煤矿掘进技术及安全管理

赵克刚 李常厚 褚夫龙

摘 要：煤矿井下掘进作业过程是煤矿采煤生产的重要工序，巷道掘进工艺的运用将大规模机械化采煤变为现实。在煤矿井下巷道掘进施工中，一定要搞好安全生产组织管理，防止各类生产事故的出现。笔者就煤矿巷道掘进施工工艺及掘进作业安全管理展开深入研讨。

关键词：煤矿掘进；技术；安全；管理

中图分类号：TD327 文献标识码：A

运用现代化机械掘进工艺，是完成煤巷快速施工的必要手段。故欲满足煤巷施工作业面快速拓展的需求，就必然离不开现代化综掘工艺的实施，在具备一定规模和实力的矿井进行掘锚联合作业，并且恰当利用连续式采煤设备，达到煤巷施工的快速掘进过程。

一、综掘采煤工艺的适用条件

煤巷施工的现代化机械掘进工艺，其所利用的机械有掘进装备、转运装备、传送装备等，而且它是由多功能组成的协作型配套工艺，在矿井内依托掘进机开挖的巷道中，实施勘测定位、开凿、倒煤、鼓风、洗尘、工料输送、围岩支护、通水、通电、抽水机械等设施联合运用，构建成一套高工效、密切配合、连续稳定性、功能齐全的掘进体系，能够完成巷道开凿、转运、输送、围岩支护等机械化施工过程，进而加大掘进效率并提高工程效益。

优质高效采煤矿井是煤矿生产效率提高的必要条件，具体技术指标包含以下几项内容：

1 重点利用高功率、强安全性长壁联合采煤生产工艺，加大作业面单产量，缩小回采面积，优化巷道结构设置，缩短生产流程，达到高效连续化作业；

2 广泛运用煤巷联合机械化开凿工艺，提高煤巷施工效率，从而满足高产高效作业面加快推进的目标要求；

3 实施矿井巷道布局的科学设置、煤巷围岩支护的合理操作，完善煤井提升及转运机制，拓展采煤面（作业盘区）面积，加大作业面延伸距离，增加煤巷道内的施工断面，从而达到联合采煤作业面的稳定、安全生产；

4 创新和优化巷道锚杆支护结构，妥善处理好远距离、大截面煤井巷道安全支护问题，有助于达到优质高效，作业面稳定，高效生产。

二、快速掘进开凿工艺的应用特点

现代机械化煤巷快速掘进开凿工艺的广泛采用，其明显加快了矿井建设速度并提高了施工质量，在其技术水平持续提高、发展的进程中，亦为煤炭企业赢得了丰硕的经济收益及广泛的社会效益。欲构建完整的以连续化机械采煤装备、采煤工艺及流程为基本构架的施工系统，在施工机械方面，需运用性能优异的煤巷掘进配套设备，且将辅属设备给予整合，给加速掘进作业创造条件。在拟定掘进施工过程的现场作业程序时，应利用项目管理方案激发施工现场作业人员的积极性、创造性。在现场掘进作业过程中，依托掘进设备包机负责制及程序化四班交替轮回制度等机制，深入发掘联合机械采煤设备及操作者的智慧，进而增强劳动生产率，减低施工周期。在进行现场开掘作业时，要特别重视以下几方面内容。

1 施工机械的选用

掘进设备效率的高低决定于掘进机械对作业状况和环境是否配套，利用性能稳定，工作效率极高，人工操作、检查维修过程便捷的掘进设备（比如本次施工中选用的联合掘进设备等）能够大幅度增强设备稳定性。

在具备条件的煤矿巷道中，适合选用综合式采煤装备。综合式采煤装备是最先进的巷道掘进机械，匹配的拉煤车、锚杆钻孔机、装载机、转运粉碎机械等先进性装备，能够恰当地应用到煤巷开凿，其具备高速度、低工程量、生产率高，工序简便，稳定可靠，运用便捷的特点。

2 施工程序

3 开凿施工过程依照方案正常交替作业：

①轮换班时实施质量核查；

②拉伸皮带；

③切煤运煤；

④现场围岩支护；

⑤撤回掘进设备，支撑锚杆；

⑥整理作业面按规程实施，各班第2次循回由③起始，③④⑤各循回5遍，维修班在进行到⑤时维修施工设备。

三、实现煤巷加速掘进的方法

1 采用性能优越的掘进设备强化设备稳定性

巷道掘进机是实施煤巷快速施工的主要设备。煤巷开凿效率及其工程效益的增强决定于运用符合作业状况及环境的掘进设备。掘进机械的施工目标是巷道煤岩及井下矿物，而且作业时振动效应剧烈，井下作业条件恶劣，故应依照施工条件具体确定施工方案，以便使掘进机械维持稳定连续性作业。依托设备的引入和国产化进程，我国巷道掘进设备的国产化水平及应用已产生了新的飞跃，形成了我国掘进施工工艺的独特发展模式。我国自行制造掘进设备在液压传送、电气配套、结构部件的运用中，一定要仔细筛选，严格控制质量。对一些本国产品质量不达标的主要元器件，要优先采用技术发达国家生产的产品。在齿轮啮合机构及设备连接机构方面，尽可能排除串联模式，运用相对独立的结构元件。在合适的部位以镶嵌式组合取代螺栓连接组合，利用模块结合形式，不但能够精简结构，有助于设备的拆卸维修，又能大幅度增强设备稳定性。最终实现设备安全性高，作业效率高，作业、捡修便捷，操作安全稳定的效果。

2 加强锚杆支护过程，创新运输模式，增强设备整体配套水平

井下巷道掘进作业工效低、机械功能没有得到完整发挥，其在实际情况下与设备配套效果差、配套不平衡有很大关系。巷道开凿装置中的相关配套方式繁杂，其中有围岩支护、煤炭转载、输送、送电、通水、布风、洗尘等工序，欲增强煤巷开凿效率、完整展示机械化功能，一定要增强设备整体配套效果，促使其更加完善。尤其是围岩支护及转运负荷重，消耗时间长，务必处理好此两个主要工序，方可实现掘进机械的作用。

3 运用高科技测控技术，实现机电一体化操作

第一，將掘进设备作业改为自动化模式，其内容有开凿方位控制、动力电机功率自行调整、掘进截面面积控制等；第二是完成掘进设备状态监测和故障判定，其内容有外输电压控制、电机载荷与电机温度、油压系统油路压力、油液温度及环境污染等监测过程。依托利用先进测控工艺，对掘进设备的状态监测、问题评估及远距离控制装置实施创新和优化，达到机电联合整体运作模式，能够最有效地增强掘进设备的作业效果，大力促进巷道掘进工艺的优化和创新。

4 适时运用掘锚设备实现掘锚一体化作业

在悬臂式掘进机体上设置液压锚杆钻机的施工技术，因为在掘进设备上设置锚杆，使其机体体积增大，再有，在使用W型钢带时要进行定位钻眼，操作繁琐，现今时期没有实现普及应用，尚需进行再度完善过程。利用掘进设备作业，依托其单套锚杆机实施钻装锚杆，完成不了掘进与支护两过程的同时操作。掘锚设备的成功运用，有效克服掘进作业面长久没能消除的掘进与支护过程平行操作难题，是将煤巷快速开凿工艺的又一次大幅度升级，给快速掘进施工创造了优越的条件。

四、如何加强煤矿掘进安全管理

在快速掘进过程中应充分重视下列环节的安全管理工作。

1 顶板

认真做好锚网、架棚临时支护的安全管理，严格执行动态敲幫问顶制度，并严禁空顶作业。钢带、托盘原则上必须紧贴煤岩面。若锚杆处局部突然凹陷，可以用正规木垫块垫实。锚杆安装要做到构件齐全，安装牢固，托盘紧贴壁面，未接触部位必须楔紧。

2 通风

选择工作面需风量为368m3/min，局扇全程风压为H=5924Pa，巷道掘进时，选三台2BKJ-No6.3/60局扇，一台使用，两台备用，配套风筒直径800mm，10m/节。2BKJ-No6.3/60局扇单机运转时所提供的风量满足工作面需风量，因此工作面采用单机运转，当工作面温度高、瓦斯涌出量大或是异常时，及时开启双机。

3 放炮及安全措施

爆破严格执行“一炮三检”、“一炮三泥”、“三人联锁放炮制”和“人、牌、网”三警戒制度，警戒距离直硐不小于100m，弯硐不小于75m。爆破前必须将迎头瓦斯便携仪和探头向后挪移至安全地点，炮后恢复工作时，再将其移至规定位置；放炮前将综掘机须退后7m后利用大板、皮带加以可靠保护。

结语

煤矿开采作为一项危险、复杂性工作，受到多方面因素的影响，存在很多安全隐患，不利于煤矿企业可持续发展。因此，企业管理者要树立安全理念，并将其渗透到煤矿掘进工作的每一个环节中，采取有效措施，不断的探索和总结，争取做到掘进技术与安全管理的同步实现。

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