煤矿掘进技术要点及安全管理措施探讨

吾买尔·买买提

（国能新疆宽沟矿业有限责任公司，新疆 昌吉 831215）

1 前言

煤炭资源属于化石能源的一种。而不同地质构型下的煤矿安全生产至关重要，据不完去统计，煤矿开采是整体工业生产中安全风险最高的细分行业之一。所以基于设备、人员素质和地质预控层面的技术、管理范畴对安全生产都有帮助。而在煤矿建设工程领域，基于人、机、物、法、环的全过程质量管理模式能确保煤矿生产长治久安。众所周知，煤矿开采工作是一项高危工作，在其作业的过程中存在着好多不确定性的危险因素，随着煤矿开采技术的快速发展，煤矿开采的安全性有了很大的提高，同时煤矿开采作业工作人员的安全意识也有了极大的提升。在整个社会不断发展的推动下，各个对煤炭有需求的领域都提高了对煤炭质量的要求，提高煤矿掘进开采的技术水平和煤炭质量成为一件比较迫切的事情。如何在确保工作人员人身安全的前提下运用先进的煤矿掘进开采技术提高煤炭生产质量成为当前煤矿开采行业普遍关注的问题。所以在此本文基于笔者国能新疆矿业多年一线技术管理工作经验，在现场管控基础上针对复杂地质条件下煤矿安全生产进行工程预控层面的分析，系统性提出管控措施和注意要点，为同行提供建设性意见，帮助系统性防治方法的制定。

2 掘进技术的研究价值

掘进技术就是合理运用科学的技术措施将煤矿回采煤炭资源的通道进行直接打通的一种技术，由于进行回采煤炭的通道在施工过程当中是需要进行反复使用的，因此，必须特别重视回采煤炭资源的通道的稳定性和牢固性，要想做到这一点就必须确保煤炭工作面掘进施工过程中所使用技术的合理性和科学性。在现代化科学技术高速发展的推动下，煤炭生产掘进技术也得到了前所未有的发展。同时，掘进技术的种类随着煤炭生产过程中实际情况的不同也越来越多。[1]煤矿掘进技术的发展在很大程度上提高了煤炭生产的质量和效率，同时也促进了煤矿企业的高质量发展。

3 常见煤矿掘进关键技术要点

煤矿资源开采工程的作业环境主要在地下，而煤矿资源的开采难度又很高，工程的开工需要足够的资金支持、人力资源支持和相关的技术支持，因此是风险性高的大型工程作业项目。如今随着人们对于煤矿开采作业的经验增多，煤矿开采的相关技术也得到了不断发展，其中掘进技术是开采工程中主要应用的科学技术，煤矿掘进技术有几种不同的分类，每个分类各自在施工工程中发挥着不同的作用。煤矿掘进即为依托盾构和相应传统掘进机械，在最佳衔接时效和安全环境下完成截割、装载、转运、锚杆支护、临时支护、行走及除尘等多重工序。除此之外钻爆法施工技术也在成本受控情况下进行使用，[2]具体细则性技术要点如下：

（1）钻爆法施工。以破碎岩石，清理巷道，开掘矿床为主题的施工方案是煤矿采掘中不可缺少的作业环节。而在成本受限和环境因素受限前提下，运用钻爆法进行相应工作高效而广泛。只是在这种技术运用前需要进行作业环境的有限元分析，确保巷道在极端情况下确保稳定，且不影响其他采掘面的工作安全。而在炮眼位置设定和炸药用量选择上首先要对预先估算的能量载体进行参数化分析，在爆破损坏力度恰当的前提下采取科学合理的数据分类办法进行整体结构的稳定性评估。确保炸药威力和药量适中，其次进行爆破面围岩的岩性和裂缝变化情况分析也至关重要，如果工作面岩石质地坚硬且存在脆性裂缝，更需要选取穿透性更强的炸药，而有的工作环境会涉及到井下涌水和渗透性潮湿等作业环境，这就需要对炸药的防水性和接线的系统质量完善程度进行进一步提升。综合来讲，运用事先勘探的图纸和岩性特征进行围岩破坏有限元分析，能更好的把握安全施工时效，在炸药用量最省，炮眼部署最为科学的角度上完成相应工作。

（2）煤巷掘进技术。煤路技术侧重于隧道技术的三个方面，即采煤机连续开采技术、煤巷综合机械化煤巷技术和锚杆掘进碳素一体化隧道技术。剪切机连续挖掘技术中使用的重要工具是连续采煤工具，可大大降低采煤成本。煤巷综合机械化技术使用的工具主要是悬臂式煤巷机。得益于相关部门的长期研究开发，据了解，我国使用的悬臂式隧道掘进机的性能有了较大的提高。虽然在某些方面仍落后于发达国家，但经过研发人员的不懈努力，最终会取得骄人的成绩。锚杆与隧道一体化煤巷技术主要是将隧道技术与支护技术相结合，拓宽了煤巷掘进机的应用范围，大大提高了隧道煤的质量和效果。

（3）岩巷技术。岩石隧道技术就是岩石隧道隧道技术。它是一个多步骤交替完成的隧道掘进过程，可分为破岩、加载和支护三个主要技术过程。在当今的煤矿开采中，岩石掘进技术一般占全部工程量的45%左右，而在生产矿井中，一般占工程量的25%左右。可见，岩石隧道技术的发展对煤矿开采具有至关重要的意义。为实现高效开挖，岩石隧道掘进技术必须保证各工序的高效运行，更好地协调和连接整个系统。岩路技术的应用对岩路开挖的效率起着至关重要的作用。在实践中，主要采用爆破和机械施工。

4 煤矿掘进安全管理原则

工业生产是在一定设备设施支撑、物料供应可靠，人员素质得当的前提下开展不阶段连续作业，确保生产稳定和安全可控的。而在煤矿建设工程方面，以过程监督为导向的六西格玛质量控制方法能在多维原则下提高质量监管过程可控性。[3]在此展示相关法律法规遵循的三个方面的原则如下（主动原则、安全原则以及监督原则）：第一是主动原则即为主动预控原则，即为煤矿建设过程中基于技术人员的本质和检查维保过程，在生产环节主动发现问题形成自查自改机制，并延伸和预设，帮助人员避免因为质量下降和过程监管不力产生安全事故，形成主动防御的多重机制；第二是本质安全原则。本质安全是任何生产环境不可忽略的要点，其中煤矿生产过程中因为设备部完善和多重地质危害预控不力导致了多维导向下的安全施工，在生产现场这是不允许的。所以基于安全原则的实现检查和设备到限后的维护保养及更换是必不可少的。例如盾构一体机的油温、水温和机械构件寿命需严格管控。当特殊情况导致的备件更换不及时和其他多维危害都会导致安全事故的发生；第三是监督原则。监督是基于现场数控设备和人员规范化施工监督守则而执行的技术层面。[4]

5 煤矿高效掘进技术的发展趋势

5.1 掘锚一体化技术的发展趋势

对于西方较发达的国家，挖掘锚固一体化的技术研究相对详尽。由于使用开挖和锚固设备完成的工作质量比更高，因此相比之下，矿路的安全系数也更高。此外，最重要的一点是应用范围比较广泛。挖掘锚固一体化技术的主要功能是在矿井行驶时为矿井提供支撑。这项技术在一些屋顶条件较差的道路上更实用，可以同时调整开挖和巷道的进度，平衡安全。根据目前煤矿的反馈数据，隧道锚固一体化技术可将隧道效率提高50%以上，有效改善施工环境和煤矿井下隧道设备的性能指标，可以保证施工的安全和效率。可见，开挖锚固一体化技术对我国煤炭资源的开采效率和煤矿安全具有显着的影响。因此，为了使煤炭资源的开采更加流动，必须更加大力发展技术，使煤矿更加高效。[5]

5.2 大断面掘进技术的发展趋势

大断面隧道技术通常涉及使用剪切机作为公路隧道施工的关键方法。它可以将挖掘和采集工作结合起来，具有挖掘效率高的特点，可以提高采煤效率。根据道路的不同需要和具体的施工条件，对机械部件进行更换和改进，以满足隧道和矿山的各种需要，促进机械化水平的提高。

5.3 煤岩混合巷掘进技术的发展趋势

为保证煤矿隧道施工的安全和效率，需要提高高悬臂TBM 的智能化和自动化水平。随着煤矿的深入发展和数量的增加，煤矿面临的环境因素和地貌走向也越来越复杂。为适应施工环境的多变性，可以提高高悬臂公路的功能水平，保持施工的顺利进行，保持机械连续运行，促进隧道施工效率的提高。根据不同的施工需要，可以细化剪板机的功能，使其能够在各种环境中工作。

6 结语

综上所述，随着社会的进步与时代的发展，以人为本的工作原则越来越向传统行业延伸。以化石能源开采为主的煤炭行业必须改观“脏、累、苦”的工作环境也行业标签，通过技术性产业升级和机械化设备投入进行人力资源优化，在管理和工作上实现双赢，确保煤矿开采安全生产本质，强化全员安全防范意识，在技术层面建立健全全产业链管理制度，促进企业深化改革。