煤礦大斷面巷道快速掘進技術(shù)研究

1、煤礦大斷面巷道快速掘進技術(shù)研究田雙i同家梁煤礦摘要：針對煤礦大斷面巷道的快速掘進問題，木文首先介紹了巷道快速掘進的主要影 響因素，隨后分別研宄了快速掘進所需的設(shè)備配置、掘進工藝和支護工藝等的優(yōu) 化措施，并針對性地闡述/大斷面巷道快速掘進的相應(yīng)解決方案，最后從生產(chǎn) 管理角度提出相適應(yīng)的掘進管理措施。本文研宂內(nèi)容對煤礦大斷而巷道的快速掘 進作業(yè)具有積極指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：人斷虬巷道;快速掘進;支護;作者簡介：田雙（1988-）,男，黑龍江齊齊哈爾人，畢業(yè)于黑龍江科技大學, 本科，助理工程師，主要從事煤礦掘進方面的工作。收稿日期：2017-7-11research of rapid excavatio

2、n technology of large cross section roadway in coal minetian shuangdatong coal mine group, tongjialiang coal;abstract：aiming at the problem of rapid excavation of large cross section coal roadway, this paper first introduces the main influencing factors of rapid excavation of roadway, then study the

3、 optimization measures of rapid excavation required equipment, excavation process and support process, and the exposition of the corresponding solutions for large section roadway rapid excavation, finally put forward to adapt the driving management measures from the perspective of production managem

4、ent. the research content of this paper has positive guiding significance for the rapid tunneling operation of large section roadways in coal mines.keyword：large section; roadway; rapid excavation; support;received： 2017-7-11隨著我國煤礦生產(chǎn)逐漸向機械化、自動化和智能化方向的發(fā)展，一批技術(shù)含量 高、可連續(xù)高效作業(yè)的工作面煤炭采收設(shè)備得以廣泛應(yīng)用，工作面煤炭生產(chǎn)效率 因此逐年

5、提升。實際生產(chǎn)過程屮，部分煤礦的工作面生產(chǎn)與巷道掘進之間出現(xiàn)了 不平衡現(xiàn)象，甚至巷道掘進速度成為了制約煤炭產(chǎn)量和生產(chǎn)率提高的主要矛盾。 這是由于我國眾多煤礦存在沉斯?jié)舛雀摺⒘芩?、地?yīng)力復(fù)雜等特點，大斷面巷 道掘進施工難度較大，加之掘進管理缺乏科學性，導(dǎo)致掘進速度提升緩慢。為最大程度適應(yīng)當前煤炭的高效生產(chǎn)節(jié)奏，改善采掘不平衡現(xiàn)狀，亟需對煤礦 大斷面巷道的快速掘進技術(shù)進行研宂。井y巷道施工涉及掘進、支護、運輸、協(xié) 同管理等多個方面，環(huán)節(jié)眾多，流程緊湊而復(fù)雜，對各環(huán)節(jié)的銜接性要求高， 同時對施工質(zhì)量要求嚴格，因此人力、物力和時間的耗費較大。巷道快速掘進技 術(shù)要求在一定成木投入前提下，對施工機械、掘

6、進工藝、支護方式、運輸系統(tǒng)和 管理模式等進行全面組織優(yōu)化，在提高掘進速度同時，保證工程質(zhì)量和施工安 全，本文將重點對以上內(nèi)容進行研宂。1巷道快速掘進影響因素分析影響煤礦巷道快速掘進的因素主要括地質(zhì)條件、技術(shù)條件和管理模式等三方面， 其中技術(shù)條件由設(shè)備配置、掘進工藝和支護工藝組成，具體如下：(1) 地質(zhì)條件:地質(zhì)條件是影響巷道快速掘進的首要因素，且客觀存在，無法改 變。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造中的巖體硬度、節(jié)理裂隙、摺皺斷層、儲氣儲水等復(fù)雜條件，一 方面加大了巷道掘進和支護難度，例如巖體硬度過大導(dǎo)致掘進緩慢，頂板和兩 幫裂隙發(fā)育造成支護網(wǎng)難等；另一方面降低了施工安全性，易出現(xiàn)片幫、冒頂、 瓦斯涌出及水害等事

7、故。因此，在掘進施工前及掘進工藝確定過程中，應(yīng)充分調(diào) 査和檢測所開采地層的地質(zhì)狀況，并針對性地制定掘進方案。(2) 技術(shù)條件:技術(shù)條件主要包括掘進和運輸設(shè)備的配置、掘進工藝選擇、支護 工藝制定等方面。近年來，我國掘進設(shè)備的研制發(fā)展迅速，但在實際生產(chǎn)中的配 置和使用仍存在諸多問題，部分巷道地質(zhì)條件復(fù)雜，在掘進過程中存在沖擊振 動和冒落危險，如何選擇與之工況相匹配的掘進機和運輸機型號，是提高掘進 效率和生產(chǎn)連續(xù)性的關(guān)鍵。在此棊礎(chǔ)上，制定合理的掘進和支護工藝對掘進速度 的提高意義重大，因為掘進和支護過程中存在諸多的平行作業(yè)工序，且部分工 序的作業(yè)時間較長，容易因不合理安排而出現(xiàn)時間浪費。同時，掘進和

8、支護工藝 的科學性直接關(guān)系著巷道成形質(zhì)量和支護效果，良好的工藝方案可避免由于質(zhì) 量問題導(dǎo)致的返工和作業(yè)難度加大。(3) 管理模式:長期以來，在掘進生產(chǎn)屮，主要注重對采掘技術(shù)條件的提升，而 管理方而的改善工作卻或多或少存在短板，甚至由此導(dǎo)致快速掘進發(fā)展出現(xiàn)瓶 頸。掘進管理主要涉及勞動制度(排班)、員工培訓、技術(shù)服務(wù)、獎懲考核等方 面，傳統(tǒng)管理模式在以上諸多方面存在缺失或輕視，因此山現(xiàn)在裝備水平和工 藝提升之后，掘進速度無明顯改觀的窘境。通過優(yōu)化掘進管理模式，可提高隊伍 整體素質(zhì)，并在與先進生產(chǎn)技術(shù)匹配之后顯著提高生產(chǎn)效率。2巷道快速掘進技術(shù)優(yōu)化各煤礦地質(zhì)條件存在較大差異，是生產(chǎn)過程必須解決的問題

9、，因此掘進技術(shù)的 優(yōu)化應(yīng)以地質(zhì)條件為依據(jù)，針對性地做出優(yōu)化方案。2.1設(shè)備優(yōu)化配置如圖1所示，巷道掘進所涉及的主要設(shè)備包括掘進機、錨桿鉆機、運輸機等，對 于設(shè)備的優(yōu)化選型，應(yīng)堅持“成本控制、因地制宜、靈活高效”的原則，具體如 下：掘進機。液壓鑿巖臺車風動鑿巖臺車i刮板輸送機運輸設(shè)備.i膠帶運輸機圖1巷道掘進及輔助設(shè)備組成下載原圖(1) 掘進設(shè)備選擇:首先，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、巷道斷面設(shè)計、施工要求等確定掘 進機的結(jié)構(gòu)、外形和重量等參數(shù);然后，針對截割頭的具體結(jié)構(gòu)和功率等進行參 數(shù)選擇，此時段根據(jù)煤巖硬度、粘結(jié)性、節(jié)理構(gòu)造等進行匹配。當巷道斷面較大、 巖體硬度較高吋，選擇人功率重型懸臂掘進機，如eb

10、z200等，其穩(wěn)定性高、破 巖能力突出；當巷道斷面較小、破巖難度較低時，選擇價格適屮的輕型掘進機， 可充分發(fā)揮其靈活、故障率低等優(yōu)點。(2) 錨桿鉆機選擇:部分煤礦仍使用單體錨桿鉆機，鉆孔后需人工安裝錨桿，尤 其對于頂板狀況較差的巷道，循環(huán)進尺速度因此被拖延，其生產(chǎn)效率已不適應(yīng) 快速掘進要求。對此，應(yīng)采用鑿巖臺車等專用設(shè)備，特別是近些年發(fā)展成熟的液 壓鑿巖機及其配套鉆車，其功率大、效率高、噪音小、污染少等特點可有效保證 支護作業(yè)的及時性要求;對不具備此條件的礦井，采用風動鑿巖臺車等設(shè)備也可 顯著提高支護效率，但應(yīng)對其噪音和污染加以控制。(3) 運輸設(shè)備選擇:對于刮板機、膠帶輸送機等輔助設(shè)備的選

11、擇，應(yīng)盡量保證與 掘進機的功率和型號相匹配，實現(xiàn)掘進和裝運的連續(xù)化作業(yè)，縮短勞動吋間、降 低工人勞動強度，并最終提高掘進效率。2.2掘進工藝優(yōu)化當前巷道斷面面積不斷增加，需面對更加復(fù)雜的圍巖應(yīng)力和地質(zhì)構(gòu)造，為獲得 穩(wěn)定的巷道結(jié)構(gòu)，應(yīng)針對不同圍巖特性，對截割工藝進行優(yōu)化。(1) 對于圍巖結(jié)構(gòu)完整，強度較高，節(jié)理不發(fā)育的情況，可采用圖2所示的斷 面截割順序，從中心進刀，然后對四周進行刷幫。這種截割方法可保證巷道斷面 形狀的成形質(zhì)量，落煤均勻，對周邊圍巖影響較小，尤其適用于當前的較大尺 寸的巷道斷面。圖3頂板條件較差的截割工藝圖下載原圖圖4兩幫條件較差的截割工藝下載原圖(2) 對于頂板條件較差，存在

12、較多裂隙，需在掘進后及時支護的情況，可采用 如圖3所示截割方式，即分2次進行截割，第1次截割寬度占巷道寬度三分之一, 第2次對其余三分之二進行截割，每次都采用從下往上的蛇形截割方式。這種方 法可減少頂板懸空時間，保證支護質(zhì)量，從而提高掘進速度。(3) 對于地應(yīng)力較大，兩幫軟弱，易發(fā)生片幫的情況，可釆用如圖4所示的截 割方式，分2次成形，先對中部進行截割，最后刷兩幫，從而減少幫部的露出 時間，保證圍巖穩(wěn)定性和巷道兩幫支護質(zhì)量。2.3支護方式優(yōu)化具體括支護工序安排和支護方案選擇，分別如下：(1) 支護工序安排:掘進施工中，支護工序約占總時間的40%50%,因此通過合 理安排掘進、支護和其它工序的交

13、叉時間，可顯著提高作業(yè)效率。若采用邊掘進 邊支護的工藝方式，則在錨桿安裝時，掘進機需停機，由此降低了掘進機的開 機率，掘進和支護工序分離。實際上，對于大多數(shù)頂板條件，可采用弱化支護， 即巷道開挖后只對容易失穩(wěn)的頂板和兩頂角進行錨桿臨時支護，然后在滯后于 迎頭l(f20m的范圍內(nèi)進行永久支護，由此可避免掘進機的長時間停機，同時又 保證了支護時間和質(zhì)量，實現(xiàn)掘進與支護平行作業(yè)。另外，還可在臨時支護期間, 安排進行設(shè)備維修、電力施工、耗材運輸?shù)裙ぷ鳎瑢崿F(xiàn)多工序交叉作業(yè)。(2) 支護方案選擇:隨著支護技術(shù)的發(fā)展，對于大斷面煤巖巷道，一般采用“錨 桿+錨索+金屬網(wǎng)”的支護方式，可較好地控制圍巖變形，提高

14、成形巷道的穩(wěn)定 性。同時，這種支護方案對于弱化支護可起到加固和強化的作用，避免弱化支護 引起的較大變形。3巷道快速掘進管理優(yōu)化對于掘進管理的優(yōu)化，可較好地整合已有資源，實現(xiàn)安全性和生產(chǎn)率的綜合提 高，具體如下：(1) 勞動制度:根據(jù)當前生產(chǎn)節(jié)奏和勞動強度，合理選擇“三八”或“四六”工 作制，同時安排各班次之間交接和準備時間，并充分利用交接班時段進行維修 作業(yè)等。(2) 技術(shù)服務(wù):嚴格執(zhí)行巷道測量跟進工作，及時提供測繪和掘進指導(dǎo)數(shù)據(jù)，同 時做好測量儀器的校驗和施工精度的反饋等工作。(3) 員工培訓：定期開展掘進機司機和其他員工的崗位技能培訓和交流，熟練操 作技巧，傳授生產(chǎn)經(jīng)驗，提高工作效率和質(zhì)量。(4) 獎懲考核:通過開展生產(chǎn)競賽等方式對工作效率較高的員工和班組進行獎勵; 另外，通過進行質(zhì)量考核等方式，對工作成果不達標的進行適當提醒和處罰。4結(jié)論針對大斷面煤巖巷道的快速掘進問題，本文首先介紹了巷道快速掘進的主要影 響因素，隨后分別研宄了快速掘進所需的設(shè)備配置、掘進工藝和支護工藝等的優(yōu) 化措施，并針對性地闡述了大斷面巷道快速掘進的相應(yīng)解決方案，最后從生產(chǎn) 管理角度提出相適應(yīng)的掘進管理措施。本文研宂內(nèi)容對煤礦大斷面巷道的快速掘 進作業(yè)具有積極指導(dǎo)意義。參考文獻1楊立彬.巷道快速掘進的影響因素及其技術(shù)措施j