石曙光

摘 要：實現(xiàn)煤礦高產(chǎn)高效的主要途徑是提高煤礦巷道掘進速度。結(jié)合實際，分析制約煤礦巷道掘進速度的主要因素，探討相關(guān)解決技術(shù)，重點探討高效支護技術(shù)相關(guān)研究方向，可供相關(guān)科技工作者參考借鑒。

關(guān)鍵詞：巷道 快速掘進 支護

中圖分類號：TD263.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）009-045-02

1 引言

煤炭是我國的主要一次能源，在我國的生產(chǎn)和消費中都占據(jù)著主體地位。我國的煤礦主要采用地下巷道開采，巷道掘進工藝包括破巖、裝運和支護三大工序，是一項復(fù)雜的施工工藝過程，多方面的因素都可影響煤礦掘進速度。

在提高煤礦巷道掘進速度的同時，保持巷道暢通和圍巖穩(wěn)定對煤礦建設(shè)和生產(chǎn)安全具有重大意義。隨著開采廣度、深度及強度的增加，各種地質(zhì)條件越加復(fù)雜，對巷道支護技術(shù)提出了更高的要求。

2 影響煤礦巷道掘進速度的因素

2.1 地質(zhì)構(gòu)造因素

良好的地質(zhì)構(gòu)造可以提升掘進速度，相反大量褶皺、斷層或火成巖侵入體等復(fù)雜多變惡劣的地質(zhì)條件將增大掘進作業(yè)難度。歸納而言，煤巖硬度、褶區(qū)構(gòu)造、圍巖節(jié)理、瓦斯量、頂板和底板的穩(wěn)定性、涌水量標準等都對煤礦生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大影響。煤巖硬度較高時僅需要臨時性支護，若巖層具有褶曲斷層節(jié)理，將會使得煤層厚度不可預(yù)測，容易發(fā)生冒頂、塌落或偏冒等安全事故，從而影響掘進施工進度。煤礦開采進程中若瓦斯涌出量太大，將會對掘進施工造成巨大威脅。

2.2 掘進設(shè)備因素

21世紀科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，各類新型更快速的巷道掘進設(shè)備和技術(shù)不斷得到實際應(yīng)用，但是，我國總體掘進開采設(shè)備雖然品種齊全，但是自動化、信息化、機械化和集成化程度仍然落后于發(fā)達國家，整體工藝性能和水平還有較大欠缺，由我國自行研發(fā)生產(chǎn)的掘進開采機械設(shè)備故障率較高，尤其是消耗刀具現(xiàn)象較為嚴重，繼而影響煤礦巷道生產(chǎn)掘進速度。特別是一些掘進設(shè)備的核心技術(shù)還沒有掌握，與發(fā)達國家同類產(chǎn)品有很大差距，在很多煤礦企業(yè)中，打眼、噴漿等環(huán)節(jié)方式仍然沒有實現(xiàn)機械自動化，很多還依靠人工。

2.3 施工工藝因素

掘進設(shè)備狀況往往決定著采煤施工工藝，新型的支護工藝必然無法適用在落后的掘進設(shè)備中。目前在我國，大多數(shù)煤礦企業(yè)適用的支護形式主要是新型復(fù)合支護或打斷面U型棚型支護，這種工藝不僅運輸、通風(fēng)、行人、安裝都很方便，而且支護強度也較高、巷道斷面大，但是支護施工難度較大，尤其在一些復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造時，將會嚴重影響巷道掘進施工進度。

2.4 施工組織管理與施工人員因素

電力資源短缺是制約我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的首要因素，為了緩解供電壓力，我國的原煤產(chǎn)量出現(xiàn)了供大于求的現(xiàn)象，為追求可觀眼前經(jīng)濟利益，許多企業(yè)過度開采煤層，忽視了持續(xù)發(fā)展、科學(xué)施工管理。許多工程建設(shè)管理者并沒有編制規(guī)范的工程建設(shè)規(guī)程和有效的質(zhì)量監(jiān)管文件，工程實施過程中無法有效貫徹落實原先制定的工程計劃，繼而對煤礦安全生產(chǎn)產(chǎn)生一定的不良影響。此外，一些煤礦企業(yè)工作人員還沒有完全掌握煤礦巷道的掘進新技術(shù)、新工藝和掘進設(shè)備的性能情況，這些因素也對掘進速度產(chǎn)生了不良影響。

3 提高煤礦巷道掘進速度的方法

3.1 推廣應(yīng)用創(chuàng)新超前地質(zhì)探測技術(shù)

采用先進科學(xué)的探測技術(shù)是實施快速掘進施工的首要方法，對礦區(qū)地質(zhì)進行全面探測，制定完備的施工規(guī)劃并貫徹落實，去報掘進施工展開時安全有序并高效。

煤礦超前地質(zhì)探測技術(shù)方法主要有鉆探、物探及巷探等方法，各個礦井應(yīng)根據(jù)實際情況選擇適用的探測方法，探清煤層的采、掘頭面安全距離范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)狀況以及巖層等重要地質(zhì)信息。這些信息將有助于預(yù)防誤揭煤、誤透老空老巷積水、誤透構(gòu)造水、預(yù)防發(fā)生瓦斯突出和突水事故，進一步保證煤礦企業(yè)安全和諧發(fā)展。

3.2 應(yīng)用先進掘進設(shè)備

在巷道掘進中，煤礦企業(yè)普遍使用最多的設(shè)備是掘進機，因此，煤礦企業(yè)要根據(jù)礦區(qū)工作條件選擇適宜的掘進機，同時，在實踐過程中要立足長遠，為掘進機的長期穩(wěn)定連續(xù)工作創(chuàng)造良好條件，對掘進機的維護和保養(yǎng)工作要落實到位。

另外，掘進施工中應(yīng)根據(jù)礦區(qū)實際情況，引進發(fā)達國家先進技術(shù)與自主研發(fā)并行，創(chuàng)設(shè)出滿足支護、掘進并行作業(yè)的優(yōu)質(zhì)施工設(shè)備，進而全面提升煤礦施工開采設(shè)備的性能水平。

3.3 優(yōu)化施工工藝和方法

煤礦企業(yè)要結(jié)合自身情況，引進新技術(shù)新方法不斷優(yōu)化施工工藝和方法，促進煤礦巷道掘進速度的提升。例如使用中深孔爆破、深孔爆破等各項創(chuàng)新新技術(shù)，在施工過程中大力推行“噴、錨、噴”的施工工藝燈措施等。

3.4 大力采用中深孔爆破技術(shù)

針對施工礦區(qū)地質(zhì)不同的現(xiàn)實特征，對爆破工藝的選用進行深入的科學(xué)研究，合理選擇裝藥結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)，有效提升循環(huán)施工進度。在爆破工藝中，眼深、應(yīng)用掏槽方式、裝藥形式和炮眼角度等均影響爆破效果，從而進一步影響煤礦巷道掘進施工進度。中深孔技術(shù)爆破具有提升循環(huán)進尺、提高一次爆破巖石總量、降低打眼、裝巖工序時間等優(yōu)點，可以有效提升巷道掘進施工效率和速度。

3.5 加強施工組織管理

在掘進施工中，煤礦企業(yè)要遵循煤礦安全生產(chǎn)規(guī)程，根絕施工技術(shù)和機械設(shè)備現(xiàn)狀，使用科學(xué)方法制訂施工工藝，盡力實施多工序平行交叉作業(yè)的方法，合理利用施工建設(shè)時間，同時注意保障職工人生安全。例如支護與掘進平行開展，裝巖與鑿巖平行作業(yè)等。合理選擇循環(huán)實踐方式，包括依據(jù)施工技術(shù)、設(shè)備和管理水平對各工序的施工時間、潛在能力仔細分析和預(yù)留計算。同時，煤礦企業(yè)還要擴充投入，引進新技術(shù)、高端設(shè)備工具，不斷提高煤礦巷道掘進施工機械自動化水平。還要重視實行科學(xué)管理方法，貫徹落實前期項目設(shè)計規(guī)劃內(nèi)容，保障各個施工工序建設(shè)質(zhì)量，全面杜絕過度開采現(xiàn)象。由于我國現(xiàn)行采掘設(shè)備性能有限，質(zhì)量不高，更應(yīng)強化對設(shè)備的管理維護，優(yōu)化改進，建立定期操作維護檔案，確保其始終處于良好應(yīng)用狀態(tài)。

4 高效支護技術(shù)的探討

安全、合理、有效的煤礦巷道支護是保證礦山建設(shè)和煤炭開采高產(chǎn)高效的必要條件，也是一項關(guān)鍵技術(shù)。

煤礦企業(yè)中目前普遍應(yīng)用錨網(wǎng)+鋼筋梯+錨索的錨桿聯(lián)合支護形式。錨桿支護方式具有支護效果好、效率高、成本低廉等諸多特點，已經(jīng)成為巷道支護的一個主要發(fā)展方向，同時為適應(yīng)煤礦機械化礦井建設(shè)的需要，大幅度提高綜掘單進進度，將錨桿支護由巖巷發(fā)展到煤巷（回采巷道），巷道錨桿支護技術(shù)在煤巷支護領(lǐng)域取得了較好的效果和實際應(yīng)用。

目前，國內(nèi)外眾多研究學(xué)者從不同的方面解釋和論證了錨桿錨桿的支護機理，并建立了各自的錨桿支護模型和各參數(shù)計算公式。然而事實上，學(xué)者們的研究成果在井下工程實踐中，由于巖性和頂板結(jié)構(gòu)實際情況的差異性，往往表現(xiàn)為某一支護機理起主導(dǎo)作用，其它多種支護機理共同負荷作用，但目前為止，研究學(xué)者尚無法建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型準確計算各種支護機理的綜合作用結(jié)果。

事實上，研究學(xué)者們針對某一種特定圍巖巖性和巖體結(jié)構(gòu)的理想狀態(tài)，按照相關(guān)理論分析計算出的錨桿支護參數(shù)在實際施工中由于煤礦巷道中的實際情況的不同，對煤礦巷道的支護效果產(chǎn)生了一定影響，若計算參數(shù)結(jié)果偏差較大也可能會引發(fā)安全事故，因此目前單一的支護理論還無法全面的分析計算錨桿支護各參數(shù)。在井下實際施工中切不可片面以某一單一的支護理論為指導(dǎo)，還要輔以工程類比、巷道動態(tài)觀察等方法，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)控頂板變化的結(jié)果，及時匯總和分析，調(diào)整相應(yīng)的支護參數(shù)，使巷道支護效果達到最佳狀態(tài)，最大限度滿足頂板支護的實際需求。

錨網(wǎng)支護過程中常常伴隨有層理、節(jié)理、裂隙、構(gòu)造滑面、軟弱薄夾層等工程巖體弱面現(xiàn)象，這些弱面的共同作用下使得巖體的結(jié)構(gòu)特性變得復(fù)雜，巖體的強度和在外力作用下的變形方式因而受到很大影響。工程實踐中，及時發(fā)現(xiàn)各種弱面和軟弱薄夾層的存在，并采取相應(yīng)的針對性加強支護措施是預(yù)防發(fā)生頂板事故的有效方法。

5 結(jié)束語

長期以來，地質(zhì)構(gòu)造條件、掘進設(shè)備、施工工藝和組織管理等因素影響著我國煤礦巷道的掘進速度，礦井生產(chǎn)效率難以提高。為提高巷道掘進施工效率，只有通過深入分析影響掘進速度的各種根本原因，切實尋求相應(yīng)解決方法。同時引進發(fā)達國家先進掘進設(shè)備和支護技術(shù)，保證施工環(huán)境安全而有序進行，進而提高經(jīng)濟效益，解決我國國民經(jīng)濟快速增長對煤炭的需求。