煤礦斜井綜掘機快速掘進施工技術管理研究

朱騰飛 劉顏

山東新巨龍能源有限責任公司 山東菏澤 274000

井工采掘過程中，多種形式的巷道涌現出來，根據巷道的位置，巷道可以大致分為巖巷和煤巷，處于煤層中的巷道稱為煤巷，處于巖層中的巷道稱之為巖巷。如若采掘巖巷，則不適宜選取持續的采掘機，這是因為持續采掘難以完成巷道的高效采掘，且巖石太硬，破巖需要的時間較長。通過使用持續性采煤機完成煤巷的迅速掘進，由于煤礦煤體的強度有高低之分，煤礦巷道由煤巷和巖巷組成，煤巷占比較大，然而巖巷的存在也不容忽視，所以有效提升巖巷的快速挖掘有利于提高煤礦開采的效益。

1 影響煤礦井下巷道快速成型的因素

影響煤礦井下的綜采作業效率的因素具有多樣性，除了綜采作業人員的因素之外，主要受地質因素、支護因素和設備因素三個方面的影響。地質因素主要是指井下巷道頂板穩定性差、頂板結構強度弱，導致難以形成穩定的支護體系，同時當巷道頂板尺寸過高時會導致掘錨機和錨桿鉆機等設備尺寸不足，掘進作業后形成一個較大的空頂，臨時支護時存在極大的施工作業風險，嚴重影響了支護作業的時間。支護因素主要是指由于支護過程中的底板幫錨桿的位置和掘錨機行走機構的高度一致，因此導致在支護作業過程中作業人員必須對支護錨桿的底板進行補打作業，受空間限制，補打作業只能逐個進行，因此嚴重限制了井下巷道頂板的支護作業效率。設備因素主要是指在井下支護作業時只能通過人工轉運支護材料的方式進行，作業人員的勞動強度極大，難以進一步提升支護效率，最好的方案是制作簡易運輸設備，輔助支護材料搬運，同時優化支護方式，減少支護材料[1]。

2 煤巷快速掘進施工技術對策探討

2.1 確保掘進技術裝備整體水平

結合煤層條件、頂底板巖性，以及地質構造、煤層性質等，選用適合的掘進設備，確保掘進機的性能、截割能力、截齒抗壓強度等達到要求，以此獲得煤巷機械化連續掘進施工的最佳效果，有效增加掘進的速度、降低工作人員的工作強度。需要注意的是，掘進機使用的為集中潤滑系統，設備不易于發生故障，所以可減少維護的次數和費用。運輸設備、支護設備不斷完善，能結合采煤工作面裝載機自移裝置工作原理，對掘進工作面帶式運送機尾自移裝置加以研究，使得掘進具備自移功能[2]。

此外，引進掘進機相匹配的錨桿鉆機非常必要，有助于確保打眼施工質量、錨桿支護速度，不斷創新煤巷機械化快速掘進機作業線，減少掘進作業時間、支護作業時間，使得巷道盡快完成掘進作業。

2.2 氣腿式鑿巖機巖巷掘進

液壓鉆車雖然具有諸多優勢，但也存在一系列缺點，諸如難以適應地質條件，而且購買花費較高等問題。該設備與耙斗裝巖機共同工作，以完成巖巷采掘工作。

氣腿式鑿巖機特點和長處是：第一，各工序間的平行作業能夠同時完成，且能夠顯著提升破巖的速度和效果，提升了作業效益；第二，采掘工藝相對成熟，有很好的地質條件適應能力，掘進斷面的尺寸對其打眼、鑿巖不會造成太大影響。第三，破巖的效益總體比較高，掘進量是30-40m3/h，處于正常作業情況。氣腿式鑿巖機在井下工作過程中移動起來也較為便捷，這是因為該設備的體積較小。鑿巖機（氣腿式）盡管具有明顯的優勢，但也存在諸多缺點，其中包括機械運作中機械自動化程度較低、作業人員工作強度大、安全系數較低、沒有辦法滿足機械化裝巖要求。氣腿式鑿巖機的這些缺點制約著它掘進的速度，從而造成它的普適性比較差，只能用在煤礦采掘中的較小斷面巖巷掘進施工。

2.3 完善支護方式和參數

巷道圍巖的性質有所差異，并且支護方式、參數區別非常大，需結合頂底板巖性因素、地應力分布規律因素和煤層性質因素等，選擇和圍巖性質匹配的支護方式、參數，不斷完善支護設計、降低支護循環作業時間，滿足巷道快速掘進施工的相關標準。如果頂板破碎底鼓嚴重，建議將巷道斷面設置為拱形，以此有效降低巷道受力，確保巷道掘進工作效率，避免發生應力集中問題。在頂板完整和巖性較佳條件下，可通過增加錨桿支護時間的方式排距，降低巷道支護量、加快實際掘進的速度。巷道臨時支護，對掘進支平行作業的影響非常大，臨時支護簡單則會對巷道掘進施工安全構成不良影響。臨時支護無法達到科學、合理的要求，對于巷道掘進速度的威脅較大，故而需要不斷研究新型機載臨時支護設備，有效取代以往前探梁支護設備，進而保障巷道整體掘進工作質量[3]。

3 結語

①影響煤礦井下的綜采作業效率的因素主要包括地質因素、支護因素和設備因素三個方面；②臨時前探支護的方案，是在礦井掘進機的機體上設置一個頂板防護棚，在錨護作業的過程中形成一個穩定的臨時通道，防止作業過程中頂板的冒落，確保井下支護作業的效率和穩定性；③自動托送網機構實際的定位精度可達±5mm，同時能將支護時的一次到位率提升到97% 以上；④采用前探支護設備和增加自動托送網機構的方案能夠將井下巷道掘進效率提升17% 以上，將巷道支護周期降低21% 以上，對提升井下支護效率的精度具有十分重要的意義。