煤矿巷道快速掘进中支护工艺研究

赵鹏

摘要：相较于煤矿硬岩巷道支护，煤矿软岩巷道掘进支护难度明显更高，由此对煤矿相关施工提出了尤为严苛的要求。煤矿软岩巷道是煤矿生产开采中时常要面对的一大重要问题。因煤矿软岩巷道所处地质环境十分复杂，其掘进支护技术很大程度上影响着煤矿生产开采的顺利进行。随着近年来煤矿开采深度的不断加深，煤矿软岩巷道亦越来越多。现阶段，因煤矿软岩巷道掘进支护不利使众多煤矿企业遭受了极大的人身财产损失，导致煤矿生产开采面临无法发展的困境。由此可见，对煤矿软岩巷道掘进支护技术开展研究，有着十分重要的现实意义。

关键词：巷道；快速掘进；方法

我国煤巷常见种快速掘进技术，逐一分析其工作原理、应用局限及发展前景，最后研究探讨了影响煤巷快速掘进的制约因素，并提出针对性解决措施。

引言

一、煤巷快速掘进技术发展现状

（一）连续采煤机与独立锚杆钻车配套进行多巷掘进

在此工艺中，掘进作业主要靠采煤机完成，支护作业主要由锚杆钻车完成，两者不断交替施工掘进巷道。在实施掘进作业时，采煤机把初始巷道掘进任务完成后，为使采煤机连续作用，采煤机需向下一巷道转移继续掘进，这时，所用锚杆钻车应进入初始巷道实施支护。由于该工艺需采煤机与锚杆钻车交替施工，因此存在一定局限性：①掘进巷道应为多巷道；②需在巷道间反复调动采煤机，必然会影响采煤机实际工作效率；③采煤机截深以及支护顶板稳定性两者都会限制此工艺，该工艺适用面窄；④巷道多，需投资成本高，难维护。

（二）掘锚机组掘进工艺

将采煤机与锚杆钻机组装成一体，组成掘锚机组，这样，仅用一台设备就能独立完成采掘工作。该工艺实现了掘进和支护的一体化，可以单巷连续快速掘进，加上落煤、装煤及支护的同时推进，较大提高了掘进速度。但这种工艺也有其局限性：①机组结构复杂、组装困难、程序繁琐、价格昂贵；②机组隔振效果差，对于较硬煤层，当落煤产生较大振动时，其锚杆钻机的支护效果将受到较大影响；③掘进时顶板与上层煤岩之间要保持1.6m～2m的距离，因此，该工艺对顶板的稳定性提出了更高要求。

二、煤矿软岩巷道掘进支护技术

（一）煤矿软岩巷道支护技术

在煤矿软岩巷道掘进支护施工期间，一般施工过程可划分成初次支護、二次支护及地板支护管理，务必要切实依据支护施工标准开展操作，对岩层受力因素开展全面系统分析，依托提升岩层强度、承载能力，增强支护结构稳定性，为巷道强度提供切实保障。现阶段，煤矿巷道掘进支护施工大多选取的支护技术包括有锚网喷支护技术、锚杆联合支护技术。其中，锚网喷支护技术在施工期间可与围岩开展密切相连，进一步防止围岩引发潮解、风化情况，且有助于提升围岩强度；与此同时，喷网中的钢筋网可促使喷网获取极佳的柔韧性，新一步防止围岩出现多处裂缝，确保岩体整体性；此外，实践应用中的U型钢锚网喷联合支护技术、砌碹技术，具备高紧密性、及时有效等特征。锚注支护技术大多应用于已挖掘完毕的围岩开展喷浆封闭处理，防止围岩出现变形、风化，通过将注浆锚杆注入围岩中，开展注浆加固施工，可实现对围岩结构的转变，进一步提升围岩抗压强度、承载能力。在煤矿软岩巷道掘进施工过程中，一般会结合巷道岩层实际情况开展针对的支护系统布置，就好比，高应力软岩巷道可选取强力锚杆组合支护系统，低强度高膨胀性软岩可选取锚喷支护结合混凝土整体碹符合支护系统，易破碎软岩可选取锚注一体化支护系统等，煤矿软岩巷道中，各巷道分段可设置不同的支护体系。

（二）不断优化施工方法与施工工艺

多年来煤矿安全生产的实践证明：每一个煤炭企业仅靠较为完善的“常规”的施工工艺是不能提高掘进速度的，煤矿企业只有依据自身矿区的实际状况，大力运用科学技术不断创新改革，逐步优化施工方法与施工工艺，才能更好的推进巷道的掘进速度，譬如中深孔爆破，深孔爆破等相关技术的创新，大力推行岩巷“喷、锚、喷”施工工艺等措施优化施工工。

（三）大断面煤巷下连续采煤机的高效掘进

在掘进大断面煤巷时，应用最多的掘进技术为连续采煤机快速掘进。由于连续采煤机可实现自身独立采掘、装载煤炭，并且可同时推进掘进作业与支护作业，其实际掘进效率与其他掘进方式相比相对较高，借助它可有效提高煤巷综掘能力。在掘进巷道的过程中，钻车与采煤机可交错施工，当利用采煤机采掘与装运煤炭时，可用钻车来支护回风巷中的巷道顶板；当采煤机进行完一次采掘后，应让钻车与采煤机进行位置互换，使两者平行施工。应用该技术采煤岩必须满足相关要求，并且所掘进工作面应为多巷道。

（四）掘锚机组一体化掘进技术

掘锚机组一体化掘进技术是一种新型技术，主要依托于连续采煤机或者是悬臂式掘进机，在两者之上组合支护设备，实现了掘进与支护的同时进行。目前常用的新型机组有两种：一种是以连续采煤机为基础的掘锚机组；另一种是悬臂式掘进机机载锚杆机的掘锚机。对以连续采煤机为基础的掘锚机组来说，目前国内应用最为广泛的机组主要有两种型号，一是ABM20型掘锚机组，它实现了掘锚的同时工作，即煤炭的截割和顶板的支护基本是同时进行的，截割部和输送部先向前移动，同时，锚杆机向顶板打眼进行锚杆的安装完成支护工作；二是12CM15-15DDVG型掘锚机组，在这种机组的作业过程中，先进行掘进作业，待留出一定空间后，锚杆钻机进行支护。悬臂式掘进机机载锚杆钻机掘进工艺是由我国主导研发的，由于传统工艺在巷道掘进作业进行时，掘进作业与支护作业之间无法实现顺畅的相互促进，特别是在锚杆支护得到普遍应用之后，支护作业相比于掘进作业的比重大幅增加，大大激化了两者之间的冲突。因此，为解决这一冲突，国内研究人员在多次试验之后，制造出了同AM-50和S100型两种掘进机配套作业吻合程度相对较好的机载钻机，但由于锚杆钻机配置工艺的复杂性和局限性，该工艺还有很大的改进空间。

结语

综上，巷道掘进生产对煤矿企业是一项复杂的系统工程，其掘进速度与矿区地质构造、掘进设备、施工工艺、施工组织管理以及员工的整体素质有关，煤矿采掘企业要想提高巷道的掘进速度，必须大力应用超前地质探测技术、不断对掘进设备进行革新、大力优化施工方法和施工工艺，同时加强劳动组织管理与施工组织管理，充分调动职工的工作热情，才能使岩巷的快速掘进水平不断推进，解决我国经济的快速增长对煤炭大力需求。

参考文献：

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