煤矿巷道掘进工艺及装备的发展分析

刘欣

摘 要：随着科学技术的快速发展，我国煤炭行业发展迅速。煤炭资源作为我国的基础能源，其在国民生产中占有十分重要的地位，特别是近年来，随着我国经济建设的飞速发展，国内很多重要行业都离不开煤炭资源，各行各業对煤炭资源的需求量不断增大。而随着各矿井已开采年限的增加，矿井可采煤炭资源量不断减少，要想更好地满足市场需求，这就对煤矿开采效能提出了更高的要求。

关键词：煤矿巷道；掘进工艺及装备的发展

引言

煤炭由于其不可再生性，开发和利用得到了国家的高度关注。随着新能源产业的不断发展，传统煤炭行业的发展越发低迷，面临这种社会情况，煤炭行业管理人员，需要进一步提升生产效率，降低投入成本，尤其是在巷道掘进方面，要对先进的工艺与设备，展开有效的应用。

1 煤矿巷道掘进工艺现状

1.1前置支护掘进工艺

在实际掘进作业中，在掘进迎头时把永久支护顶板的操作完成，人们称这种掘进工艺为前置支护工艺。其采用的是掘一锚一以及掘一锚二的方式进行的支护，该掘进工艺虽然会耗费部分掘进时间，但有助于更好的保障矿井顶板安全。当应用该种工艺进行生产作业时，省去了临时支护作业。或只在进行永久支护作业时，借助机载临时支护设备来进行简单的临时支护，这样可大幅缩短掘进耗，提高掘进效率。在实际生产中该种掘进工艺的主要掘进流程为：先让掘进机实际掘进一个或两个锚杆排距，然后再让掘进机适当后退甚至退出，采用锚杆钻机实施锚杆支护，再让锚杆钻机退出，并让掘进机到迎头中试着掘进一个锚杆排距或两个锚杆排距，这样便顺利完成了单个作业循环工序。应用前置支护掘进工艺进行作业时，可及时支护掘出顶板，顶板管理效果较好，较适宜掘进顶板破碎现象较严重以及顶板稳定性相对较差的巷道。因掘进施工与支护施工具有一定的互斥性，在巷道施工作业中，锚杆支护速度的快慢会严重影响掘进效率的高低，而该掘进工艺受掘进迎头空间的制约，实际掘进效率不会很高。

1.2后置支护掘进工艺

在进行巷道掘进施工作业时，相关作业人员应依据实际情况对掘进作业与支护作业进行科学、合理的调整，且应让临时支护作业与永久支护作业密切配合，当需要提高掘进效率时，通常可采用适当牺牲部分作业空间来进一步获得掘进时间的后置支护方式来实现掘进。在该循环作业中，人们通常是一边进行掘进及装运清渣，一边实施临时支护作业与永久支护作业，二者可同时进行，这样可显著提高掘进效率，使巷道真正实现快速掘进。但在实际生产中，人们也发现当应用后置支护工艺来提高巷道掘进效率时，也存在很多问题，具体如下：①所用的临时支护支架组结构较大，不仅会对掘进机的顺利调动产生影响，而且也会使设备实际维护量大幅增加；②在工作面不断向前推进作业中，支架组需对顶板进行反复支撑，易导致顶板发生破碎，增加了巷道顶板管理难度；③临时支护实际支护强度通常不会很大，易造成顶板下沉，当进行永久支护时，易出现顶板离层现象；④后续用锚杆与锚索进行支护作业时，其支护时间很难与实际掘进速度完美匹配。当采用后置支护工艺来进行巷道掘进作业时，因其支护强度偏低且需多次反复支撑，因此当需支护的巷道顶板不是很稳定时不宜采用该支护方式进行支护；但当待掘进巷道顶板较完整、地质条件较好时，采用该支护方式进行支护作业会使巷道实际掘进效率得到大幅提升。

2 煤矿巷道掘进工艺装备及发展趋势

2.1交叉支护掘进工艺装备

经长期应用，人们发现后置支护工艺虽然实际掘进效率相对较高，但对顶板的管理不是很有利，而前置支护掘进工艺却恰恰与其相反；采用后置支护工艺进行掘进可使掘进速度实现最大化，但很难把顶板安全性统筹兼顾好。在实际生产作业中，为了使掘进速度与支护速度实现科学、合理的匹配，人们研究出了一种交叉支护快速掘进工艺，该工艺正逐步得到改进与完善。采用交叉支护快掘工艺进行掘进作业，其主要用到的设备为双锚掘进机。对于锚杆机集成型式而言，其主要集成方式大致可分为机身外部集成、截割部集成以及机身内部集成等。采用该工艺进行作业时，掘进机前置只用以实施必要的永久支护，用后置锚护设备来完成余下的锚杆与锚索支护作业，在此过程中同时开展掘进作业，可借助延长掘进作业时间来提升实际掘进效率。该掘进工艺的具体作业流程为：先让掘进机掘进一个锚杆排距或两个锚杆排距，再进行排渣并适当清理底板，然后让机载临时防护装置展开将顶板护住，再让机载锚杆机适当伸出，实施锚杆支护，再收回机载锚杆机，掘进机再掘进一个锚杆排距或两个锚杆排距，与此同时让后排进行锚杆及锚索的补打作业。但交叉支护掘进工艺也存在以下不足：①机载临时支护装置较难设计，若其设计不科学、不合理，可能会对司机的实际截割视线造成严重影响；②布设机载锚杆钻机后，会使掘进机的宽度增宽、高度增大，会影响掘进机整机的实际适应性，降低其适应能力；③受锚杆机自身具体结构特点的限制，当实施锚护施工时，在某种程度上会增大操作难度。

2.2矿井水扩容改造项目改造

矿井水扩容改造项目改造完成后，每年可以减少矿井水排放量，减少能耗，环境效益提升，掘进的效率提高。交叉支护工艺的核心是双锚掘进机，锚杆机集成型式比较多样，在操作过程中，工作人员通过技术改造提升掘进作业的时间，来促进掘进的效率。这方面的工艺流程可以设定为掘进机掘进1-2个锚杆排距的时候，排渣清理底板，机载临时防护系统护住顶板，机载锚杆机伸出，进行相应的锚杆支护，机载锚杆机收回，掘进机掘进1-2个锚杆排距，后排补打锚杆和锚索。在煤矿未来的发展中，需要加大快速掘进装备和工艺的设备更新，提高效率。其内容为：第一，要优化机载锚杆钻机的布置结构，增强巷道的适应性，这样工作人员的操作能够更为便捷；第二，对于后部，可以配置机载锚杆钻机，提升支护的整体速度，降低工人的工作压力；第三，对于掘锚一体式掘进机的结构，要尽量降低成本，适应市场环境的发展；第四，需要优化临时支撑结构，提升掘进速度的效率。

2.3交叉支护掘进装备未来发展趋势

通过让交叉支护掘进工艺与双锚掘进机进行科学、合理的配合，这样不仅可把掘进效率与顶板管理二者都估计到，而且对作业施工条件要求不是很高，与单纯的只采用后置支护工艺或前置支护工艺相比，属于一种最佳的掘进工艺。基于该种快速掘进装备与工艺，认为其未来应重点朝以下方向发展：1）对机载锚杆钻机实际布设结构进行科学、合理的优化，同时进一步提高其对巷道适应性与实际操作的方便性。2）为提高后续支护速度，同时显著减轻工人作业强度，可在系统后部装设机载锚杆钻机与运锚机。3）对掘锚一体式掘进机其具体结构进行科学、合理的优化，以进一步降低设备生产成本，同时增强其工作适应性。4）对临时支撑结构进行改进优化，让实际掘进时间尽量长，以提升掘进效率。

结语

总之，在实际生产作业中要想显著提高矿井巷道掘进效率，相关施工人员必须从本矿井的实际情况出发，制定出适合自身掘进施工的掘进工艺，并应对掘进时间与支护时间进行科学、合理的分配，这样才能最大限度地提高掘进效率，使矿井巷道实现快速掘进，进而为企业创造出更多的经济效益。

参考文献

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