好臨時支護施工，此系統不能應用于大斷面巷道施工中。此系統掘進速度較快，每月能夠達到600m。在一個掘進循環工作結束以后，可以繼續掘進，并且和超前支架同時施工，此時的作業巷道始終是支護狀態下，運錨機也會與其共同前進，推動系統逐步進入后續掘進循環中[5]。以下是超前支護快速掘進系統主要的參數，具體見表1 所示。

表1 超前支護快速掘進系統參數表（單位：m）

如果圍巖頂部破碎嚴重，作業時需要實行短期支護，此時在巷道掘進施工中可采用雙描快速掘進系統，不宜在大中型斷面巷道掘進作業中使用，每月能夠達到500m。沿巷道軸線掘進1-2 排以后，系統對截割臂進行控制完成著地，同時還能夠對錨桿機遠程控制，使其到達掘進面迎頭部位，結合掘進需求，錨桿打設作業可在巷道頂端以及兩側進行施工。針對未打設到位的錨桿，運描機會在轉載時進行二次補打。以下是此系統主要涉及的參數，具體內容見表2 所示。

表2 雙描快速掘進系統參數表（單位：m）

如果煤層巷道掘進時厚度為中等，便可以使用高集成度快速掘進系統，此系統使用之前要確保巷道圍巖頂端具備較好的穩固性，空頂容許值＞15m，煤層傾角＜3。，此系統掘進速度在每月2500m 以上。此掘進方法的應用最大的優勢是成型速度快，并且整個斷面實現了一次成型，破碎與轉載時，轉載機可與后側轉載機共同驅動，工作效率更高，工作質量較好。錨桿車、轉載機二者的連接主要運用的是跨騎的形式，圍巖底部、兩側可以同時完成支護任務；轉載機最大的行程在150m，以下是針對此系統涉及的主要參數，具體見表3 所示。

表3 高集成度快速掘進系統參數表

不同的掘進方法有著不同的優勢，所以在煤礦巷道掘進作業中，要想確保效率的提高，就要根據具體的施工需求以及實際情況，選擇最佳的掘進方法，將優勢充分發揮出來，促進掘進效率的大幅度提升。

3.2 質量保障措施

3.2.1 做好地質勘查，制定掘進方案

在煤礦巷道掘進作業中，地質條件是客觀存在的，很難改變，同時這也是影響掘進質量非常重要的因素之一，所以要想確保質量，就要提前做好地質勘查工作，對工作面地下水位、巖石性質、煤層分布等情況充分了解，針對特殊地質環境以及極易出現地質災害的施工現場，在勘查后還要預先制定應急方案，確保掘進工作能夠安全地進行。煤礦開采過程受到諸多因素影響，很多地質條件是無法預測的，這都需要在巷道掘進施工時綜合考慮，通過制定預案能夠在很大程度上降低地質災害發生的概率，減少損失。煤礦開采之前勘探工作雖然也能夠將基本地質結構確定，但也會存在一些細小地質構造的遺漏，比如小范圍斷層、陷落柱等，若發現不及時，同樣也會引發安全事故。此時除了要將煤礦巷道設計布局工作不斷優化以外，還要將重點放在事前預防方面，煤礦巷道掘進之前，要反復對地質進行勘查，可充分利用三維物探技術、鉆探技術等先進的手段，全方位、系統化地勘查巷道設計區域地質結構、水文條件等情況[6]。除此之外，巷道掘進施工進行時，要動態化地跟蹤與管理，對巷道現場施工區域的地質變化充分了解及掌握，第一時間發現問題，在進行細致且快速的分析以后，采取有效的應急方案給予高效處理，保證掘進作業時地質條件在可以控制的范圍之內，一方面能夠保證施工時的安全性，另一方面為掘進質量的提高打下堅實的基礎。

3.2.2 改進施工技術，保證掘進質量

工藝技術的改進是提高巷道的挖掘質量及安全性的重要保障，必須得到足夠的重視。在改進爆破技術方面，可將原來固有爆破方法改為風鉆爆破。在施工環境允許情況下，可嘗試安排改良后的爆破方式，此方式安全性更高。施工時，如果墻體硬度較大，根據情況可采取加深炮眼。另外需要改進支護技術，可使用爆錨噴支護，結合物理力學性質等，對支護進行精準分析及計算，也可根據具體情況安排所需間距，將錨桿長度縮短，同時減少數量，基于安全簡化支護系統，保證掘進質量。

3.2.3 完善管理機制，規范掘進施工操作

一是加強對煤礦巷道內在結構認識，關注煤礦巷道新聞，認識到挖掘巷道順序、過程、安全對煤礦生產的重要性，深刻的認知有助于營造以質量提升為基礎的良好工作氛圍。二是公司組織分配相關人員去管理、加強管理人員宣傳工作和培訓，增強責任心、效率意識，保證各項工作有序安全進行，最重要的是在保證工作質量的同時，能盡快完成工作。三是制定完善的施工管理制度，分配好施工隊人員與器材使用及調配，對各種存在的問題靈活應對，積極處理，制定明確的時間，保障施工隊有條不紊地展開工作，以免發生重復施工，無人施工現象，制定監管制度，不間斷抽查巷道質量，提高巷道安全性，建立小組機制，合理分工，落實責任，實現巷道修建間連接性。四是完善獎罰制度，糾正修建過程中出現的個人錯誤及違反規定操作，規范施工現場，提高施工安全性，保證高質量、高效率地完成工作。

4 結語

在煤礦巷道掘進施工過程中，效率與質量是對煤礦整體工作水平進行衡量的關鍵性指標，與企業經濟效益緊密相連。但是由于在具體生產及作業環節，受到地質條件、掘進設備及施工工藝等諸多影響因素的制約，進而導致巷道掘進效率、質量很難有進一步的提升。為此，煤礦企業應該給予高度重視，結合掘進實際情況，合理選擇適宜的掘進設備及方法，同時還要做好掘進前的地質考察工作，將施工技術進行不斷改進與優化，同時還要構建完善的管理機制，進而才能促進煤礦巷道掘進效率及質量得到大幅度提高，為煤礦企業創造更多的利益。