李晓非
(河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿,河南 许昌 461670)
高瓦斯突出矿井煤巷快速掘进工艺及其应用分析
李晓非
(河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿,河南 许昌 461670)
煤矿资源是当前十分重要的资源,在煤矿资源的开采当中,开采安全是一项至关重要的工作。在一些煤层当中,具有高瓦斯突出矿井的情况,对煤矿开采安全具有较大的威胁。对此,应当根据掘进工作面的现场实际情况,结合巷道掘进作业的方法及流程,对快速掘进工艺及其应用进行分析,从而在确保开采安全的同时,提高煤矿开采的效率。
高瓦斯突出矿井;煤巷;快速掘进工艺;煤矿资源;煤矿开采;帮锚杆支护
在高瓦斯突出矿井的情况下,煤巷快速掘进工艺具有较高的综合性。掘进速度的快慢,除了与掘进设备现代化程度相关之外,与各个生产工序之间也存在着紧密的联系,对于煤矿采掘衔接工作,也具有较大的影响。随着煤矿开采综合机械化程度的提升以及开采条件的不断改变,产生了一些采掘不平衡的情况。对此,应当结合实际案例,对工序时间进行节省,对掘进速度进行提升,从而在高瓦斯突出矿井的施工中,更好地应用煤巷快速掘进工艺,提高煤矿开采效率。
本文以某煤矿辅运巷、胶带巷的掘进工作面为例,均属于盘区大巷在掘进区域,煤层平均厚度为6.13m,为全煤结构,以1.11m平均厚度的泥岩为直接顶,以2m平均厚度的砂质泥岩为老顶,以11.28m平均厚度的砂质泥岩为直接底。在两条巷道中,都采用沿煤层底板掘进的方式,每隔60m,设置1个联络横川。在掘进当中,辅运巷为进风巷,胶带巷为回风巷。具有宽度为5m、高度为4m的毛断面,具有0°~12°的倾角。在实际掘进过程中,面临较多的困难,例如抽放钻孔成孔率低、煤质松软、地应力大、瓦斯高等,因而抽掘采衔接紧张、掘进速度慢、掘进单进水平低,使得矿井均衡生产受到制约。为此需要采取有效措施,使掘进工序减少对辅助工序的影响时间,使煤巷掘进速度得到提升,从而加快矿井掘进工效,并使矿井采掘平衡得到改善。如图1所示:
图1 某煤矿辅运巷、胶带巷的掘进工作面
在煤巷掘进中,采用综合机械化的方法,使用了连续采煤机和相关配套设备,支护中使用了高强度、高预紧力的螺纹钢锚索及锚杆。采用连续采煤机,对割煤、装煤工序进行施工,采用梭车从连采机向给料破碎机运输煤炭。采用给料破碎机,对煤炭进行破碎和转载,并且向胶带输送机中转载破碎后的煤炭,进行运出。采用铲车进行巷道浮煤的清理、设备搬移、材料运送等。对巷道顶锚索、丁锚杆进行打眼及安装,并使用手持风动钻机,对帮锚杆进行打眼及安装。在工艺流程方面,依次为交接班;安全检查;防突预测;调连采机进入,预测指标达标,允许掘进巷道割煤装煤,使用梭车进行运送;切槽采垛达到循环进度;调出连采机,出转移巷道;已割好的巷道中,进入锚杆机,进行支护工作;进行“敲帮问顶”;使用锚杆机临时支臂,进行临时支护;进行永久支护;完成永久支护之后,调机转移巷道;用铲车对浮煤进行清理;最后进行自检验收。如图2所示:
图2 巷道掘进方法和工艺
3.1 帮锚杆支护顺序的调整
在掘进过程当中,耗时最长的往往是锚杆支护,会对掘进速度造成很大的影响。对此,对现场支护当中,通过对相关资料进行查找,对工人操作过程进行分析,对帮锚杆支护,进行数值模拟,对巷帮最下方的1根,破碎带上的帮锚杆,滞后60m的距离的施工,进行应力分析,对其帮锚杆施工进行确定。将原来7m的滞后距离,改变为60m,在后续作业循环的空隙时间,通过平行作业的方法进行打补,这样在每个循环当中,节省的时间可以达到1h左右。
3.2 标准化工序及时间的制定
在保持其他条件不变的情况下,在各个循环作业当中,不同班组可能会使用不同的时间。因此在实际作业操作当中,施工人员可能会运用不同的技艺或方法。所以对于掘进施工当中的各个工序,可以通过工业工程现场管理的措施进行分析与观察,并采用动作分析方法,进行深入的研究,进而制定出标准化的工序和时间标准。在标准化工序及时间的制定当中,要对工人的心理因素、生理因素以及具体的工作条件等进行充分的考虑。在标准时间的制定当中,需要对观测时间、平定系数等进行综合的考虑。基于确定的标准时间,采用标准化的内容,对工人进行培训,使工人施工操作可以达到更高的熟练程度,确保能够将各道工序操作,在标准时间之内进行完成,进而使工作效率得到有效的提升。在制定了标准化工序及时间的情况下,能够有效地改善各个操作工序的时间以及平行作业的程度。以往每天只能进行1个循环,改变为每天可以进行2个循环,能够提高1倍的工作效率。
3.3 不同工序平行作业的实现
在实际施工当中,在交接班当中,对于物料交接缓解、现场安全检查环节等,可以采用分工平行作业的方法进行施工,这样,能够缩短大约10min的交接班实践。在割煤之前,对于中线、吊挂随机拖拽电缆等工序,也可与支护施工进行平行作业,能够缩短30min左右的割煤时间。同时,在割煤施工当中,也可同时进行支护运料和备料的作业,也能够节省20min左右的时间。此外,在检修过程当中,也可以同时进行提前调机和防突预测等施工,能够节省大约130min的时间。
3.4 双测工具及双预测仪器的使用
在过去的预测当中,预测钻及配套钻杆,预测仪器等,均使用了1台。预测仪器对1个数据进行检测,所需时间为5min。在打预测眼或探眼过程中,每米需要的时间只有1min。因此,在对一个探眼进行取样,对检测数据进行等待的时候,可以对另一个探眼进行施工,同时使用另1台仪器,对数据进行检测,能够使预测的时间得到极大的节约。分别对预测钻、预测仪器使用2台之后,能够缩短几乎一半的预测时间。例如,需要对10个预测眼和5个探眼进行施工,对1个预测眼带取样检测数据以及对1个探眼进行施工,大约需要消耗30min,而有2个探眼,能够基于预测眼,进行延伸施工,能够节约30min的时间,因此使用1台钻进行预测需要7h,而使用2台钻进行预测只需要3.5h,节省了一半的时间。
3.5 横川口加强支护及耳朵钻场位置的改变
在过去的巷道中,在耳朵钻场施工中,与横川口是正对的位置,利用加强支护工艺处理横川口,保持1m的支护排距,根据二四的原则布置锚索施工,每排使用2根8.3m的锁口锚索,在两侧施工。对相关资料进行查找,对锚索支护进行数值模拟,在不同锚索间距中,进行应力分析,在确定之后尽可能对巷道侧面耳朵钻场、横川口耳朵钻场的施工中,避免正对横川口的施工,将横川口悬顶面积缩小。根据二二的原则,对横川口锚索进行施工,在一排对2根8.3m的锁口锚索在两侧进行施工,紧靠下一排中间,对2根7.3m锚索进行加强支护施工。在横川口位置,以12排设定加强支护范围,能够节省8.3m的锁口锚索施工12根,以每根8.3m锚索需要15min时间进行计算,两根平行作业,能够缩短1.5h左右的时间。
在高瓦斯突出矿井的施工当中,为了提高工作效率,需要实现高效的煤巷快速掘进。对此,从预测工具仪器、耳朵钻场及支护方式、帮锚杆支护顺序、平行作业、工序时间标准化等方面,对快速掘进工艺进行研究和应用,能够取得理想的效果。
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(责任编辑:周 琼)
TD263
1009-2374(2017)12-0277-02
10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.141
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