丁 軍

太原煤氣化集團有限責任公司東河煤礦

煤礦井下掘進技術的推廣和應用探討

丁 軍

太原煤氣化集團有限責任公司東河煤礦

隨著現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)的不斷發(fā)展和新的采煤技術的不斷涌現(xiàn)，如何實現(xiàn)生產(chǎn)的集約化和設備成套化是提高煤炭企業(yè)競爭力的重要發(fā)展方向之一。就目前的情況看，科學合理決策為掘進技術的發(fā)展提供了重要的科學保障，同時對煤礦井下掘進工作質(zhì)量的檢測進行了管理。在實際的煤礦開采中，掘進工作面的支護情況，是影響煤礦安全生產(chǎn)的關鍵部分，因此，需要進一步優(yōu)化煤礦掘進支護技術，制定合理的應對建議，保障井下掘進技術的可靠性，與此同時，還應加強相關的監(jiān)督工作，保障我國煤礦井下掘進技術的有效性，促使煤礦掘進支護的質(zhì)量和技術可以得到有效的提升，積極推動煤礦掘進支護的機械化水平的完善，推動煤礦的安全生產(chǎn)，實現(xiàn)煤礦企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展?；诖吮疚姆治隽嗣旱V井下掘進技術的推廣和應用，以期提供一些借鑒。

煤礦井下；掘進技術；推廣；應用

1 技術的發(fā)展

近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的煤礦掘進技術也在不斷提高。早在幾年前，煤礦的掘進技術就己經(jīng)出現(xiàn)了年產(chǎn)幾百萬噸甚至幾千萬噸的情況，增加了回采的數(shù)量，提高煤礦采集技術的關鍵就是巷道掘進技術。在我國，掘進技術的關鍵就是掘進機的設備，但是在掘進機研究方面，我國一直落后于發(fā)達國家，不過隨著我國對掘進機的重視不斷加強，掘進技術也在不斷提高。以前，我國的掘進機技術并不發(fā)達，引進的掘進技術就當時的狀況來說可靠性低、能力差、機器設備的功率小，只能運用在煤巷中。由于掘進機存在各種問題，導致掘進機在使用的過程中也出現(xiàn)了一些問題，于是我國在引進掘進機的方面進行了分析，最后制定了適宜的掘進設備方案，促使了我國現(xiàn)代煤礦掘進技術的發(fā)展。

2 煤礦井下掘進技術應用

2.1 煤巷綜合掘進技術

煤巷綜合掘進技術是在煤礦井下巷道進行挖掘時綜合利用懸臂式掘進機、伸縮帶式煤礦運輸機、錨桿鉆機等多種機械化設備進行掘進的一種方式，煤巷綜合掘進技術的運用主要有兩點：第一在設計掘進機械時需按相關要求進行設定，特別是機械結構方面一定要保證結構的緊湊性，確保設計的合理性；第二保證掘進機工作時的穩(wěn)定性，最大程度保證低中心、低機身，由于井下作業(yè)的環(huán)境較為惡劣，所以對機械設備的質(zhì)量要求過高，要求具備自我作業(yè)的穩(wěn)定性及可靠性，同時需要通過安裝自動檢測裝置來提高設備的自我檢測能力。

2.2 大斷面煤巷連續(xù)采煤機掘進技術

近些年來，大斷面掘進機被廣泛應用于現(xiàn)代化礦井采掘工作中，大斷面掘進機相比于其他傳統(tǒng)掘進機具有采煤、落煤、運煤等一系列功能，且在割煤過程中可以有效控制截割煤的寬度實現(xiàn)標準化作業(yè)。目前我國主要采用的是單機引入和配套設備引入兩種方式，具有良好的適應性和效率性。主要用于大斷面煤巷的掘進和短臂開采，按照運輸方式的不同可以分為兩種：間斷運輸和連續(xù)運輸，在我國使用較多的還是連續(xù)運輸?shù)姆绞?。連續(xù)運輸方式進行煤礦掘進的主要工作原理是：在進行大斷面巷道掘進時，連續(xù)采煤機和錨桿鉆車可以實現(xiàn)位置交換。連續(xù)掘進機在進行掘進循環(huán)作業(yè)時可以在運輸巷道中不斷掘進，同時錨桿鉆車可以進行錨桿支護作業(yè)。假如連續(xù)掘進機完成自身的掘進任務時，會自動與錨桿鉆機進行互換位置，進而實現(xiàn)交叉換位以此來完成下一個循環(huán)作業(yè)。通過其工作原理可以看出通過連續(xù)運輸方式進行煤礦掘進可以提高煤礦掘進的采掘效率保證掘進的質(zhì)量，比傳統(tǒng)懸臂式掘進設備更具優(yōu)勢。

圖1 錨桿支護的加固作用1—錨桿;2—加固拱

2.3 錨桿支護技術

2.3.1 鉆孔

在錨桿支護中，鉆孔質(zhì)量的優(yōu)劣直接關系到錨桿的安裝質(zhì)量和施工速度，為此，必須對鉆孔質(zhì)量進行嚴格控制。在鉆具的選擇上，應當按照巖體的性質(zhì)選取合適的鉆具，并根據(jù)巷道的斷面尺寸確定鉆機的長度和高度。同時為進一步加快施工速度，應當盡可能減少鉆桿的更換次數(shù)。在鉆孔的過程中，應當嚴格按照設計的孔位、深度和角度進行施工作業(yè)，具體要點如下：

①鉆孔的直徑必須與設計要求相符，如果孔的直徑過小，會導致桿體無法順利安裝；若是孔的直徑過大，則會對錨固效果造成影響。②鉆孔時不得出現(xiàn)彎曲或是臺階，必須保持直線，這樣可以確保桿體順利插入鉆孔當中。③應當嚴格按照設計要求對鉆孔深度進行控制，確保錨桿端頭順利推送至孔底后，錨桿尾部的螺紋可以安裝螺母。④鉆孔角度的最大允許偏差不得超過5°，若是角度過大會使錨桿的有效作用范圍減小，并且也不利于錨桿支護作用的發(fā)揮。⑤當鉆孔完畢之后，應當認真做好清孔工作，將孔底的煤巖粉清除干凈，以免影響錨桿的安裝質(zhì)量。

2.3.2 錨桿安裝

樹脂錨桿的安裝要點如下：①應當按照設計要求將樹脂錨固劑裝入到鉆孔內(nèi)，裝前應當對錨固劑進行質(zhì)檢，確認質(zhì)量合格后方可使用。②將托板套在桿體上，并帶上螺母，借助安裝器將桿尾與鉆機的機頭進行連接，桿體的端部插入到裝好錨固劑的孔內(nèi)，提升鉆機，借助桿體將孔口位置處的錨固劑送入到孔底。③在錨桿安裝過程中，錨固劑的攪拌是關鍵環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)與錨固效果和錨桿的安裝質(zhì)量密切相關，為此，必須確保錨固劑的攪拌質(zhì)量。在攪拌時，鉆機應當有一定的扭矩，攪拌時間可以按照錨固劑的類型進行控制，時間既不可過短，也不宜過長，以免影響錨固效果，攪拌要連續(xù)不間斷進行。④錨固劑徹底固結之后，可以使用錨桿鉆機將螺母擰緊，并壓緊托板，為加快施工速度，錨固劑攪拌、上托板、擰螺母三個步驟應當一次完成。如果安裝過程中，鉆機的扭矩力無法達到設計預緊力的要求時，則應采用扭矩扳手對錨桿施加預緊力。

2.4 聯(lián)合支護技術

通常來講，聯(lián)合支護就是指在井下掘進時，需要采用兩種或者更多的支護方式，共同對圍巖進行穩(wěn)定的一種綜合性支護手段。單一支護的方式主要包含錨桿支護、混凝土支護、砌碹支護和棚架式支護等。如果在正常的施工過程中將這幾種方式通過科學的疊加，有機地結合在一起，就能夠形成聯(lián)合支護。在聯(lián)合支護中，大家常見的幾種形式有：①錨噴支護。就是將錨桿同混凝土土支護有機結合在一起，這種支護的方式安全可靠，成本較低，在礦井下進行掘進可以采用此方式，尤其是在易垮塌的巷道中，應用更為頻繁。②錨網(wǎng)支護。就是有機結合錨桿和金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)就是使用鐵絲制成網(wǎng)片，并利用托板將其穩(wěn)穩(wěn)地固定在事先準備好的錨桿的端頭處。該方式的主要作用是防止小塊巖石在松動的情況下掉落，常用在一些圍巖不夠穩(wěn)定、跨度較小的煤礦巷道中。③錨噴網(wǎng)支護。這是一種綜合性的支護方式，是錨桿與混凝土加上金屬網(wǎng)共同進行支護。金屬網(wǎng)可以有效提高混凝土的整體特性，讓混凝土產(chǎn)生的應力可以均勻地分布在各個角落，從而防止出現(xiàn)噴層開裂的現(xiàn)象，增強噴層本身的抗壓力、抗拉力。

噴層主要就是把金屬網(wǎng)全部都覆蓋上，但是這種方式有環(huán)境限制，需要在巖層破碎、圍巖不穩(wěn)定、跨度過大的礦井巷道中進行，這樣才能真正地發(fā)揮出它的效用，提高生產(chǎn)的安全性，盡可能防止意外的出現(xiàn)。

3 煤礦井下掘進技術的推廣

3.1 強化煤礦掘進支護技術的研究和聯(lián)合使用

在實際的煤礦掘進過程中，需要結合煤礦掘進工作面的圍巖類型和巷道形態(tài)，科學的對支護技術進行選擇，并適宜的采用聯(lián)合支護的方式，促使周邊圍巖的安全性和穩(wěn)定性可以得到有效的提升。例如:矩形斷面支護時，需要科學的對錨桿支護和錨索支護進行應用，把錨桿插入預先制作好的圍巖鉆孔中，采用錨索對圍巖巖層結構進行上移，通過錨索支護和錨桿支護的聯(lián)合使用，促使掘進支護技術水平得到進一步的提升，規(guī)避安全隱患。

3.2 推廣和發(fā)展掘錨一體化技術

煤礦井下巷道掘錨一體化技術代表著煤巷快速掘進技術的發(fā)展方向，也是實現(xiàn)煤礦開采高產(chǎn)高效礦井技術的主要措施。相對于其他掘進技術，掘錨一體化技術具有的優(yōu)點有:①適用范圍更廣，掘進工效也有進一步改善，巷道成型好;②適合于頂板條件不太好的單巷及雙巷掘進;③能夠提高錨桿支護的效果，改善作業(yè)環(huán)境和降低工人勞動強度。由于具有以上比較明顯的優(yōu)勢，從而具有非常廣泛的應用前景。因此國外許多產(chǎn)煤大國目前廣泛采用掘錨一體化技術。掘錨一體化技術的核心是掘錨機組，是連續(xù)采煤機和錨桿鉆機的有機結合。其中結合的關鍵技術就是要使得掘錨機組的主副機架能夠相對滑動，以實現(xiàn)掘進和錨護同步作業(yè)。另外一個關鍵就是要將截割和裝運機構能力加大，以減少錨桿鉆機的數(shù)量和分布。由于我國的煤礦地質(zhì)比較復雜，各種井下掘進技術和設備參差不齊，施工的工藝也不同，因此要發(fā)展掘錨一體化技術，就要針對我國煤礦的地質(zhì)條件和施工工藝進行研究，提供多種配套形式。

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