王鎮(zhèn) 卜現(xiàn)濤

摘要：在煤礦地下開采中，需要掘進(jìn)大量的巷道，實(shí)現(xiàn)煤礦的高效開采。在此背景下，加強(qiáng)巷道掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用研究就顯得十分必要。本文聯(lián)系煤礦地下開采較常使用的巷道掘進(jìn)技術(shù)，對巷道掘進(jìn)面臨的問題及影響因素進(jìn)行細(xì)致分析，并從加強(qiáng)地質(zhì)監(jiān)測分析、改進(jìn)巷道掘進(jìn)設(shè)備、優(yōu)化巷道掘進(jìn)工藝、加強(qiáng)作業(yè)過程管理等方面入手，提出有效應(yīng)對策略，旨在促使煤礦巷道施工效率和生產(chǎn)效益提高。

關(guān)鍵詞：煤礦；地下開采；巷道掘進(jìn)技術(shù)

DOI：10.12433/zgkjtz.20233042

煤礦巷道是地下開采作業(yè)重要的運(yùn)輸通道，對巷道掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行合理選擇與應(yīng)用，可以保證開采工作安全、高效開展，實(shí)際開采質(zhì)量也能得到有效保障。但是在實(shí)際作業(yè)時(shí)，煤礦地下開采巷道掘進(jìn)會受到多重因素影響，導(dǎo)致煤礦開采安全和效率無法得到保障，需要對這些因素細(xì)致分析，并采用合適的巷道掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化解決，使整個(gè)煤礦地下開采工作更加順暢、安全。

一、煤礦地下開采較常使用的巷道掘進(jìn)技術(shù)

常用巷道掘進(jìn)技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢如表1所示。

（一）綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)

綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)在煤礦地下開采中應(yīng)用，必須結(jié)合開采煤礦的地質(zhì)條件和既有掘進(jìn)技術(shù)，對需要運(yùn)用到的機(jī)械硬件設(shè)施科學(xué)配置。通過構(gòu)建綜合機(jī)械化掘進(jìn)體系，使機(jī)械化硬件設(shè)備作業(yè)變得更有安全性、穩(wěn)定性和高效性。

（1）破煤。綜合機(jī)械化設(shè)備可以依托自身攜帶的截齒鉆頭在作業(yè)面上轉(zhuǎn)動(dòng)，并采用液壓傳動(dòng)的方式在工作面中切割出可以滿足煤礦開采需要的巷道。

（2）裝煤運(yùn)輸。在完成煤切割作業(yè)以后，可以利用機(jī)械化掘進(jìn)機(jī)下部的耙抓，將煤礦有效裝入掘進(jìn)機(jī)內(nèi)的傳送結(jié)構(gòu)中，通過輸送機(jī)皮帶將開采出來的煤礦送出作業(yè)面。

（3）掘進(jìn)機(jī)械行走。在煤礦地下開采中，采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)技術(shù)，可以以履帶傳動(dòng)的方式進(jìn)行行走，并在完成作業(yè)面煤礦開采以后，由操作人員下達(dá)命令朝另一工作面行進(jìn)。

（二）連續(xù)性煤巷掘進(jìn)技術(shù)

連續(xù)性煤巷掘進(jìn)技術(shù)是由連續(xù)采煤機(jī)、四臂錨桿鉆機(jī)、皮帶機(jī)、轉(zhuǎn)載破碎機(jī)等構(gòu)成的綜合性配套掘進(jìn)技術(shù)。將之運(yùn)用到煤礦地下開采作業(yè)中，不僅可以作為單獨(dú)采煤機(jī)房柱式采煤和回采邊角煤，還能夠形成完整的掘進(jìn)系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)、轉(zhuǎn)載運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，使整個(gè)掘進(jìn)速度和采煤效益得到提高。實(shí)際操作內(nèi)容包括：

（1）合理設(shè)置支護(hù)參數(shù)。在有效了解煤礦地質(zhì)情況以后，對錨桿排距、錨孔裝藥量等支護(hù)工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，避免錨桿不平衡問題發(fā)生，連續(xù)性煤巷掘進(jìn)技術(shù)也能夠在安全穩(wěn)定的環(huán)境中應(yīng)用。

（2）選擇適合掘進(jìn)設(shè)備。由于在巷道掘進(jìn)過程中，可能會遭遇積水區(qū)、陷落區(qū)、破碎帶等情況，若采用自重過大的煤巷連采機(jī)，就容易出現(xiàn)事故。因此，要根據(jù)掌握到的地質(zhì)構(gòu)造情況，選擇重量較輕的掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，這樣才能提高掘進(jìn)工作效率和煤礦開采安全性。

（3）加強(qiáng)巷道清理。在連續(xù)性煤巷掘進(jìn)中，及時(shí)有效清理掘進(jìn)過程產(chǎn)生的淤泥、積水等，避免雜物清理不及時(shí)對連采機(jī)運(yùn)行帶來不利影響。

（三）掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)

拋錨一體化掘進(jìn)技術(shù)在煤礦地下開采中應(yīng)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)掘錨平行作業(yè)，還可以將其與臨時(shí)支護(hù)、截割裝載等有效聯(lián)系起來，使整體工作效率得到極大提高。

（1）巷道分段支護(hù)。通過采用多排多臂同時(shí)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)掘支工序均衡。一次支護(hù)時(shí)頂部錨桿和幫部上部錨桿用掘錨機(jī)組施工，二次支護(hù)則使用輔助設(shè)備和一次支護(hù)剩余的錨桿，完成下部錨桿和錨索作業(yè)。

（2）保持長距離通風(fēng)。在使用掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)時(shí)，掘進(jìn)成套裝備總體安裝長度介于50～200m，因此，在面對較長回采巷道工作面情況時(shí)，需要通過聯(lián)絡(luò)巷形成負(fù)壓通風(fēng)有效解決局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)難題，必要情況下還可以使用旋風(fēng)機(jī)和二次加壓技術(shù)來滿足實(shí)際作業(yè)通風(fēng)要求。

（3）高效設(shè)備配置。這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用主要是以掘錨機(jī)組為主體，配套輔助支護(hù)設(shè)備、轉(zhuǎn)載設(shè)備和帶式輸送機(jī)，操作中要根據(jù)不同地質(zhì)條件，對不同形式的快速掘進(jìn)設(shè)備進(jìn)行布置，以達(dá)到提高掘進(jìn)速度的目的。

二、煤礦地下開采巷道掘進(jìn)面臨問題及影響因素分析

（一）面臨問題

（1）沖擊地壓。伴隨著煤礦地下開采深度不斷增加，巖土所承受的壓力也逐漸增大，這就容易引起巷道發(fā)生沖擊地壓問題。當(dāng)這一問題發(fā)生后，就會隨著煤巖體高速拋出引發(fā)礦震，進(jìn)而對煤礦巷道造成較大的破壞。搶修人員對沖擊地壓發(fā)生的機(jī)理掌握不夠明確，導(dǎo)致防治區(qū)域面積較大，需要采用更多安全支護(hù)措施。

（2）煤與瓦斯。在進(jìn)入深部開采階段后，煤層中的瓦斯含量及壓力不斷增加，當(dāng)巷道瓦斯?jié)舛冗_(dá)到爆炸濃度界限，極大提高了煤礦地下開采的危險(xiǎn)性。對這一問題進(jìn)行治理，主要是在巷道掘進(jìn)過程中，抽取釋放出的瓦斯，降低爆炸事故發(fā)生概率。

（3）深部巷道變形。深部開采時(shí)，巷道圍巖需要承受較大的應(yīng)力，當(dāng)巖石呈現(xiàn)軟巖特性以后，巷道出現(xiàn)變形的概率也會升高，并且隨著時(shí)間不斷延長，巷道變形也會持續(xù)增加，從而造成煤巷地下開采作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高。對這一問題進(jìn)行防治，就要對巷道變形加強(qiáng)監(jiān)測。若出現(xiàn)變形過大情況，就要對巷道進(jìn)行重新施工，并做好支護(hù)保護(hù)工作。

（二）影響因素

（1）圍巖強(qiáng)度。巷道掘進(jìn)是否安全與圍巖強(qiáng)度具有十分緊密聯(lián)系，若掘進(jìn)過程出現(xiàn)圍巖環(huán)境不夠穩(wěn)定的情況，就會降低巷道掘進(jìn)安全性。這也提示在開展巷道掘進(jìn)工作前，應(yīng)對圍巖進(jìn)行全面勘測，并在把握圍巖實(shí)際情況以后，科學(xué)制定巷道掘進(jìn)方案，針對出現(xiàn)的圍巖強(qiáng)度不足情況，實(shí)際作業(yè)中可以采用錨桿技術(shù)進(jìn)行解決，使圍巖強(qiáng)度和巷道掘進(jìn)穩(wěn)定性得到提高。

（2）地質(zhì)環(huán)境。作為影響巷道掘進(jìn)主要因素，許多礦藏地區(qū)地質(zhì)環(huán)境十分脆弱，因此，在地下開采時(shí)容易面臨巖體變硬、地下水、斷層等問題，極大提高了巷道掘進(jìn)工作難度。若控制不足，還會引發(fā)涌水、瓦斯泄露等問題。這要對地質(zhì)環(huán)境因素進(jìn)行全面細(xì)致勘察與分析，并根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況采用合適的巷道掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行開采作業(yè)。

（3）地應(yīng)力。在煤礦地下開采中，地應(yīng)力主要是指礦山內(nèi)部存在的壓力。在巷道掘進(jìn)過程中，巷道內(nèi)部被采空，極容易受到地應(yīng)力因素影響，進(jìn)而發(fā)生巖體位移、煤層壓松等問題。要對這一問題進(jìn)行解決，就要高度重視采空區(qū)域保護(hù)支撐工作，通過加強(qiáng)頂板巖層控制，提高巷道掘進(jìn)安全性和保證掘進(jìn)過程穩(wěn)定性。

三、煤礦地下開采巷道掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用需要注意的要點(diǎn)

（一）加強(qiáng)地質(zhì)監(jiān)測分析

煤礦地下開采中進(jìn)行巷道掘進(jìn)工作，經(jīng)常會遭遇復(fù)雜地質(zhì)條件情況。若不對其進(jìn)行細(xì)致勘察與分析，不僅會對巷道掘進(jìn)技術(shù)合理選擇產(chǎn)生不良影響，還會極大降低巷道掘進(jìn)速度、威脅煤礦地下安全生產(chǎn)。相應(yīng)措施包括：

（1）收集整理前期勘查資料。在煤礦地下開采之前，已經(jīng)對煤礦地區(qū)進(jìn)行全面系統(tǒng)的勘查工作，這就可以在巷道掘進(jìn)之前對礦區(qū)勘查信息資料進(jìn)行搜尋、整理與分析，以便更好把握礦區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況。針對地下開采巷道掘進(jìn)遭遇的新地質(zhì)環(huán)境情況，也能在綜合分析以往勘查資料以后，對新的勘查工作進(jìn)行科學(xué)組織與安排，確保所得地質(zhì)信息資料真實(shí)、準(zhǔn)確和完整，為后續(xù)巷道掘進(jìn)安全穩(wěn)定奠定良好的基礎(chǔ)。

（2）采用科學(xué)合理監(jiān)測技術(shù)。在地質(zhì)勘查時(shí)，要提高地質(zhì)勘查工作效率和提高數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確性，還可以對三維物探、鉆探等技術(shù)進(jìn)行有效利用，并通過監(jiān)測獲得地質(zhì)構(gòu)造、巖層地質(zhì)等信息，實(shí)現(xiàn)對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境情況的全面細(xì)致了解。針對發(fā)現(xiàn)的巖層薄弱、強(qiáng)度不夠等問題，后續(xù)巷道掘進(jìn)過程也能采用支護(hù)手段處理。

（二）改進(jìn)巷道掘進(jìn)設(shè)備

在煤礦地下開采巷道掘進(jìn)中，無論采用哪種掘進(jìn)技術(shù)，都需要使用各種掘進(jìn)設(shè)備，而且掘進(jìn)裝備好壞也會對巷道掘進(jìn)安全性和工作效率產(chǎn)生較大的影響，需要在巷道掘進(jìn)過程中選用合適設(shè)備，優(yōu)化改進(jìn)相應(yīng)設(shè)備，使這些設(shè)備在開展工作時(shí)運(yùn)用更為便捷，實(shí)際功能可以得到有效發(fā)揮。

（1）對于懸臂式掘進(jìn)機(jī)，對其內(nèi)部元件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，可以在有效改善機(jī)械使用性能的同時(shí)，提高懸臂式掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行使用可靠性水平。同時(shí)，還可以將自動(dòng)控制、新型截割機(jī)構(gòu)等技術(shù)應(yīng)用到懸臂式掘進(jìn)機(jī)中，進(jìn)一步提高機(jī)械使用適應(yīng)性，懸臂式掘進(jìn)機(jī)與生產(chǎn)系統(tǒng)配套性也會增強(qiáng)。

（2）對于連續(xù)采煤機(jī)，對該設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，可以放在截割工藝上，通過使截割刀從巷道頂部插入，進(jìn)入深度約為采煤機(jī)滾筒直徑的3/4，控制截割滾筒向下壓至所需要切割煤體，待接觸到底板以后進(jìn)行整齊切割，可以優(yōu)化設(shè)備實(shí)際使用性能。同時(shí)，還可以從降塵、冷卻等方面入手，優(yōu)化完善連續(xù)采煤機(jī)的功能，促使巷道掘進(jìn)開采工作更為高效安全地進(jìn)行。

（三）優(yōu)化巷道掘進(jìn)工藝

煤礦地下開采巷道掘進(jìn)技術(shù)較多，針對不同技術(shù)實(shí)際應(yīng)用也存在一定差異，特別是在面對不同地質(zhì)條件情況時(shí)，若出現(xiàn)巷道掘進(jìn)技術(shù)選擇不佳的狀況，不僅容易引發(fā)安全問題，還會對掘進(jìn)效率和開采效益產(chǎn)生較大影響。因此，在地下開采作業(yè)時(shí)，要在全面細(xì)致了解地質(zhì)環(huán)境情況后，選擇合適的巷道掘進(jìn)技術(shù)作業(yè)，還可以結(jié)合實(shí)際優(yōu)化掘進(jìn)工藝，使掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢作用得到充分發(fā)揮，確保整個(gè)地下采礦過程安全、穩(wěn)定。

1.加強(qiáng)不同掘進(jìn)技術(shù)對比分析

在開展地下開采巷道掘進(jìn)作業(yè)之前，可以結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件情況，對分別使用綜合機(jī)械化、掘錨一體化等掘進(jìn)技術(shù)，取得的效果及可能發(fā)生的問題進(jìn)行對比分析，經(jīng)過綜合考慮以后選擇最為適合的巷道掘進(jìn)技術(shù)，這樣可以充分發(fā)揮技術(shù)使用優(yōu)勢，減少實(shí)際作業(yè)中的各類安全、質(zhì)量問題。

2.優(yōu)化改進(jìn)開展掘進(jìn)工藝

煤礦地下開采面臨的地質(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜，實(shí)際作業(yè)采用掘錨一體化、連續(xù)性煤巷等掘進(jìn)技術(shù)，也會出現(xiàn)一些不適應(yīng)的問題。要解決這些問題，可以結(jié)合實(shí)際情況優(yōu)化這些掘進(jìn)工藝，通過多樣技術(shù)組合應(yīng)用、完善通風(fēng)保護(hù)功能等措施，增強(qiáng)巷道掘進(jìn)技術(shù)的適應(yīng)性，促進(jìn)工作效率和開采效益也能得到較大的提升。

（四）作業(yè)過程管理

在應(yīng)用煤礦地下開采巷道掘進(jìn)技術(shù)時(shí)，要對整體作業(yè)過程實(shí)施嚴(yán)格監(jiān)督與管理，在實(shí)現(xiàn)對各種影響掘進(jìn)效率因素有效控制基礎(chǔ)上，對掘進(jìn)過程出現(xiàn)的巖體位移、瓦斯泄漏等情況也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理，最終確保整個(gè)掘進(jìn)過程安全、穩(wěn)定。

（1）加強(qiáng)工序環(huán)節(jié)研究。在使用巷道掘進(jìn)技術(shù)開展地下采礦作業(yè)時(shí)，要對使用掘進(jìn)技術(shù)的工作流程進(jìn)行研究與分析，并嚴(yán)格按照規(guī)定工序及操作流程作業(yè)，降低各種安全質(zhì)量問題發(fā)生概率，讓整體工作效率也能得到有力的保障。

（2）強(qiáng)化作業(yè)過程控制。考慮到地下開采巷道掘進(jìn)容易受到多方面因素的影響，要對實(shí)際作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)督與控制。執(zhí)行時(shí)，要將注意力放在巷道地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測、加強(qiáng)支護(hù)保護(hù)等方面，通過做好這些工作及時(shí)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)過程存在的安全隱患，在結(jié)合實(shí)際情況開展支護(hù)保護(hù)作業(yè)，也能保證掘進(jìn)工作的安全性與穩(wěn)定性。

（3）發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。針對巷道掘進(jìn)過程出現(xiàn)的操作設(shè)備不熟練、巖體發(fā)生位移等問題，在發(fā)現(xiàn)這些問題后要及時(shí)查明引發(fā)原因，然后采取相應(yīng)措施予以解決。比如，巖體位移問題可能是受到地應(yīng)力影響導(dǎo)致，后續(xù)掘進(jìn)作業(yè)就要對地質(zhì)情況加強(qiáng)監(jiān)測，并對頂板巖層采用支護(hù)措施進(jìn)行有效控制。

四、結(jié)語

巷道掘進(jìn)作為煤礦地下開采的基礎(chǔ)工作環(huán)節(jié)，在綜合把握煤礦地下地質(zhì)環(huán)境情況后，選擇合適巷道掘進(jìn)技術(shù)作業(yè)，可以提高煤礦地下開采效率，保證開采過程的安全性。在實(shí)踐中，要對煤礦地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行細(xì)致勘查，并根據(jù)掌握的情況對連續(xù)性煤巷掘進(jìn)技術(shù)、掘錨一體化掘進(jìn)技術(shù)等進(jìn)行應(yīng)用，執(zhí)行時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況對巷道掘進(jìn)設(shè)備和工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。針對整個(gè)作業(yè)過程要加強(qiáng)管理控制，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)掘進(jìn)過程存在的問題并作出有效的處理，保證整個(gè)地下煤礦掘進(jìn)開采作業(yè)安全、穩(wěn)定、高效。

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