复杂地质条件下快速掘进技术研究

复杂地质条件下快速掘进技术研究

朱守国

淮南矿业集团潘二煤矿，安徽淮南232001

摘要：煤矿掘进进度的快慢，直接影响到采场的接替，因此我们必须积极采取各种手段与方式提升煤矿巷道快速掘进速度。本文研究以复杂地质条件下煤矿巷道快速掘进技术为研究重点，在分析影响到煤矿巷道快速掘进的因素的基础上，提出几点能够提高煤矿巷道快速掘进的措施，希望能够为煤矿工作提供一定有价值的参考。

关键词：快速掘进；技术；因素；措施

潘二煤矿于1977年4月破土动工，1989年12月建成投产。因地质条件极为复杂和开采工艺等方面的原因，矿井投产后产一直没能达产。2002年以后，全面实施高定位技术改造，提高生产机械化、自动化水平，降低工人劳动强度，提高安全生产效率。随着生产接替的紧张，煤巷掘进速度偏低的突出问题愈加严重，矿井开采准备周期长，时间成本和经济成本高。为实现煤炭企业安全高效生产和低成本运行，因此，突破煤矿复杂地质条件下巷道快速掘进技术成为关键技术。

1煤矿巷道快速掘进技术现状

近年来，随着掘进机技术的快速发展以及锚杆支护技术的推广，我国煤矿巷道掘进已由人工、爆破掘进为主，逐渐形成了以掘进机为主的3种类型的机械化掘进工艺：①悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线；②连续采煤机与锚杆钻车配套作业线；③掘锚机组掘锚一体化掘进。其中第1种配套作业线因其适应性好，应用最为广泛，但掘进速度较慢。第2种需交叉换位施工，对地质条件要求较高。第3种掘锚机组能够实现掘锚同步作业，在条件适合的地区能够显著提高掘进效率，但对地质条件要求也比较高，推广受到限制。

2巷道快速掘进的影响因素分析

2.1地质环境因素的影响。

煤矿巷道掘进的首要影响因素是地质结构。工作面涌水量、瓦斯量、围岩节理发育、煤岩硬度、顶底板的可靠性、褶曲架构是影响煤矿巷道掘进的地质结构。优良的地质状况可以提供良好的基础条件，从而能够加速掘进，而复杂的地质状况不利于实现掘进的快速化。如高硬度煤岩，增加了拓展矿井巷道的难度，但煤岩坚硬能够使顶板条件变得可靠，在掘进之前仅仅要求实施临时性的支护，在掘进支护之后实施永久性的支护，因为支护与掘进能够并行开展，如此一来就提高了掘进机的工作效率。岩层褶曲断层节理发育会造成煤层厚度的改变，这样冒顶容易出现在其改变的位置，这不利于掘进安全性与效率的提高。

2.2施工工艺和设备的制约

受传统煤炭巷道开拓技术的影响，目前我国煤炭企业的巷道施工的整体水平依旧处于世界行业中下游水平。相关技术统计指出，用于煤矿巷道开拓初期的支护设施的建造时间要占总工程的八成，即便在施工过程中采取的锚梁网等弥补简化工艺措施，仍然很难达与快速掘进技术的步伐达成一致，另外我国煤矿使用的机械设备相对发达国家差距相对较大，也是制约快速掘进的关键因素之一。

2.3员工的专业技能和管理者素质的影响

当前在很多企业引入新型设备后，没有对职工组织专门的专业技能培训，这就导致对于新设备懂得人少，使用过程中的维修保养跟不上。在设备发生故障时，企业内部的员工由于专业的限制无法排除，需要从厂家借调专家进行维护，造成了人力资源的浪费。

现代管理理论指出，科学管理是提高生产效率的有效途径。因此，在掘进施工中，一定要加强施工组织管理，尤其是基层管理人员的技术水平，组织能力，协调能力尤为重要。

3快速掘进的技术措施

3.1提高地质勘探水平

地质勘探是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。为加强勘查技术集成应用，推广勘查技术装备应用，我们必须积极探索地质勘探的新技术，进行科学合理的地质勘测工作，采用科学的地质勘探技术，将勘探工作进行科学合理安排，提高地质构造勘探结果准确性。

3.2加强设备的更新换代，提高开机率

现代技术不断发展与成熟，更加先进的设备得到广泛推广与应用，要想全面提高复杂地质条件下巷道掘进速度，需要在实际施工过程中，考虑引进技术更加先进的重型综掘设备，通过设备改造，提高生产质量，保证生产能力，为了保证技术发挥，还需要在掘进支护配套设备和机载锚杆机打眼安装机同时更新，这样才能全面提高设备性能，保证发挥应有的功能，实现科学生产的根本目标。

另外要加强设备检修，提高开机率。首先要严格按照规范要求进行操作，养成良好的操作习惯，杜绝野蛮操作。同时加大责任追究力度，对违反规定的班队长、司机和维护不到位的机电工采取经济手段、行政手段给予处罚；其次要成立维护检修包机组，确保设备检修维护责任到人。配备小班专职检修机电工，利用迎头支护施工的时间对设备进行巡检，坚持每天3小时的专项检修，做到小问题当时解决，大问题当班解决。

3.3优化支护方式

考虑到锚索支护耗时最长，是影响掘进作业效率的关键要素，借助数值模拟技术，对锚索支护作业开展模拟分析，通过对不同锚索间距的应力分析，确定最优化锚索布设间距和单排布设数量，能够在有效满足顶板的稳定性需求的同时保证安全性。通过数值模拟研究，锚索布设方案获得优化，锚索布设量大幅减少，不仅大幅缩短锚索布设施工耗时，提升作业效率，同时降低了生产作业成本；在优化巷道支护参数的同时对锚索布设施工工序进行标准化制定，提升作业人员施工熟练度，提升锚索布设速度与质量，从而降低掘进作业耗时，提升掘进速；对支护作业各工序开展优化分析，利用工业工程现场管理知识，合理搭配不同工序，实现不同工序间的平行同步开展，提升作业人员协调配合能力的同时减小工序耗时，缩短支护用时，提升掘进速度。

3.4加强教育培训提高技术能力

机械化快速掘进需要人员进行设备操作，机械操作人员水平高低，对所掘巷道质量、速度有着较大的影响，同时也直接关系企业最终的效益。因此加强对工作人员技能的提升非常必要。可以采用培训的方式，特别是针对新工艺的实施，重点对工作人员进行培训，让工作人员能够尽快掌握相关的技术与方法。工人掌握了一定的施工技术只是其中的一方面，想要充分发挥出工作人员的效率，在管理上还需要做好人员的调配，这就要求在管理方面采取更加先进的方式。

3.5加强顶板管理技术

严格执行“敲帮问顶”制度，必须使用前探梁，杜绝空顶作业。若顶板较破碎或顶板压力较大时视具体情况缩小锚杆排距或加强支护。过断层要严格按照中腰线施工，必须严格执行“敲帮问顶”制度，必须用专用工具处理工作面的活石、伞檐、浮矸。临时支护及时、接顶严密。严格执行“掘进一排，支护一排”的原则，巷道顶板永久支护距离工作面必须保持在1.5m以内。

4结束语

影响煤矿掘进的因素很多，只要我们积极采用新的设备，提高地质保障能力，不断提高管理水平和员工的素质，采用科学合理的施工工艺和管理方式，就一定可以实现煤矿的快速掘进，实现煤矿的安全、高效生产。

参考文献：

[1]李亚辉.化乐煤矿泥化软岩巷道支护及快速掘进技术研究[D].中国矿业大学，2015.

[2]马睿.巷道快速掘进空顶区顶板破坏机理及稳定性控制[D].中国矿业大学，2016.