何翔熠

摘要：本文在對煤礦井下巖巷掘進(jìn)工藝流程進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，總結(jié)了影響巖巷掘進(jìn)的三個(gè)關(guān)鍵因素，針對性地提出了基于掘進(jìn)設(shè)備優(yōu)化、支護(hù)體系優(yōu)化和勞動(dòng)組織管理優(yōu)化多位一體的井下巖巷快速掘進(jìn)工藝體系，新的快速掘進(jìn)體系對提升井下巖巷掘進(jìn)效率和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：煤巷;快速掘進(jìn)技術(shù)

1 巖巷快速掘進(jìn)影響因素分析

巖巷在掘進(jìn)過程中主要包括破巖、物料傳輸、巷道支護(hù)等多個(gè)工序，各個(gè)工序需要依次進(jìn)行，而且各個(gè)工序間存在著比較緊密的聯(lián)系，綜掘面上的施工機(jī)械設(shè)備多，人工作業(yè)間存在較多的交替，在利用計(jì)時(shí)法對各工序耗時(shí)和人員分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)影響巖巷掘進(jìn)效率的因素主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 機(jī)械設(shè)備施工效率低

掘進(jìn)機(jī)在施工作業(yè)時(shí)采用人工控制，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)，而且掘進(jìn)過程中極易出現(xiàn)人工判斷失誤導(dǎo)致的觸頂停機(jī)事故。煤炭運(yùn)輸皮帶機(jī)對煤礦企業(yè)綜合效益的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)有著重要作用。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，煤炭運(yùn)輸皮帶機(jī)經(jīng)常發(fā)生各種安全事故，對煤礦的生產(chǎn)效率及效益造成嚴(yán)重威脅。

1.2 支護(hù)施工效率低

由于巷道標(biāo)高底，地質(zhì)條件復(fù)雜，地壓較大，支護(hù)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，通常采用錨網(wǎng)索噴的復(fù)雜支護(hù)形式，井下支護(hù)采用人工架設(shè)錨桿、錨索支護(hù)方式，存在多次支護(hù)、翻修支護(hù)的情況，支護(hù)工作量大、施工效率低。

1.3 施工組織混亂

井下采用“三班倒”的作業(yè)方式，每天需進(jìn)行三次交接班，交接班總時(shí)長占比過高，影響實(shí)際施工時(shí)長，而且采用多次噴涂固化后再進(jìn)行錨固施工的方式使得固化周期加長，無法滿足快速錨固施工的需求。

2 掘進(jìn)設(shè)備施工方案優(yōu)化

根據(jù)分析，掘進(jìn)設(shè)備對巷道掘進(jìn)效率的影響主要體現(xiàn)在掘進(jìn)機(jī)的人工控制作業(yè)效率低、以及綜掘面物料轉(zhuǎn)運(yùn)方式落后等三個(gè)方面，因此，需對井下掘進(jìn)設(shè)備施工方案進(jìn)行優(yōu)化。

掘進(jìn)機(jī)采用自動(dòng)截割控制。為了滿足煤礦井下復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下的自動(dòng)截割控制需求，在對記憶截割、遠(yuǎn)程控制截割等多種截割方式進(jìn)行對比后，選擇了記憶截割控制方式。在進(jìn)行截割作業(yè)時(shí)，首先根據(jù)現(xiàn)場情況由人工控制掘進(jìn)機(jī)完成一組截割控制，在控制過程中系統(tǒng)對掘進(jìn)機(jī)的截割坐標(biāo)、截割轉(zhuǎn)速、高度等進(jìn)行標(biāo)定，形成截割路徑，并把截割情況存儲在控制系統(tǒng)中，形成記憶截割數(shù)據(jù)。

當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入自動(dòng)截割控制后，調(diào)取存儲庫內(nèi)的記憶截割數(shù)據(jù)，然后對路徑進(jìn)行擬合，最終形成記憶截割路徑，根據(jù)記憶截割數(shù)據(jù)完成對掘進(jìn)機(jī)回轉(zhuǎn)、油缸升降及自動(dòng)截割。同時(shí)，位于掘進(jìn)機(jī)上的電流傳感器、位移傳感器、角度傳感器、壓力傳感器等實(shí)時(shí)對調(diào)整情況進(jìn)行檢查，將實(shí)際調(diào)整數(shù)據(jù)和理論調(diào)整數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，輸出數(shù)據(jù)差值，然后系統(tǒng)根據(jù)差值情況對其修正，以滿足調(diào)整精確性的需求。

為了解決斜巷絞車運(yùn)輸物料慢、周轉(zhuǎn)次數(shù)多的問題，在綜掘面設(shè)置了小型帶式輸送機(jī)，以便和轉(zhuǎn)載機(jī)配合使用，無需經(jīng)中間周轉(zhuǎn)，極大地提升了物料轉(zhuǎn)運(yùn)的效率和安全性。

3 巷道支護(hù)方案優(yōu)化

針對井下巷道掘進(jìn)斷面小、人工架設(shè)錨桿支護(hù)效率低下的難題，對巷道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，其斷面尺寸必須要滿足設(shè)備運(yùn)輸、管道走管、巷道通風(fēng)以及行人通行的安全需求，通過對多種巷道截面進(jìn)行分析，最終決定選用拱形斷面結(jié)構(gòu)[2]。

在進(jìn)行支護(hù)時(shí)，結(jié)合井下實(shí)際情況，綜合采用臨時(shí)支護(hù)+永久支護(hù)+讓壓支護(hù)的方案，在保證支護(hù)強(qiáng)度的情況下，提升巷道支護(hù)的效率和穩(wěn)定性。

在進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)時(shí)，首先對巷道頂板進(jìn)行初噴，待固化后，利用無縫鋼管配合吊環(huán)對巷道進(jìn)行支護(hù)。對重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行永久支護(hù)時(shí)，采用低密度高強(qiáng)度的錨索聯(lián)合支護(hù)方案，錨桿支護(hù)時(shí)距離不小于800 mm，支護(hù)完成后，利用高強(qiáng)度錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)，每組錨索不少于3排，其間距不低于1 500 mm。讓壓支護(hù)是將巷道復(fù)噴作業(yè)放到巷道支護(hù)完成后，待支護(hù)完成約45 d后，巷道頂板和圍巖的應(yīng)力重新分布并達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，再進(jìn)行復(fù)噴，從而達(dá)到減少復(fù)噴次數(shù)的目的。

4 遠(yuǎn)程監(jiān)控以及可視化遙控技術(shù)

在煤礦巷道掘進(jìn)作業(yè)中，越來越多的煤礦企業(yè)已經(jīng)開始將可視化遙感技術(shù)引入到掘錨一體機(jī)化技術(shù)中，通過兩者結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦井下的作業(yè)過程，即在相關(guān)監(jiān)控操作基本上利用攝像儀來完成。一般該類掘錨機(jī)上往往配備了三個(gè)攝像9儀，每個(gè)攝像儀覆蓋的范圍有所區(qū)別，各自負(fù)責(zé)相應(yīng)的區(qū)域，三者安裝的位置也有所區(qū)別。它們檢測獲得的信息資料利用相關(guān)信息化方法輸送至計(jì)算機(jī)上，這樣負(fù)責(zé)監(jiān)控的工作人員僅需通過觀測數(shù)據(jù)，便能夠?qū)崿F(xiàn)對整個(gè)作業(yè)全程的有效監(jiān)控。該監(jiān)控方法的優(yōu)勢突出，完全擺脫了空間的限制，提高了機(jī)械設(shè)備的安全性。不僅如此，遙感技術(shù)還具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以隨時(shí)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，形成相應(yīng)的曲線圖，這樣人們可以非常方便地進(jìn)行信息查詢。除此之外，當(dāng)數(shù)據(jù)超越曲線標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還會利用相應(yīng)的報(bào)警器發(fā)揮警報(bào)，使得機(jī)械設(shè)備始終在專業(yè)、科學(xué)的監(jiān)控下運(yùn)作，提高了作業(yè)的安全性，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

在組織優(yōu)化方面，采用“二九一六”的作業(yè)模式，減少員工上下班的交接時(shí)間，提高實(shí)際作業(yè)時(shí)間，對優(yōu)化后的掘進(jìn)面情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)井下掘進(jìn)面的日進(jìn)尺量由最初的3.4 m/d，提升到了目前的4.58 m/d，日進(jìn)尺量平均提升了34.8%以上，井下綜掘面的作業(yè)人員由36人降低到了目前的25人，數(shù)量降低了30.1%，顯著提升了井下巷道掘進(jìn)的效率和質(zhì)量。

5 結(jié)論

1）采用掘進(jìn)機(jī)記憶截割、大載重裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)和輸送帶物料周轉(zhuǎn)的方案，能夠提升井下巷道掘進(jìn)作業(yè)的自動(dòng)化程度和效率。

2）采用臨時(shí)支護(hù)+永久支護(hù)+讓壓支護(hù)的方案，能夠在保證支護(hù)強(qiáng)度的情況下，提升巷道支護(hù)效率和穩(wěn)定性。

3）新的快速掘進(jìn)體系能夠?qū)⒕氯者M(jìn)尺量提升34.8%以上，將井下綜掘面的同時(shí)作業(yè)人員數(shù)量降低30.1%，對提升井下巷道掘進(jìn)的效率和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的意義。

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