煤礦大斷面巷道快速掘進(jìn)技術(shù)研究

1、煤礦大斷面巷道快速掘進(jìn)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(jìn)問題，木文首先介紹了巷道快速掘進(jìn)的主要影 響因素，隨后分別研宄了快速掘進(jìn)所需的設(shè)備配置、掘進(jìn)工藝和支護(hù)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(jìn)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(jìn)管理措施。本文研宂內(nèi)容對煤礦大斷而巷道的快速掘 進(jìn)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(jìn);支護(hù);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(xué), 本科，助理工程師，主要從事煤礦掘進(jìn)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(jī)械化、自動(dòng)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(shí)際生產(chǎn)過程屮，部分煤礦的工作面生產(chǎn)與巷道掘進(jìn)之間出現(xiàn)了 不平衡現(xiàn)象，甚至巷道掘進(jìn)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?、淋水大、地?yīng)力復(fù)雜等特點(diǎn)，大斷面巷 道掘進(jìn)施工難度較大，加之掘進(jìn)管理缺乏科學(xué)性，導(dǎo)致掘進(jìn)速度提升緩慢。為最大程度適應(yīng)當(dāng)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(jìn)技術(shù)進(jìn)行研宂。井y巷道施工涉及掘進(jìn)、支護(hù)、運(yùn)輸、協(xié) 同管理等多個(gè)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(shí)對施工質(zhì)量要求嚴(yán)格，因此人力、物力和時(shí)間的耗費(fèi)較大。巷道快速掘進(jìn)技 術(shù)要求在一定成木投入前提下，對施工機(jī)械、掘

6、進(jìn)工藝、支護(hù)方式、運(yùn)輸系統(tǒng)和 管理模式等進(jìn)行全面組織優(yōu)化，在提高掘進(jìn)速度同時(shí)，保證工程質(zhì)量和施工安 全，本文將重點(diǎn)對以上內(nèi)容進(jìn)行研宂。1巷道快速掘進(jìn)影響因素分析影響煤礦巷道快速掘進(jìn)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(jìn)工藝和支護(hù)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(jìn)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(chǔ)氣儲(chǔ)水等復(fù)雜條件，一 方面加大了巷道掘進(jìn)和支護(hù)難度，例如巖體硬度過大導(dǎo)致掘進(jìn)緩慢，頂板和兩 幫裂隙發(fā)育造成支護(hù)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(jìn)施工前及掘進(jìn)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(jìn)方案。(2) 技術(shù)條件:技術(shù)條件主要包括掘進(jìn)和運(yùn)輸設(shè)備的配置、掘進(jìn)工藝選擇、支護(hù) 工藝制定等方面。近年來，我國掘進(jìn)設(shè)備的研制發(fā)展迅速，但在實(shí)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(jìn)過程中存在沖擊振 動(dòng)和冒落危險(xiǎn)，如何選擇與之工況相匹配的掘進(jìn)機(jī)和運(yùn)輸機(jī)型號(hào)，是提高掘進(jìn) 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(jìn)和支護(hù)工藝對掘進(jìn)速度 的提高意義重大，因?yàn)榫蜻M(jìn)和支護(hù)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(shí)間較長，容易因不合理安排而出現(xiàn)時(shí)間浪費(fèi)。同時(shí)，掘進(jìn)和

8、支護(hù)工藝 的科學(xué)性直接關(guān)系著巷道成形質(zhì)量和支護(hù)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(jìn)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(jìn)發(fā)展出現(xiàn)瓶 頸。掘進(jìn)管理主要涉及勞動(dòng)制度(排班)、員工培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)、獎(jiǎng)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(jìn)速度無明顯改觀的窘境。通過優(yōu)化掘進(jìn)管理模式，可提高隊(duì)伍 整體素質(zhì)，并在與先進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)所涉及的主要設(shè)備包括掘進(jìn)機(jī)、錨桿鉆機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等，對 于設(shè)備的優(yōu)化選型，應(yīng)堅(jiān)持“成本控制、因地制宜、靈活高效”的原則，具體如 下：掘進(jìn)機(jī)。液壓鑿巖臺(tái)車風(fēng)動(dòng)鑿巖臺(tái)車i刮板輸送機(jī)運(yùn)輸設(shè)備.i膠帶運(yùn)輸機(jī)圖1巷道掘進(jìn)及輔助設(shè)備組成下載原圖(1) 掘進(jìn)設(shè)備選擇:首先，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、巷道斷面設(shè)計(jì)、施工要求等確定掘 進(jìn)機(jī)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(jìn)行參 數(shù)選擇，此時(shí)段根據(jù)煤巖硬度、粘結(jié)性、節(jié)理構(gòu)造等進(jìn)行匹配。當(dāng)巷道斷面較大、 巖體硬度較高吋，選擇人功率重型懸臂掘進(jìn)機(jī)，如eb

10、z200等，其穩(wěn)定性高、破 巖能力突出；當(dāng)巷道斷面較小、破巖難度較低時(shí)，選擇價(jià)格適屮的輕型掘進(jìn)機(jī)， 可充分發(fā)揮其靈活、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。(2) 錨桿鉆機(jī)選擇:部分煤礦仍使用單體錨桿鉆機(jī)，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(jìn)尺速度因此被拖延，其生產(chǎn)效率已不適應(yīng) 快速掘進(jìn)要求。對此，應(yīng)采用鑿巖臺(tái)車等專用設(shè)備，特別是近些年發(fā)展成熟的液 壓鑿巖機(jī)及其配套鉆車，其功率大、效率高、噪音小、污染少等特點(diǎn)可有效保證 支護(hù)作業(yè)的及時(shí)性要求;對不具備此條件的礦井，采用風(fēng)動(dòng)鑿巖臺(tái)車等設(shè)備也可 顯著提高支護(hù)效率，但應(yīng)對其噪音和污染加以控制。(3) 運(yùn)輸設(shè)備選擇:對于刮板機(jī)、膠帶輸送機(jī)等輔助設(shè)備的選

11、擇，應(yīng)盡量保證與 掘進(jìn)機(jī)的功率和型號(hào)相匹配，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)和裝運(yùn)的連續(xù)化作業(yè)，縮短勞動(dòng)吋間、降 低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并最終提高掘進(jìn)效率。2.2掘進(jìn)工藝優(yōu)化當(dāng)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(jìn)行優(yōu)化。(1) 對于圍巖結(jié)構(gòu)完整，強(qiáng)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(jìn)刀，然后對四周進(jìn)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(dāng)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(jìn)后及時(shí)支護(hù)的情況，可采用 如圖3所示截割方式，即分2次進(jìn)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(jìn)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(shí)間，保證支護(hù)質(zhì)量，從而提高掘進(jìn)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(jìn)行截割，最后刷兩幫，從而減少幫部的露出 時(shí)間，保證圍巖穩(wěn)定性和巷道兩幫支護(hù)質(zhì)量。2.3支護(hù)方式優(yōu)化具體括支護(hù)工序安排和支護(hù)方案選擇，分別如下：(1) 支護(hù)工序安排:掘進(jìn)施工中，支護(hù)工序約占總時(shí)間的40%50%,因此通過合 理安排掘進(jìn)、支護(hù)和其它工序的交

13、叉時(shí)間，可顯著提高作業(yè)效率。若采用邊掘進(jìn) 邊支護(hù)的工藝方式，則在錨桿安裝時(shí)，掘進(jìn)機(jī)需停機(jī)，由此降低了掘進(jìn)機(jī)的開 機(jī)率，掘進(jìn)和支護(hù)工序分離。實(shí)際上，對于大多數(shù)頂板條件，可采用弱化支護(hù)， 即巷道開挖后只對容易失穩(wěn)的頂板和兩頂角進(jìn)行錨桿臨時(shí)支護(hù)，然后在滯后于 迎頭l(f20m的范圍內(nèi)進(jìn)行永久支護(hù)，由此可避免掘進(jìn)機(jī)的長時(shí)間停機(jī)，同時(shí)又 保證了支護(hù)時(shí)間和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)與支護(hù)平行作業(yè)。另外，還可在臨時(shí)支護(hù)期間, 安排進(jìn)行設(shè)備維修、電力施工、耗材運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳎瑢?shí)現(xiàn)多工序交叉作業(yè)。(2) 支護(hù)方案選擇:隨著支護(hù)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(hù)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(shí)，這種支護(hù)方案對于弱化支護(hù)可起到加固和強(qiáng)化的作用，避免弱化支護(hù) 引起的較大變形。3巷道快速掘進(jìn)管理優(yōu)化對于掘進(jìn)管理的優(yōu)化，可較好地整合已有資源，實(shí)現(xiàn)安全性和生產(chǎn)率的綜合提 高，具體如下：(1) 勞動(dòng)制度:根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)節(jié)奏和勞動(dòng)強(qiáng)度，合理選擇“三八”或“四六”工 作制，同時(shí)安排各班次之間交接和準(zhǔn)備時(shí)間，并充分利用交接班時(shí)段進(jìn)行維修 作業(yè)等。(2) 技術(shù)服務(wù):嚴(yán)格執(zhí)行巷道測量跟進(jìn)工作，及時(shí)提供測繪和掘進(jìn)指導(dǎo)數(shù)據(jù)，同 時(shí)做好測量儀器的校驗(yàn)和施工精度的反饋等工作。(3) 員工培訓(xùn)：定期開展掘進(jìn)機(jī)司機(jī)和其他員工的崗位技能培訓(xùn)和交流，熟練操 作技巧，傳授生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，提高工作效率和質(zhì)量。(4) 獎(jiǎng)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(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì); 另外，通過進(jìn)行質(zhì)量考核等方式，對工作成果不達(dá)標(biāo)的進(jìn)行適當(dāng)提醒和處罰。4結(jié)論針對大斷面煤巖巷道的快速掘進(jìn)問題，本文首先介紹了巷道快速掘進(jìn)的主要影 響因素，隨后分別研宄了快速掘進(jìn)所需的設(shè)備配置、掘進(jìn)工藝和支護(hù)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(jìn)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(jìn)管理措施。本文研宂內(nèi)容對煤礦大斷面巷道的快速掘 進(jìn)作業(yè)具有積極指導(dǎo)意義。參考文獻(xiàn)1楊立彬.巷道快速掘進(jìn)的影響因素及其技術(shù)措施j