提高煤矿巷道掘进效率及质量的策略探讨

张 宁

（铁法能源公司铁煤集团矿建公司，辽宁 调兵山 112700）

各行各业的发展都需要能源给予支持，不管是企业生产，还是日常生活，煤炭资源都发挥了非常重要的作用[1]。由于煤炭是不可再生的资源，所以在开采过程中要注意方法的使用。煤炭挖掘过程中，技术质量的全面提升，更有利于工作效率的提高，进而使社会经济发展需求得到满足。越来越多的煤炭企业在生产时，开始引进先进的技术，生产速度也得到了大 幅度的提升，但由于煤矿巷道掘进极易受到诸多因素影响，依然存在较多问题无法在较短时间内得到有效解决，进而导致工作效率及质量较低，使煤炭企业经济效益受损。所以关于如何提高煤矿巷道掘进效率及质量是当前企业的迫切需求。基于此，文章对煤矿巷道常见掘进方法、影响因素进行了分析。

1 煤矿巷道常见的掘进方法

1.1 综合机械掘进法

综合机械掘进法是指结合巷道掘进具体规范及要求，根据巷道地质条件，综合考量实际情况以后，选择以及应用不同的掘进设备，主要的机械设备有输送机、钻机、掘进机、通风除尘设备、供电系统等。掘进设备以单臂掘进机为主。在掘进施工时，掘进机是重要设备之一，同时也是巷道掘进效率提高的关键。所以在掘进机选择时要综合考虑巷道作业条件，结合施工要求，进而选择型号及规格匹配的掘进机。当前我国研发及生产的掘进机不管是功能还是在体积方面都能够满足巷道掘进要求。

1.2 连续采煤掘进法

连续采煤掘进法常使用于基岩以煤炭为主的巷道工程中，通过连续采煤机完成巷道掘进施工任务，在对巷道进行掘进过程中，也能够对煤炭资源进行开采，同时还具备了运输功能[2]。此方法最为显著的优点是连续性，除了能够提高巷道掘进效率以外，还可以开采、装卸、运输煤炭，能够大幅度提高煤矿整体的开采效率。

1.3 掘锚一体化掘进作业方法

掘锚一体化掘进作业方法既运用了连续采煤机优点，同时还具备了掘锚机组及悬臂式挖掘机功能，将三者有效组合在一起，可实现连续性的开采作业，同时掘进的效率也非常高。此方法优点在于巷道掘进工作可以和煤炭开采同时进行，作业效率更高。除此之外，还可以将巷道结构及时进行稳固，确保了巷道结构更加安全，保证了后续煤矿开采工作顺利进行。

2 影响煤矿巷道掘进的主要因素

2.1 地质条件因素

地质条件是煤矿巷道掘进过程中较大的影响因素，主要是由于不同的地质环境所带来的不确定性因素太多，都会在很大程度上导致掘进施工无法顺利进行。掘进实际施工时，工作面涌水量、地层结构、煤岩硬度、顶板等都会对煤矿巷道掘进造成影响[3]。所以良好的地质条件是掘进施工开展的基础与保障，复杂且稳定性较差的地质条件不仅会影响掘进的进度，而且存在较大的安全隐患；反之，如果地质条件良好，掘进效率也大幅度提高，比如煤矿顶板稳固性能较强，周围地质条件良好，掘进施工中只需要将临时支护工作做好，便能够顺利进行掘进。在很多煤矿掘进工作中，或多或少都会受到不同性质地质条件的影响，这就需要提前做好相应的勘察工作。

2.2 掘进设备水平

现代社会是科学技术高速发展的时代，煤矿掘进技术也随着社会发展不断优化与革新。只有将越来越多的智能化掘进设备广泛应用于煤矿掘进作业中，在改进的同时逐渐适应工作环境，才能促进掘进速度的提升。但是当前我国煤矿企业掘进设备及技术引进程度较低，总体水平较差，很难实现自动化掘进，掘进作业开展过程中，依然使用的是传统设备，智能化设备应用率较低，使用范围较窄。当前很多国家已经在掘进技术方面的应用较为成熟，并且研发了诸多性能先进的综合性掘进设备，在很大程度上促进了煤矿企业经济效益提升。而我国很多掘进设备性能及水平偏低，因此生产时需要消耗大量刀具，所以很难为巷道掘进作业更好地开展提供支持与保障。

2.3 掘进施工工艺

由于目前我国煤矿企业正处在发展阶段，不管是在设备水平，还是在工艺技术方面都较为滞后。一般情况下，煤矿巷道掘进作业时会进行支护施工，并且要求在现场将安装工作完成，进而需要在人力、物力及财力方面加大投入的力度，不仅导致企业成本大幅度增加，而且影响的因素越来越多，施工进度越来越慢。在巷道掘进施工过程中，支护安装用时较长，占据了整个工期的70%左右，无疑浪费了时间。因此，要想将掘进效率提高，先进的支护技术引进与应用成了关键，另外还要重视设备更新，确保施工工艺整体水平可以有所提高，保证质量的同时，实现巷道掘进整体效率进一步提升[4]。

3 提高煤矿巷道掘进效率及质量的策略

3.1 提高掘进效率的措施

3.1.1 合理选择掘进设备，做好设备管理及维护工作

煤矿巷道掘进作业过程中，掘进机是主要的设备，所以对于掘进效率会有直接的影响。为此，煤矿企业在掘进施工之前，要选择适宜的设备，保证巷道掘进施工效率、进度需求得到有效满足，根据实际情况，选择操作性能好、控制便捷、安全系数高、维护简单的设备。除此之外，采购关键配件要强化管理，确保材料质量及性能，型号、规格要与规定相符，选择性价比较高的产品。同时还要将掘进设备管理、维护工作做到位，定期检修，发现问题及时采取有效措施解决，减少巷道掘进作业中因设备故障对施工效率带来的影响。

3.1.2 基于施工实际情况，充分利用不同掘进系统优势

煤矿巷道掘进施工时会涉及很多机械设备，而且不同的掘进系统具备不同的优势，只有基于施工具体情况，充分利用不同掘进系统优势，才能保证掘进工作的效率。如果煤矿巷道围岩顶破碎严重，需要沿巷道轴线持续性进行掘进时，可以采用超前支护快速掘进系统，但是需要注意的是，在应用此系统前要做好临时支护施工，此系统不能应用于大断面巷道施工中。此系统掘进速度较快，每月能够达到600m。在一个掘进循环工作结束以后，可以继续掘进，并且和超前支架同时施工，此时的作业巷道始终是支护状态下，运锚机也会与其共同前进，推动系统逐步进入后续掘进循环中[5]。以下是超前支护快速掘进系统主要的参数，具体见表1 所示。

表1 超前支护快速掘进系统参数表（单位：m）

如果围岩顶部破碎严重，作业时需要实行短期支护，此时在巷道掘进施工中可采用双描快速掘进系统，不宜在大中型断面巷道掘进作业中使用，每月能够达到500m。沿巷道轴线掘进1-2 排以后，系统对截割臂进行控制完成着地，同时还能够对锚杆机远程控制，使其到达掘进面迎头部位，结合掘进需求，锚杆打设作业可在巷道顶端以及两侧进行施工。针对未打设到位的锚杆，运描机会在转载时进行二次补打。以下是此系统主要涉及的参数，具体内容见表2 所示。

表2 双描快速掘进系统参数表（单位：m）

如果煤层巷道掘进时厚度为中等，便可以使用高集成度快速掘进系统，此系统使用之前要确保巷道围岩顶端具备较好的稳固性，空顶容许值＞15m，煤层倾角＜3。，此系统掘进速度在每月2500m 以上。此掘进方法的应用最大的优势是成型速度快，并且整个断面实现了一次成型，破碎与转载时，转载机可与后侧转载机共同驱动，工作效率更高，工作质量较好。锚杆车、转载机二者的连接主要运用的是跨骑的形式，围岩底部、两侧可以同时完成支护任务；转载机最大的行程在150m，以下是针对此系统涉及的主要参数，具体见表3 所示。

表3 高集成度快速掘进系统参数表

不同的掘进方法有着不同的优势，所以在煤矿巷道掘进作业中，要想确保效率的提高，就要根据具体的施工需求以及实际情况，选择最佳的掘进方法，将优势充分发挥出来，促进掘进效率的大幅度提升。

3.2 质量保障措施

3.2.1 做好地质勘查，制定掘进方案

在煤矿巷道掘进作业中，地质条件是客观存在的，很难改变，同时这也是影响掘进质量非常重要的因素之一，所以要想确保质量，就要提前做好地质勘查工作，对工作面地下水位、岩石性质、煤层分布等情况充分了解，针对特殊地质环境以及极易出现地质灾害的施工现场，在勘查后还要预先制定应急方案，确保掘进工作能够安全地进行。煤矿开采过程受到诸多因素影响，很多地质条件是无法预测的，这都需要在巷道掘进施工时综合考虑，通过制定预案能够在很大程度上降低地质灾害发生的概率，减少损失。煤矿开采之前勘探工作虽然也能够将基本地质结构确定，但也会存在一些细小地质构造的遗漏，比如小范围断层、陷落柱等，若发现不及时，同样也会引发安全事故。此时除了要将煤矿巷道设计布局工作不断优化以外，还要将重点放在事前预防方面，煤矿巷道掘进之前，要反复对地质进行勘查，可充分利用三维物探技术、钻探技术等先进的手段，全方位、系统化地勘查巷道设计区域地质结构、水文条件等情况[6]。除此之外，巷道掘进施工进行时，要动态化地跟踪与管理，对巷道现场施工区域的地质变化充分了解及掌握，第一时间发现问题，在进行细致且快速的分析以后，采取有效的应急方案给予高效处理，保证掘进作业时地质条件在可以控制的范围之内，一方面能够保证施工时的安全性，另一方面为掘进质量的提高打下坚实的基础。

3.2.2 改进施工技术，保证掘进质量

工艺技术的改进是提高巷道的挖掘质量及安全性的重要保障，必须得到足够的重视。在改进爆破技术方面，可将原来固有爆破方法改为风钻爆破。在施工环境允许情况下，可尝试安排改良后的爆破方式，此方式安全性更高。施工时，如果墙体硬度较大，根据情况可采取加深炮眼。另外需要改进支护技术，可使用爆锚喷支护，结合物理力学性质等，对支护进行精准分析及计算，也可根据具体情况安排所需间距，将锚杆长度缩短，同时减少数量，基于安全简化支护系统，保证掘进质量。

3.2.3 完善管理机制，规范掘进施工操作

一是加强对煤矿巷道内在结构认识，关注煤矿巷道新闻，认识到挖掘巷道顺序、过程、安全对煤矿生产的重要性，深刻的认知有助于营造以质量提升为基础的良好工作氛围。二是公司组织分配相关人员去管理、加强管理人员宣传工作和培训，增强责任心、效率意识，保证各项工作有序安全进行，最重要的是在保证工作质量的同时，能尽快完成工作。三是制定完善的施工管理制度，分配好施工队人员与器材使用及调配，对各种存在的问题灵活应对，积极处理，制定明确的时间，保障施工队有条不紊地展开工作，以免发生重复施工，无人施工现象，制定监管制度，不间断抽查巷道质量，提高巷道安全性，建立小组机制，合理分工，落实责任，实现巷道修建间连接性。四是完善奖罚制度，纠正修建过程中出现的个人错误及违反规定操作，规范施工现场，提高施工安全性，保证高质量、高效率地完成工作。

4 结语

在煤矿巷道掘进施工过程中，效率与质量是对煤矿整体工作水平进行衡量的关键性指标，与企业经济效益紧密相连。但是由于在具体生产及作业环节，受到地质条件、掘进设备及施工工艺等诸多影响因素的制约，进而导致巷道掘进效率、质量很难有进一步的提升。为此，煤矿企业应该给予高度重视，结合掘进实际情况，合理选择适宜的掘进设备及方法，同时还要做好掘进前的地质考察工作，将施工技术进行不断改进与优化，同时还要构建完善的管理机制，进而才能促进煤矿巷道掘进效率及质量得到大幅度提高，为煤矿企业创造更多的利益。