煤矿大断面巷道快速掘进技术研究

1、煤矿大断面巷道快速掘进技术研究田双i同家梁煤矿摘要：针对煤矿大断面巷道的快速掘进问题，木文首先介绍了巷道快速掘进的主要影 响因素，随后分别研宄了快速掘进所需的设备配置、掘进工艺和支护工艺等的优 化措施，并针对性地阐述/大断面巷道快速掘进的相应解决方案，最后从生产 管理角度提出相适应的掘进管理措施。本文研宂内容对煤矿大断而巷道的快速掘 进作业具有积极指导意义。关键词：人断虬巷道;快速掘进;支护;作者简介：田双（1988-）,男，黑龙江齐齐哈尔人，毕业于黑龙江科技大学, 本科，助理工程师，主要从事煤矿掘进方面的工作。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随着我国煤矿生产逐渐向机械化、自动化和智能化方向的发展，一批技术含量 高、可连续高效作业的工作面煤炭采收设备得以广泛应用，工作面煤炭生产效率 因此逐年

5、提升。实际生产过程屮，部分煤矿的工作面生产与巷道掘进之间出现了 不平衡现象，甚至巷道掘进速度成为了制约煤炭产量和生产率提高的主要矛盾。 这是由于我国众多煤矿存在沉斯浓度高、淋水大、地应力复杂等特点，大断面巷 道掘进施工难度较大，加之掘进管理缺乏科学性，导致掘进速度提升缓慢。为最大程度适应当前煤炭的高效生产节奏，改善采掘不平衡现状，亟需对煤矿 大断面巷道的快速掘进技术进行研宂。井y巷道施工涉及掘进、支护、运输、协 同管理等多个方面，环节众多，流程紧凑而复杂，对各环节的衔接性要求高， 同时对施工质量要求严格，因此人力、物力和时间的耗费较大。巷道快速掘进技 术要求在一定成木投入前提下，对施工机械、掘

6、进工艺、支护方式、运输系统和 管理模式等进行全面组织优化，在提高掘进速度同时，保证工程质量和施工安 全，本文将重点对以上内容进行研宂。1巷道快速掘进影响因素分析影响煤矿巷道快速掘进的因素主要括地质条件、技术条件和管理模式等三方面， 其中技术条件由设备配置、掘进工艺和支护工艺组成，具体如下：(1) 地质条件:地质条件是影响巷道快速掘进的首要因素，且客观存在，无法改 变。矿区地质构造中的岩体硬度、节理裂隙、摺皱断层、储气储水等复杂条件，一 方面加大了巷道掘进和支护难度，例如岩体硬度过大导致掘进缓慢，顶板和两 帮裂隙发育造成支护网难等；另一方面降低了施工安全性，易出现片帮、冒顶、 瓦斯涌出及水害等事

7、故。因此，在掘进施工前及掘进工艺确定过程中，应充分调 査和检测所开采地层的地质状况，并针对性地制定掘进方案。(2) 技术条件:技术条件主要包括掘进和运输设备的配置、掘进工艺选择、支护 工艺制定等方面。近年来，我国掘进设备的研制发展迅速，但在实际生产中的配 置和使用仍存在诸多问题，部分巷道地质条件复杂，在掘进过程中存在冲击振 动和冒落危险，如何选择与之工况相匹配的掘进机和运输机型号，是提高掘进 效率和生产连续性的关键。在此棊础上，制定合理的掘进和支护工艺对掘进速度 的提高意义重大，因为掘进和支护过程中存在诸多的平行作业工序，且部分工 序的作业时间较长，容易因不合理安排而出现时间浪费。同时，掘进和

8、支护工艺 的科学性直接关系着巷道成形质量和支护效果，良好的工艺方案可避免由于质 量问题导致的返工和作业难度加大。(3) 管理模式:长期以来，在掘进生产屮，主要注重对采掘技术条件的提升，而 管理方而的改善工作却或多或少存在短板，甚至由此导致快速掘进发展出现瓶 颈。掘进管理主要涉及劳动制度(排班)、员工培训、技术服务、奖惩考核等方 面，传统管理模式在以上诸多方面存在缺失或轻视，因此山现在装备水平和工 艺提升之后，掘进速度无明显改观的窘境。通过优化掘进管理模式，可提高队伍 整体素质，并在与先进生产技术匹配之后显著提高生产效率。2巷道快速掘进技术优化各煤矿地质条件存在较大差异，是生产过程必须解决的问题

9、，因此掘进技术的 优化应以地质条件为依据，针对性地做出优化方案。2.1设备优化配置如图1所示，巷道掘进所涉及的主要设备包括掘进机、锚杆钻机、运输机等，对 于设备的优化选型，应坚持“成本控制、因地制宜、灵活高效”的原则，具体如 下：掘进机。液压凿岩台车风动凿岩台车i刮板输送机运输设备.i胶带运输机图1巷道掘进及辅助设备组成下载原图(1) 掘进设备选择:首先，应根据地质条件、巷道断面设计、施工要求等确定掘 进机的结构、外形和重量等参数;然后，针对截割头的具体结构和功率等进行参 数选择，此时段根据煤岩硬度、粘结性、节理构造等进行匹配。当巷道断面较大、 岩体硬度较高吋，选择人功率重型悬臂掘进机，如eb

10、z200等，其稳定性高、破 岩能力突出；当巷道断面较小、破岩难度较低时，选择价格适屮的轻型掘进机， 可充分发挥其灵活、故障率低等优点。(2) 锚杆钻机选择:部分煤矿仍使用单体锚杆钻机，钻孔后需人工安装锚杆，尤 其对于顶板状况较差的巷道，循环进尺速度因此被拖延，其生产效率已不适应 快速掘进要求。对此，应采用凿岩台车等专用设备，特别是近些年发展成熟的液 压凿岩机及其配套钻车，其功率大、效率高、噪音小、污染少等特点可有效保证 支护作业的及时性要求;对不具备此条件的矿井，采用风动凿岩台车等设备也可 显著提高支护效率，但应对其噪音和污染加以控制。(3) 运输设备选择:对于刮板机、胶带输送机等辅助设备的选

11、择，应尽量保证与 掘进机的功率和型号相匹配，实现掘进和装运的连续化作业，缩短劳动吋间、降 低工人劳动强度，并最终提高掘进效率。2.2掘进工艺优化当前巷道断面面积不断增加，需面对更加复杂的围岩应力和地质构造，为获得 稳定的巷道结构，应针对不同围岩特性，对截割工艺进行优化。(1) 对于围岩结构完整，强度较高，节理不发育的情况，可采用图2所示的断 面截割顺序，从中心进刀，然后对四周进行刷帮。这种截割方法可保证巷道断面 形状的成形质量，落煤均匀，对周边围岩影响较小，尤其适用于当前的较大尺 寸的巷道断面。图3顶板条件较差的截割工艺图下载原图图4两帮条件较差的截割工艺下载原图(2) 对于顶板条件较差，存在

12、较多裂隙，需在掘进后及时支护的情况，可采用 如图3所示截割方式，即分2次进行截割，第1次截割宽度占巷道宽度三分之一, 第2次对其余三分之二进行截割，每次都采用从下往上的蛇形截割方式。这种方 法可减少顶板悬空时间，保证支护质量，从而提高掘进速度。(3) 对于地应力较大，两帮软弱，易发生片帮的情况，可釆用如图4所示的截 割方式，分2次成形，先对中部进行截割，最后刷两帮，从而减少帮部的露出 时间，保证围岩稳定性和巷道两帮支护质量。2.3支护方式优化具体括支护工序安排和支护方案选择，分别如下：(1) 支护工序安排:掘进施工中，支护工序约占总时间的40%50%,因此通过合 理安排掘进、支护和其它工序的交

13、叉时间，可显著提高作业效率。若采用边掘进 边支护的工艺方式，则在锚杆安装时，掘进机需停机，由此降低了掘进机的开 机率，掘进和支护工序分离。实际上，对于大多数顶板条件，可采用弱化支护， 即巷道开挖后只对容易失稳的顶板和两顶角进行锚杆临时支护，然后在滞后于 迎头l(f20m的范围内进行永久支护，由此可避免掘进机的长时间停机，同时又 保证了支护时间和质量，实现掘进与支护平行作业。另外，还可在临时支护期间, 安排进行设备维修、电力施工、耗材运输等工作，实现多工序交叉作业。(2) 支护方案选择:随着支护技术的发展，对于大断面煤岩巷道，一般采用“锚 杆+锚索+金属网”的支护方式，可较好地控制围岩变形，提高

14、成形巷道的稳定 性。同时，这种支护方案对于弱化支护可起到加固和强化的作用，避免弱化支护 引起的较大变形。3巷道快速掘进管理优化对于掘进管理的优化，可较好地整合已有资源，实现安全性和生产率的综合提 高，具体如下：(1) 劳动制度:根据当前生产节奏和劳动强度，合理选择“三八”或“四六”工 作制，同时安排各班次之间交接和准备时间，并充分利用交接班时段进行维修 作业等。(2) 技术服务:严格执行巷道测量跟进工作，及时提供测绘和掘进指导数据，同 时做好测量仪器的校验和施工精度的反馈等工作。(3) 员工培训：定期开展掘进机司机和其他员工的岗位技能培训和交流，熟练操 作技巧，传授生产经验，提高工作效率和质量。(4) 奖惩考核:通过开展生产竞赛等方式对工作效率较高的员工和班组进行奖励; 另外，通过进行质量考核等方式，对工作成果不达标的进行适当提醒和处罚。4结论针对大断面煤岩巷道的快速掘进问题，本文首先介绍了巷道快速掘进的主要影 响因素，随后分别研宄了快速掘进所需的设备配置、掘进工艺和支护工艺等的优 化措施，并针对性地阐述了大断面巷道快速掘进的相应解决方案，最后从生产 管理角度提出相适应的掘进管理措施。本文研宂内容对煤矿大断面巷道的快速掘 进作业具有积极指导意义。参考文献1杨立彬.巷道快速掘进的影响因素及其技术措施j