溫小凌

（華晉焦煤有限責(zé)任公司沙曲二號(hào)煤礦，山西呂梁 033000）

0 引言

近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)是目前煤炭開(kāi)采領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要技術(shù)。這種技術(shù)能夠在保證煤炭采掘效率的同時(shí)，保障采礦作業(yè)的安全性。在近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。為更好地應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，就要對(duì)近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)存在的問(wèn)題和優(yōu)化措施進(jìn)行探討和分析。

1 近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的定義

近距離煤層群掘進(jìn)是一種高效的煤炭開(kāi)采方法，其優(yōu)點(diǎn)包括提高采煤率、降低成本、節(jié)約能源等[1]。近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)是一種高效采煤方式，其采煤機(jī)與支架的距離小于2m，能最大限度地提高采煤效率，減少煤炭浪費(fèi)。其中，煤層特征是支護(hù)設(shè)計(jì)和采煤機(jī)性能的基礎(chǔ)，而支護(hù)系統(tǒng)是保障煤層穩(wěn)定性和采煤機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素。該技術(shù)主要通過(guò)支架等支撐材料對(duì)采出的煤層進(jìn)行支撐，防止地質(zhì)災(zāi)害和人員傷亡事故的發(fā)生。

2 近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)存在的問(wèn)題

2.1 煤層失穩(wěn)和瓦斯爆炸危險(xiǎn)大

近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)中，煤層失穩(wěn)和瓦斯爆炸是兩個(gè)主要的危險(xiǎn)因素，這些問(wèn)題是由于煤層地質(zhì)條件、采煤機(jī)和支架設(shè)備的制約以及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的人為因素等多種原因?qū)е?。一方面，煤層地質(zhì)條件是造成煤層失穩(wěn)的主要原因。由于煤層的構(gòu)造復(fù)雜，存在著斷層、褶皺等不規(guī)則變形，煤層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性難以保證，使煤層在采煤過(guò)程中容易發(fā)生崩落和頂板掉落等問(wèn)題，給煤礦生產(chǎn)安全帶來(lái)威脅[2]。另一方面，煤層瓦斯爆炸是煤礦安全生產(chǎn)中最為嚴(yán)重的事故，也是導(dǎo)致煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)中存在問(wèn)題的重要因素。瓦斯是煤礦井下存在的一種有毒、易燃、易爆氣體，如果采取不當(dāng)措施，就會(huì)引起火災(zāi)和爆炸事故，給人身安全和設(shè)備安全造成嚴(yán)重影響。煤層群掘進(jìn)支護(hù)過(guò)程中，由于煤層深度加大、煤質(zhì)變差等因素的影響，瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性也在逐步增大，必須采取有效措施進(jìn)行有效防范。

2.2 采煤機(jī)和支架受損嚴(yán)重

近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)中，采煤機(jī)和支架的受損嚴(yán)重是存在的一大問(wèn)題。采煤機(jī)是煤礦生產(chǎn)的主要設(shè)備，其效率和穩(wěn)定性直接影響到煤礦的生產(chǎn)效益和安全生產(chǎn)。而在近距離煤層群掘進(jìn)中，由于煤層厚度較薄，支架間距較小，采煤機(jī)在高強(qiáng)度作業(yè)中容易受到損傷，嚴(yán)重影響采煤機(jī)的壽命和穩(wěn)定性。一是采煤機(jī)的機(jī)身和割頭容易受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，出現(xiàn)變形、磨損和破裂等現(xiàn)象，增加采煤機(jī)的維修和更換成本。二是支架在高壓巷道內(nèi)工作，容易受到煤巖體的擠壓和變形，支架材料疲勞損傷、焊接破裂等問(wèn)題頻發(fā)，降低支架的穩(wěn)定性和安全性。三是由于近距離煤層群掘進(jìn)的特殊性，采煤機(jī)和支架在作業(yè)過(guò)程中相互作用，產(chǎn)生摩擦、磨損和碰撞等問(wèn)題，機(jī)架、割齒和刀盤(pán)等易損件磨損加劇，影響采煤效率和成本控制。

2.3 工作面前移速度慢

近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)中，工作面前移速度慢是一個(gè)普遍存在的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。第一，人工換架時(shí)間長(zhǎng)。由于近距離煤層群掘進(jìn)工作面煤層緊密且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，支架更換頻繁，人工換架時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響掘進(jìn)進(jìn)度。第二，支護(hù)系統(tǒng)不穩(wěn)定。采用的支架系統(tǒng)通常是液壓支架，但是在煤層群掘進(jìn)的過(guò)程中，由于煤層的變化和采煤機(jī)的振動(dòng)，支護(hù)系統(tǒng)容易失穩(wěn)，導(dǎo)致支護(hù)效果差，前移速度慢。第三，掘進(jìn)方式不合理。在煤層群掘進(jìn)的過(guò)程中，若采用傳統(tǒng)的長(zhǎng)壁工作面掘進(jìn)方式，容易導(dǎo)致前移速度慢，支護(hù)成本高。因此，需要采用合理的掘進(jìn)方式，如推進(jìn)式掘進(jìn)、合理的采煤機(jī)布置等，提高工作面前移速度。第四，管理水平不高。在近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)中，管理水平的高低直接影響工作面前移速度。一些煤礦存在缺乏科學(xué)的管理體系和標(biāo)準(zhǔn)化的管理流程的情況，導(dǎo)致工作面前移速度緩慢。

2.4 支護(hù)成本高

在近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)過(guò)程中，需要采用大量的支架、鋼材和其他材料進(jìn)行支護(hù)，這些材料成本較高，加上運(yùn)輸、安裝、維護(hù)等方面的費(fèi)用，致使支護(hù)成本高昂。首先，支護(hù)材料成本高。煤礦企業(yè)需要采購(gòu)大量的支架、鋼材和其他材料，用于支護(hù)煤層和保障采礦安全。這些材料的價(jià)格波動(dòng)較大，加上采購(gòu)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)确矫娴馁M(fèi)用，導(dǎo)致支護(hù)成本高。其次，支護(hù)維護(hù)成本高。支架等支護(hù)設(shè)備需要經(jīng)常檢修、更換，以確保其正常使用。維護(hù)過(guò)程中需要耗費(fèi)人力、物力、財(cái)力等資源，增加支護(hù)成本。最后，支護(hù)施工成本高。支護(hù)施工需要專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行操作，需要使用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工，加上人力、材料等方面的費(fèi)用，使支護(hù)成本進(jìn)一步升高[3]。因此，降低支護(hù)成本是優(yōu)化近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的重要方面，選用更合適的支護(hù)材料，降低維護(hù)和施工成本。

3 近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化

3.1 改進(jìn)采煤機(jī)設(shè)計(jì)，提高采掘效率和安全性

為優(yōu)化近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)，改進(jìn)采煤機(jī)設(shè)計(jì)，提高采掘效率和安全性顯得尤為重要。一要優(yōu)化采煤機(jī)刀盤(pán)設(shè)計(jì)。通過(guò)改變刀盤(pán)的直徑、轉(zhuǎn)速、截深、刀具排布方式等提高采煤效率和減少采煤機(jī)的故障率。在選用滾筒截深為800mm 或1000mm 時(shí)，一個(gè)割煤循環(huán)時(shí)間的情況，出煤效率比截深滾筒600mm 將提升133%～167%。在選用刀具時(shí)應(yīng)注重耐磨性和耐沖擊性，以減少刀具更換次數(shù)。二要加強(qiáng)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性和安全性。增加采煤機(jī)的強(qiáng)度和剛度，以提高其抗扭轉(zhuǎn)和抗彎曲能力，加強(qiáng)采煤機(jī)的密封性和防護(hù)措施，以減少煤塵和噪聲的產(chǎn)生。三要提高采煤機(jī)的自動(dòng)化水平。通過(guò)完善采煤機(jī)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)監(jiān)控，提高采煤機(jī)工作效率和安全性。四要優(yōu)化采煤機(jī)與支架的協(xié)調(diào)工作。通過(guò)改進(jìn)采煤機(jī)與支架的協(xié)調(diào)工作，如優(yōu)化采煤機(jī)與支架的協(xié)同控制、加強(qiáng)采煤機(jī)與支架的信息交流等，提高采煤機(jī)和支架之間的配合性和協(xié)作性，提高采煤效率和支護(hù)穩(wěn)定性。五要推廣新型采煤機(jī)。如煤礦機(jī)械化綜采中的滾筒式采煤機(jī)，其采掘效率比傳統(tǒng)采煤機(jī)提高30%以上，也能減少煤塵和噪聲污染，具有較好應(yīng)用前景。

3.2 優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)和材料，提高支護(hù)穩(wěn)定性和壽命

第一，優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)。優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)能提高支架整體穩(wěn)定性和承載能力，減少支架變形和斷裂的風(fēng)險(xiǎn)?？梢酝ㄟ^(guò)增加支架數(shù)量、增加支架立柱和彎曲區(qū)域等方式加強(qiáng)支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。同時(shí)，優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)也能提高支架適應(yīng)性，使其能更好地適應(yīng)不同形狀和大小的煤層。第二，選用高強(qiáng)度材料。通過(guò)選用高強(qiáng)度材料提高支架的抗壓、抗彎和抗拉強(qiáng)度，減少支架的變形和破壞。目前，常用的支架材料主要包括鋼材和混凝土等。其中，鋼材具有重量輕、強(qiáng)度高、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，混凝土具有防火、耐磨、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料。第三，采用先進(jìn)的焊接技術(shù)。支架結(jié)構(gòu)采用焊接方式連接，因此采用先進(jìn)的焊接技術(shù)可以提高支架的焊接強(qiáng)度和質(zhì)量。例如，采用自動(dòng)化焊接技術(shù)和焊接機(jī)器人能保證焊接質(zhì)量和速度，提高支架生產(chǎn)效率。第四，加強(qiáng)支架的質(zhì)量管理。通過(guò)加強(qiáng)支架檢驗(yàn)和驗(yàn)收工作，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理存在的問(wèn)題[4]。同時(shí)，加強(qiáng)供應(yīng)商的質(zhì)量管理和監(jiān)督，確保采購(gòu)合格支架材料，也是優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)和材料的關(guān)鍵。

3.3 優(yōu)化瓦斯抽采和通風(fēng)系統(tǒng)，降低煤層瓦斯?jié)舛?/h3>

近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)需要解決煤層瓦斯?jié)舛雀叩膯?wèn)題，因?yàn)楦邼舛鹊耐咚箷?huì)增加爆炸事故的風(fēng)險(xiǎn)，影響安全生產(chǎn)。為降低煤層瓦斯?jié)舛?，需要?duì)瓦斯抽采和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。首先，瓦斯抽采是降低煤層瓦斯?jié)舛鹊闹匾胧?。可以采用本煤層抽采、鄰近層抽采、底抽巷抽采、頂板裂隙帶鉆孔抽采、采空區(qū)埋管抽采等多種瓦斯治理措施，形成全方位立體抽采模式，有效降低工作面上方瓦斯?jié)舛龋瑴p少瓦斯進(jìn)入工作面的可能性。其次，通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化也能降低煤層瓦斯?jié)舛?。通風(fēng)系統(tǒng)的作用是將空氣從通風(fēng)機(jī)送到工作面，再將瓦斯排出。通過(guò)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，可以提高通風(fēng)效率，降低瓦斯?jié)舛取＞唧w來(lái)說(shuō)，可以選用功率大的自動(dòng)化通風(fēng)機(jī)，增加通風(fēng)量；合理設(shè)置風(fēng)門和風(fēng)機(jī)，適當(dāng)擴(kuò)刷巷道斷面，減少能量損失；安裝瓦斯?jié)舛茸詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀器，及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛犬惓２⒓皶r(shí)采取措施。最后，加強(qiáng)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)和管理。瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛犬惓５闹匾侄?。煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)健全和升級(jí)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)云系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)煤礦內(nèi)各個(gè)區(qū)域的瓦斯?jié)舛?，?duì)異常情況及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)措施。同時(shí)，應(yīng)對(duì)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行解決。

3.4 加強(qiáng)人員培訓(xùn)和安全意識(shí)教育，提高作業(yè)安全性

從事故直接原因看，90%以上的事故都是“三違”造成的，表面上是安全意識(shí)和自保、互保意識(shí)的缺失，但剖析深層次原因，反映出企業(yè)存在安全教育培訓(xùn)不到位等突出問(wèn)題。開(kāi)展全員安全生產(chǎn)教育和培訓(xùn)，就是要通過(guò)周邊活生生的事故案例，通過(guò)反復(fù)觀看、反復(fù)討論，使從業(yè)人員真正“看明白、想明白、干明白”，明確崗位和工作背后的責(zé)任和使命。近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)優(yōu)化之一是加強(qiáng)人員培訓(xùn)和安全意識(shí)教育，以提高作業(yè)安全性。在進(jìn)行煤礦開(kāi)采作業(yè)時(shí)，人員是重要的作業(yè)因素，因此，加強(qiáng)人員培訓(xùn)和安全意識(shí)教育對(duì)于提高采掘作業(yè)安全性至關(guān)重要。

第一，設(shè)立安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)計(jì)劃。煤礦企業(yè)應(yīng)制定實(shí)施安全生產(chǎn)教育培訓(xùn)精準(zhǔn)計(jì)劃，培訓(xùn)計(jì)劃應(yīng)該包括安全標(biāo)準(zhǔn)、工作程序和操作規(guī)程等方面的內(nèi)容。從業(yè)人員要切實(shí)增強(qiáng)安全意識(shí)，認(rèn)真落實(shí)崗位責(zé)任制，做到不違章作業(yè)、不違反勞動(dòng)紀(jì)律，杜絕違章指揮，保護(hù)好自己的生命，不傷害他人的生命，切不可心存僥幸、冒險(xiǎn)蠻干。扎實(shí)開(kāi)展好全員安全生產(chǎn)教育和培訓(xùn)，真正使職工從思想、認(rèn)識(shí)上提升安全意識(shí)水平和自保、互保能力，從源頭上消除“三違”。第二，實(shí)行崗前和在職培訓(xùn)。對(duì)新員工進(jìn)行崗前培訓(xùn)，使其熟悉崗位要求和安全操作規(guī)程。通過(guò)定期組織針對(duì)性的培訓(xùn)和考試，提高員工安全意識(shí)和技能水平，使員工掌握安全操作規(guī)程，熟練掌握操作技能。第三，嚴(yán)格落實(shí)安全防護(hù)措施。對(duì)作業(yè)人員的防護(hù)用品進(jìn)行全面檢查，及時(shí)更換損壞的防護(hù)裝備，保證防護(hù)效果。在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全警示標(biāo)志和安全防護(hù)設(shè)施，確保工作人員的安全。第四，定期開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查。對(duì)人、機(jī)、物、環(huán)定期風(fēng)險(xiǎn)管控和隱患排查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)處理[6-8]。第五，加強(qiáng)行為習(xí)慣的養(yǎng)成。煤礦企業(yè)應(yīng)該建立完善的安全行為規(guī)范管理制度，通過(guò)VR 體驗(yàn)式事故案例警示教育培訓(xùn)和人人過(guò)關(guān)的強(qiáng)制實(shí)操訓(xùn)練，形成安全規(guī)范操作習(xí)慣，杜絕違章操作和事故發(fā)生。第六，持續(xù)強(qiáng)化“無(wú)監(jiān)控不作業(yè)”管理措施落實(shí)，加強(qiáng)對(duì)從業(yè)人員的監(jiān)管，推動(dòng)從業(yè)人員“上標(biāo)準(zhǔn)崗、干標(biāo)準(zhǔn)活”，防范和減少零星事故發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得一定成效，但是仍存在一些問(wèn)題。比如，煤層失穩(wěn)和瓦斯爆炸危險(xiǎn)大，采煤機(jī)和支架容易受損，工作面前移速度慢，支護(hù)成本高等問(wèn)題仍然困擾著近距離煤層群掘進(jìn)的生產(chǎn)實(shí)踐。針對(duì)這些問(wèn)題，可以通過(guò)改進(jìn)采煤機(jī)設(shè)計(jì)、優(yōu)化支架結(jié)構(gòu)和材料、優(yōu)化瓦斯抽采和通風(fēng)系統(tǒng)、加強(qiáng)人員培訓(xùn)和安全意識(shí)教育等方式進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和管理提升。近距離煤層群掘進(jìn)支護(hù)技術(shù)的優(yōu)化措施有望實(shí)現(xiàn)更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的采掘方式，提高煤炭資源的利用效率和企業(yè)的盈利水平。