【摘 要】 本文首先介紹了煤礦巷道掘進(jìn)方式分類，然后分析了煤礦巷道掘進(jìn)施工的影響因素，最后探討了煤礦巷道掘進(jìn)施工的關(guān)鍵技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】 煤礦巷道；掘進(jìn)施工；方式分類；影響因素；關(guān)鍵技術(shù)

我國雖然地大物博，但是相對人口而言，油、氣等資源的數(shù)量嚴(yán)重不足，煤炭資源如果不能跟上時代腳步，將會嚴(yán)重影響我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這些因素都決定了煤炭在能源中的地位。但是，我國煤炭資源的儲備條件相對比較惡劣，在開采中會存在很大問題，煤層的厚度一般變化比較大，從零點(diǎn)幾米到幾十米不等，因此，必須開掘出來很多條煤巖巷道才行。煤礦巷道掘進(jìn)是一個系統(tǒng)工程，影響因素較多，該系統(tǒng)中包含人（施工者和管理者）、技術(shù)裝備、生產(chǎn)技術(shù)以及管理、安全、技術(shù)革新的影響等諸多因素所構(gòu)成的綜合復(fù)雜體系。

1 煤礦巷道掘進(jìn)方式分類

目前，國內(nèi)煤礦巷道掘進(jìn)施工中主要采用的掘進(jìn)方式包括綜合機(jī)械化掘進(jìn)以及掘錨一體化掘進(jìn)兩種。

1.1綜合機(jī)械化掘進(jìn)

煤礦巷道綜合機(jī)械化掘進(jìn)方式是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，它通常是由懸臂式掘進(jìn)機(jī)、輸送機(jī)、鉆機(jī)、通風(fēng)設(shè)備及供電設(shè)備等組成的。其中最關(guān)鍵的設(shè)備是懸臂式掘進(jìn)機(jī)，其質(zhì)量和性能對整個掘進(jìn)施工的效率以及質(zhì)量有著極大的影響。目前，我國的掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，基本能夠國內(nèi)的市場需求。

1.2掘錨一體化掘進(jìn)

建立在錨桿支護(hù)技術(shù)之上的掘錨一體化設(shè)備是一種高效的煤礦巷道掘進(jìn)設(shè)備，它通過將掘進(jìn)施工與巷道支護(hù)有機(jī)結(jié)合，大大減少了整個巷道掘進(jìn)工程的施工時間，這對煤礦巷道快速掘進(jìn)施工技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。

2 煤礦巷道掘進(jìn)施工的影響因素

2.1人的因素

2.1.1施工人員因素

操作人員因素，在人員的招聘中應(yīng)該注重選拔或者初期的培訓(xùn)，以往出現(xiàn)的常見人員問題是：操作人員文化水平、素質(zhì)較差或操作過程不認(rèn)真、粗心大意或者是對整個生產(chǎn)流程以及設(shè)備的性能不夠了解不夠熟練等。這些都直接影響煤炭開采的進(jìn)度，影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無法提高工作效率。因此，在施工前要進(jìn)行人員培訓(xùn)，在施工中要進(jìn)行人員的合理支配，確保煤炭開采的順利進(jìn)行。

管理員因素，做為管理人員，不僅需要較高的文化素質(zhì)、組織能力、管理能力，最重要的是協(xié)作督察作用，不能以權(quán)執(zhí)政，應(yīng)該與操作工人達(dá)成一片，共同友好的完成每一階段的工作，避免巷道掘進(jìn)設(shè)計(jì)與支護(hù)方式不合理，生產(chǎn)工藝不完善等原因造成隱患，從而影響施工的順利進(jìn)行。

2.1.2管理組織形式

1）現(xiàn)場管理制度

健全和堅(jiān)持以崗位責(zé)任制為中心的各項(xiàng)管理制度，是施工技術(shù)措施、施工設(shè)備和施工組織得以順利實(shí)施的保證，是加快施工速度、降低生產(chǎn)成本、保證施工質(zhì)量和安全的基礎(chǔ)。

2）合理的施工方法

對于巷道掘進(jìn)，采取一次性開挖成型或多次開挖成型方式，根據(jù)圍巖情況進(jìn)行超前支護(hù)或初期支護(hù)，必要地段加強(qiáng)支護(hù)，以保證安全。在支護(hù)過程中，改善施工藝，如采用濕噴工藝、發(fā)揮圍巖自承能力的錨桿支護(hù)等，既減少工人勞動強(qiáng)度，又改善施工環(huán)境。

2.2施工機(jī)械設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)因素

鉆眼、爆破與裝運(yùn)是巷道施工中主要工序，而鉆眼與裝運(yùn)設(shè)備的合理選擇及使用將直接決定巷道掘進(jìn)速度。

2.2.1鉆眼

當(dāng)前巷道掘進(jìn)普遍使用的仍是氣腿鑿巖機(jī)（如7655型、YT-28型、YTP26型等），由于氣腿鑿巖機(jī)輸出功率小，鉆速低，所鉆炮孔深度淺，要想提高工作面鉆孔速度，就得多機(jī)作業(yè)，但掘進(jìn)工效仍無法提高。我國部分工程項(xiàng)目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺車進(jìn)行施工，但就我國鑿巖設(shè)備使用及更新程度來說，大部分仍停留在第一、第二代水平，即氣腿鑿巖機(jī)或半液壓鑿巖臺車水平。而國外在大斷面巷道中已基本采用盾構(gòu)機(jī)或TBM掘進(jìn)機(jī)，小斷面內(nèi)均采用鑿巖臺車，使得鉆孔時由更換釬桿、定位、開孔鉆孔、返回釬桿均全部自動化控制。另外，60年代美國第一臺直徑3.1m的全斷面掘進(jìn)機(jī)試驗(yàn)成功（頁巖中月進(jìn)尺達(dá)到2087.6m），給巷道掘進(jìn)帶來新的革命。又經(jīng)近五十年來不斷研究，從技術(shù)角度出發(fā)，它已能在任何巖石中鉆進(jìn)。由于全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度快，成本低，工效高，巷道掘進(jìn)質(zhì)量好，又安全可靠，所以其勢必將取代其他鑿巖設(shè)備。

2.2.2裝運(yùn)

裝巖工序在平巷掘進(jìn)中占整個循環(huán)時間的30～50%，當(dāng)前國內(nèi)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)。從五十年代到現(xiàn)在，我國工程施工中裝運(yùn)機(jī)械共進(jìn)行了四個階段的更新，在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設(shè)備為主的間斷出碴設(shè)備配套，向高效率連續(xù)出碴設(shè)備配套發(fā)展，即采用連續(xù)作業(yè)的蟹爪式或立爪式裝載機(jī)與皮帶轉(zhuǎn)載機(jī)和礦車配套，或采用的無軌鏟運(yùn)機(jī)出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴，其可把掘進(jìn)工效提高1～2倍，采準(zhǔn)時間縮短75～80%。

2.3自然因素

在煤炭開采中會遇到的情況有地下水突然的冒出、高溫的地表、高壓力的圍巖、各種氣體等自然的因素，都會嚴(yán)重的危害到施工人員的人身安全，雖然現(xiàn)在科技比較發(fā)達(dá)，有各種各樣的檢測手段，但是在發(fā)現(xiàn)相關(guān)自然因素或者突發(fā)事件時，都勢必會影響施工的進(jìn)度。

3 煤礦巷道掘進(jìn)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)

3.1.1膠帶輸送機(jī)代替絞車運(yùn)輸

為了杜絕提升運(yùn)輸?shù)牟话踩蛩?，采用膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，膠帶輸送機(jī)與同能力較大的絞車相比具有更多的優(yōu)點(diǎn)：一是膠帶運(yùn)行可靠。二是便于維護(hù)，采用集中控制，人員較少。三是鋼材、配件、電力消耗少。四是膠帶上層可運(yùn)矸，下層可以運(yùn)料。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了巖巷矸石的連續(xù)運(yùn)輸，而且降低了個人運(yùn)送物料的勞動強(qiáng)度，杜絕了運(yùn)輸事故的發(fā)生。

3.1.2水平緩沖矸石倉

要快速轉(zhuǎn)儲矸石，優(yōu)先考慮使用膠帶運(yùn)輸，在施工巷道的外段取長度20～30m，并在中間處搭建1～1.5米的防護(hù)網(wǎng)，將矸石與軌道、人行道分開，此段作為緩沖水平矸石倉，形成扒裝機(jī)+皮帶+水平緩沖矸石倉+扒裝機(jī)的扒、轉(zhuǎn)、存、裝的連續(xù)出矸系統(tǒng)。迎頭放炮后前部扒裝機(jī)集中將矸石扒上膠帶，轉(zhuǎn)存到水平緩沖矸石倉內(nèi)，后部扒裝機(jī)進(jìn)行裝車運(yùn)矸，車皮隨到隨裝，解決了使用絞車提升運(yùn)輸及出矸慢的難題，同時減少了崗位工、降低了工人的勞動強(qiáng)度。

3.2錨桿支護(hù)技術(shù)

錨桿支護(hù)是通過錨入圍巖內(nèi)部的錨桿，改變圍巖本身的力學(xué)狀態(tài)，在巷道周圍形成一個整體而由穩(wěn)定的巖石帶，利用錨桿與圍巖的共同作用，達(dá)到維護(hù)巷道的目的。與架棚支護(hù)相比，錨桿支護(hù)有很多優(yōu)點(diǎn)：比如節(jié)約坑木和鋼材；降低支架成本；掘進(jìn)斷面??；巷道變形小；維護(hù)費(fèi)用低；工作安全；錨桿輕便，可以減輕工人的勞動強(qiáng)度；可以減少通風(fēng)阻力；有利于一次成巷施工和加快掘進(jìn)速度；使用范廣，適應(yīng)性強(qiáng)。但是錨桿不能預(yù)防圍巖風(fēng)化，不能完全防止錨桿與錨桿之間裂隙巖石的剝落。因此，應(yīng)配合其他的支護(hù)方式，如錨噴支護(hù)。錨噴支護(hù)技術(shù)是近年來發(fā)展速度最快，適用范圍最廣，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果最明顯的技術(shù)。錨噴支護(hù)從穩(wěn)定的巖石巷道到松軟破碎帶內(nèi)的巷道、從靜壓巷道到動壓巷道、從采區(qū)上山到回采巷道都得到普遍應(yīng)用。另外在有些井筒、交叉點(diǎn)、馬頭門、絞車房、大斷面硐室、煤倉等也應(yīng)用了光爆錨噴支護(hù)技術(shù)。同時錨噴支護(hù)也成為巷道維修的重要手段?？傊?，在巖巷掘進(jìn)中，使用錨噴支護(hù)，能有效控制巷道變形，為圍巖快速掘進(jìn)打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

3.3掘進(jìn)工作面的通風(fēng)和防塵

3.3.1通風(fēng)

在進(jìn)行巷道掘進(jìn)施工的過程中，掘進(jìn)工作面通風(fēng)工作的好壞直接影響著煤礦生產(chǎn)的安全性。目前，常用的掘進(jìn)工作面通風(fēng)是利用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。在進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的選擇時，應(yīng)根據(jù)通風(fēng)機(jī)所需要的工作分壓和工作風(fēng)量進(jìn)行選擇，最常用的是壓入式通風(fēng)機(jī)。壓入式通風(fēng)機(jī)及其啟動裝置安裝的位置應(yīng)與風(fēng)口保持10m以上的距離，距地面高度保持在30mm以上，同時通風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)量應(yīng)小于全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量。在選擇通風(fēng)機(jī)的同時還要考慮到如何選擇合適的掘進(jìn)通風(fēng)風(fēng)筒，風(fēng)筒的直徑應(yīng)該能夠保證最大通風(fēng)長度供風(fēng)的要求，在此基礎(chǔ)之上，要盡量學(xué)則直徑較大的風(fēng)筒，風(fēng)筒出口到掘進(jìn)工作面的距離應(yīng)保持在5m以內(nèi)，以此降低風(fēng)阻，避免產(chǎn)生渦流的情況，減少漏風(fēng)，保證巷道的通風(fēng)順暢。在進(jìn)行巷道掘進(jìn)施工的整個過程中，必須讓巷道一直保持良好的通風(fēng)狀態(tài)。通風(fēng)機(jī)要指定專人進(jìn)行管理，在下井安裝之前，必須要進(jìn)行試運(yùn)行檢查，并做好檢查和維修工作，保證通風(fēng)機(jī)投入使用后能夠連續(xù)、可靠、安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3.2防塵

在掘進(jìn)施工的過程中，粉塵主要產(chǎn)生原因是煤巖受到摩擦及壓碎、煤塊掉落與機(jī)器設(shè)備和地面產(chǎn)生碰撞及工作面沉積的粉塵在通風(fēng)過程中被揚(yáng)起到空氣中所形成的粉塵。目前，主要的煤礦除塵方法包括每層注水、濕式鑿巖與鉆眼、裝巖灑水、通風(fēng)除塵、沖洗礦井巷道巖壁以及安裝隔爆裝置等。我國常用的除塵方式是長短抽通風(fēng)除塵，在實(shí)際施工的過程中應(yīng)該結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際條件，選擇適宜的一種或者多種結(jié)合的除塵方式來除塵。除了采取除塵措施外，在施工的過程中，應(yīng)加強(qiáng)對空氣中粉塵濃度的檢測工作并要求施工人員做好個人防護(hù)工作，這樣能夠有效減少掘進(jìn)工作面的粉塵，這對保證煤礦的安全高效生產(chǎn)具有重要意義。

3.4光面爆破技術(shù)

目前，煤礦巷道掘進(jìn)施工中均采用光面爆破技術(shù)進(jìn)行爆破施工。光面爆破技術(shù)是在爆破施工的過程中使四周的炮眼同時起爆從而使爆炸裂縫沿著徑向向四周擴(kuò)散，同時利用相鄰炮眼所產(chǎn)生沖擊波的疊加效果，對巖體產(chǎn)生切向的拉力，裂縫在進(jìn)一步擴(kuò)展以后，使圍巖表面形成一個較為平整的爆破面。目前的光面爆破主要包括輪廓線光爆法、預(yù)裂光爆法及修邊光爆法三種爆破方式。炮眼需要布置帶煤礦巷道的輪廓線上，眼的間距與裝藥量必須要結(jié)合圍巖的實(shí)際情況進(jìn)行初步選擇，然后通過試驗(yàn)最終確定。目前的光面爆破施工大多采用淺孔爆破，為了提高進(jìn)深尺寸，可以適當(dāng)加大炮眼的深度和直徑。經(jīng)過多年的實(shí)踐，可以確認(rèn)采用中深孔進(jìn)行爆破也是可行的。

4 結(jié)語

煤礦巷道掘進(jìn)施工是非常復(fù)雜的，涉及的影響因素很多，不僅受制于施工地帶的地質(zhì)條件，同時與掘進(jìn)設(shè)備及施工技術(shù)水平、生產(chǎn)工序等，也具有非常密切的相關(guān)性。因此，應(yīng)當(dāng)不斷加強(qiáng)對煤礦巷道掘進(jìn)施工技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新，保證煤礦開采的可持續(xù)發(fā)展。

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