煤矿地下开采巷道掘进技术应用分析

王镇 卜现涛

摘要：在煤矿地下开采中，需要掘进大量的巷道，实现煤矿的高效开采。在此背景下，加强巷道掘进技术应用研究就显得十分必要。本文联系煤矿地下开采较常使用的巷道掘进技术，对巷道掘进面临的问题及影响因素进行细致分析，并从加强地质监测分析、改进巷道掘进设备、优化巷道掘进工艺、加强作业过程管理等方面入手，提出有效应对策略，旨在促使煤矿巷道施工效率和生产效益提高。

关键词：煤矿；地下开采；巷道掘进技术

DOI：10.12433/zgkjtz.20233042

煤矿巷道是地下开采作业重要的运输通道，对巷道掘进技术进行合理选择与应用，可以保证开采工作安全、高效开展，实际开采质量也能得到有效保障。但是在实际作业时，煤矿地下开采巷道掘进会受到多重因素影响，导致煤矿开采安全和效率无法得到保障，需要对这些因素细致分析，并采用合适的巷道掘进技术进行优化解决，使整个煤矿地下开采工作更加顺畅、安全。

一、煤矿地下开采较常使用的巷道掘进技术

常用巷道掘进技术特点及优势如表1所示。

（一）综合机械化掘进技术

综合机械化掘进技术在煤矿地下开采中应用，必须结合开采煤矿的地质条件和既有掘进技术，对需要运用到的机械硬件设施科学配置。通过构建综合机械化掘进体系，使机械化硬件设备作业变得更有安全性、稳定性和高效性。

（1）破煤。综合机械化设备可以依托自身携带的截齿钻头在作业面上转动，并采用液压传动的方式在工作面中切割出可以满足煤矿开采需要的巷道。

（2）装煤运输。在完成煤切割作业以后，可以利用机械化掘进机下部的耙抓，将煤矿有效装入掘进机内的传送结构中，通过输送机皮带将开采出来的煤矿送出作业面。

（3）掘进机械行走。在煤矿地下开采中，采用综合机械化掘进技术，可以以履带传动的方式进行行走，并在完成作业面煤矿开采以后，由操作人员下达命令朝另一工作面行进。

（二）连续性煤巷掘进技术

连续性煤巷掘进技术是由连续采煤机、四臂锚杆钻机、皮带机、转载破碎机等构成的综合性配套掘进技术。将之运用到煤矿地下开采作业中，不仅可以作为单独采煤机房柱式采煤和回采边角煤，还能够形成完整的掘进系统，全面实现巷道掘进、转载运输等作业，使整个掘进速度和采煤效益得到提高。实际操作内容包括：

（1）合理设置支护参数。在有效了解煤矿地质情况以后，对锚杆排距、锚孔装药量等支护工作参数进行调整，避免锚杆不平衡问题发生，连续性煤巷掘进技术也能够在安全稳定的环境中应用。

（2）选择适合掘进设备。由于在巷道掘进过程中，可能会遭遇积水区、陷落区、破碎带等情况，若采用自重过大的煤巷连采机，就容易出现事故。因此，要根据掌握到的地质构造情况，选择重量较轻的掘进设备进行作业，这样才能提高掘进工作效率和煤矿开采安全性。

（3）加强巷道清理。在连续性煤巷掘进中，及时有效清理掘进过程产生的淤泥、积水等，避免杂物清理不及时对连采机运行带来不利影响。

（三）掘锚一体化掘进技术

抛锚一体化掘进技术在煤矿地下开采中应用，不仅可以实现掘锚平行作业，还可以将其与临时支护、截割装载等有效联系起来，使整体工作效率得到极大提高。

（1）巷道分段支护。通过采用多排多臂同时支护，实现掘支工序均衡。一次支护时顶部锚杆和帮部上部锚杆用掘锚机组施工，二次支护则使用辅助设备和一次支护剩余的锚杆，完成下部锚杆和锚索作业。

（2）保持长距离通风。在使用掘锚一体化掘进技术时，掘进成套装备总体安装长度介于50～200m，因此，在面对较长回采巷道工作面情况时，需要通过联络巷形成负压通风有效解决局部通风机供风难题，必要情况下还可以使用旋风机和二次加压技术来满足实际作业通风要求。

（3）高效设备配置。这项技术应用主要是以掘锚机组为主体，配套辅助支护设备、转载设备和带式输送机，操作中要根据不同地质条件，对不同形式的快速掘进设备进行布置，以达到提高掘进速度的目的。

二、煤矿地下开采巷道掘进面临问题及影响因素分析

（一）面临问题

（1）冲击地压。伴随着煤矿地下开采深度不断增加，岩土所承受的压力也逐渐增大，这就容易引起巷道发生冲击地压问题。当这一问题发生后，就会随着煤岩体高速抛出引发矿震，进而对煤矿巷道造成较大的破坏。抢修人员对冲击地压发生的机理掌握不够明确，导致防治区域面积较大，需要采用更多安全支护措施。

（2）煤与瓦斯。在进入深部开采阶段后，煤层中的瓦斯含量及压力不断增加，当巷道瓦斯浓度达到爆炸浓度界限，极大提高了煤矿地下开采的危险性。对这一问题进行治理，主要是在巷道掘进过程中，抽取释放出的瓦斯，降低爆炸事故发生概率。

（3）深部巷道变形。深部开采时，巷道围岩需要承受较大的应力，当岩石呈现软岩特性以后，巷道出现变形的概率也会升高，并且随着时间不断延长，巷道变形也会持续增加，从而造成煤巷地下开采作业的风险系数较高。对这一问题进行防治，就要对巷道变形加强监测。若出现变形过大情况，就要对巷道进行重新施工，并做好支护保护工作。

（二）影响因素

（1）围岩强度。巷道掘进是否安全与围岩强度具有十分紧密联系，若掘进过程出现围岩环境不够稳定的情况，就会降低巷道掘进安全性。这也提示在开展巷道掘进工作前，应对围岩进行全面勘测，并在把握围岩实际情况以后，科学制定巷道掘进方案，针对出现的围岩强度不足情况，实际作业中可以采用锚杆技术进行解决，使围岩强度和巷道掘进稳定性得到提高。

（2）地质环境。作为影响巷道掘进主要因素，许多矿藏地区地质环境十分脆弱，因此，在地下开采时容易面临岩体变硬、地下水、断层等问题，极大提高了巷道掘进工作难度。若控制不足，还会引发涌水、瓦斯泄露等问题。这要对地质环境因素进行全面细致勘察与分析，并根据现实情况采用合适的巷道掘进技术进行开采作业。

（3）地应力。在煤矿地下开采中，地应力主要是指矿山内部存在的压力。在巷道掘进过程中，巷道内部被采空，极容易受到地应力因素影响，进而发生岩体位移、煤层压松等问题。要对这一问题进行解决，就要高度重视采空区域保护支撑工作，通过加强顶板岩层控制，提高巷道掘进安全性和保证掘进过程稳定性。

三、煤矿地下开采巷道掘进技术应用需要注意的要点

（一）加强地质监测分析

煤矿地下开采中进行巷道掘进工作，经常会遭遇复杂地质条件情况。若不对其进行细致勘察与分析，不仅会对巷道掘进技术合理选择产生不良影响，还会极大降低巷道掘进速度、威胁煤矿地下安全生产。相应措施包括：

（1）收集整理前期勘查资料。在煤矿地下开采之前，已经对煤矿地区进行全面系统的勘查工作，这就可以在巷道掘进之前对矿区勘查信息资料进行搜寻、整理与分析，以便更好把握矿区地质结构情况。针对地下开采巷道掘进遭遇的新地质环境情况，也能在综合分析以往勘查资料以后，对新的勘查工作进行科学组织与安排，确保所得地质信息资料真实、准确和完整，为后续巷道掘进安全稳定奠定良好的基础。

（2）采用科学合理监测技术。在地质勘查时，要提高地质勘查工作效率和提高数据结果准确性，还可以对三维物探、钻探等技术进行有效利用，并通过监测获得地质构造、岩层地质等信息，实现对区域地质环境情况的全面细致了解。针对发现的岩层薄弱、强度不够等问题，后续巷道掘进过程也能采用支护手段处理。

（二）改进巷道掘进设备

在煤矿地下开采巷道掘进中，无论采用哪种掘进技术，都需要使用各种掘进设备，而且掘进装备好坏也会对巷道掘进安全性和工作效率产生较大的影响，需要在巷道掘进过程中选用合适设备，优化改进相应设备，使这些设备在开展工作时运用更为便捷，实际功能可以得到有效发挥。

（1）对于悬臂式掘进机，对其内部元件进行重新设计，可以在有效改善机械使用性能的同时，提高悬臂式掘进机运行使用可靠性水平。同时，还可以将自动控制、新型截割机构等技术应用到悬臂式掘进机中，进一步提高机械使用适应性，悬臂式掘进机与生产系统配套性也会增强。

（2）对于连续采煤机，对该设备进行改进，可以放在截割工艺上，通过使截割刀从巷道顶部插入，进入深度约为采煤机滚筒直径的3/4，控制截割滚筒向下压至所需要切割煤体，待接触到底板以后进行整齐切割，可以优化设备实际使用性能。同时，还可以从降尘、冷却等方面入手，优化完善连续采煤机的功能，促使巷道掘进开采工作更为高效安全地进行。

（三）优化巷道掘进工艺

煤矿地下开采巷道掘进技术较多，针对不同技术实际应用也存在一定差异，特别是在面对不同地质条件情况时，若出现巷道掘进技术选择不佳的状况，不仅容易引发安全问题，还会对掘进效率和开采效益产生较大影响。因此，在地下开采作业时，要在全面细致了解地质环境情况后，选择合适的巷道掘进技术作业，还可以结合实际优化掘进工艺，使掘进技术应用优势作用得到充分发挥，确保整个地下采矿过程安全、稳定。

1.加强不同掘进技术对比分析

在开展地下开采巷道掘进作业之前，可以结合现场地质条件情况，对分别使用综合机械化、掘锚一体化等掘进技术，取得的效果及可能发生的问题进行对比分析，经过综合考虑以后选择最为适合的巷道掘进技术，这样可以充分发挥技术使用优势，减少实际作业中的各类安全、质量问题。

2.优化改进开展掘进工艺

煤矿地下开采面临的地质环境十分复杂，实际作业采用掘锚一体化、连续性煤巷等掘进技术，也会出现一些不适应的问题。要解决这些问题，可以结合实际情况优化这些掘进工艺，通过多样技术组合应用、完善通风保护功能等措施，增强巷道掘进技术的适应性，促进工作效率和开采效益也能得到较大的提升。

（四）作业过程管理

在应用煤矿地下开采巷道掘进技术时，要对整体作业过程实施严格监督与管理，在实现对各种影响掘进效率因素有效控制基础上，对掘进过程出现的岩体位移、瓦斯泄漏等情况也能及时发现与处理，最终确保整个掘进过程安全、稳定。

（1）加强工序环节研究。在使用巷道掘进技术开展地下采矿作业时，要对使用掘进技术的工作流程进行研究与分析，并严格按照规定工序及操作流程作业，降低各种安全质量问题发生概率，让整体工作效率也能得到有力的保障。

（2）强化作业过程控制。考虑到地下开采巷道掘进容易受到多方面因素的影响，要对实际作业过程进行监督与控制。执行时，要将注意力放在巷道地质环境监测、加强支护保护等方面，通过做好这些工作及时发现掘进过程存在的安全隐患，在结合实际情况开展支护保护作业，也能保证掘进工作的安全性与稳定性。

（3）发现问题及时处理。针对巷道掘进过程出现的操作设备不熟练、岩体发生位移等问题，在发现这些问题后要及时查明引发原因，然后采取相应措施予以解决。比如，岩体位移问题可能是受到地应力影响导致，后续掘进作业就要对地质情况加强监测，并对顶板岩层采用支护措施进行有效控制。

四、结语

巷道掘进作为煤矿地下开采的基础工作环节，在综合把握煤矿地下地质环境情况后，选择合适巷道掘进技术作业，可以提高煤矿地下开采效率，保证开采过程的安全性。在实践中，要对煤矿地质环境进行细致勘查，并根据掌握的情况对连续性煤巷掘进技术、掘锚一体化掘进技术等进行应用，执行时要结合实际情况对巷道掘进设备和工艺进行优化改进。针对整个作业过程要加强管理控制，以及时发现掘进过程存在的问题并作出有效的处理，保证整个地下煤矿掘进开采作业安全、稳定、高效。

参考文献：

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