煤矿巷道快速掘进及高效支护技术探讨

贾晓鑫

摘要：巷道是实现井工开采的重要通道。随着采煤工艺的发展，工作面的推进速度越来越快，煤矿的产量也越来越高，与此同时采掘接替紧张的问题越来越突出。因此，实现煤矿巷道的快速掘進对于保证煤矿的高产高效具有重要意义。本文结合煤矿生产实际，分析了制约煤矿巷道快速掘进的主要因素，并讨论了相关的解决方案，指出高效的支护技术是实现煤矿快速掘进的重要途径，可以为煤矿工程师提供参考借鉴。

关键词：煤矿;巷道;掘进;支护

1 引言

煤炭是我国的主要能源，目前在我国一次能源中占着主体地位。保证煤炭资源的稳定生产，对于我国经济的平稳运行是必要的。由于我国的煤炭资源埋深相对较深，目前多以井工开采为主。在井工开采时，巷道是实现煤矿开采的重要通道，起着运输通风的作用。随着采煤机械设备的发展，煤矿开采的效率越来越高，矿井的单产越来越大。由于工作面的推进速度快，这就要求掘进的速度要快。由于各种原因的限制，我国大部分煤矿都存在着采掘紧张的问题。提高煤矿巷道的掘进速度是缓解采掘紧张问题的主要途径。在掘进过程中，不仅地质因素对掘进速度有影响，而且支护技术对掘进速度也有影响。对于地质条件影响，在设计时要尽量避免[1-2]。因此，在实际生产过程中，支护技术是影响煤矿巷道快速掘进的主要因素。本文首先介绍了影响巷道的掘进速度的因素，然后分析了实现巷道快速掘进的方法。

2 煤矿巷道掘进速度影响因素分析

2.1 地质构造因素

在一些地质构造复杂区域，例如大量褶皱、断层或火成岩侵入体等，不仅增加了掘进的难度，而且容易引发煤矿安全事故。这些因素具体的有几个方面，煤岩硬度、褶曲构造、围岩节理、瓦斯量、顶板和底板的稳定性、涌水量标准等。随着煤矿开采深度的增加，煤矿巷道的瓦斯涌出量增大，这对于巷道的掘进是十分不利的。瓦斯涌出量的增加不仅会导致风流中瓦斯超限，而且更为严重的会引起煤与瓦斯突出事故。因此，在巷道掘进时，必须时刻关注着巷道内瓦斯浓度、涌水量以及顶板的完整性情况。

2.2 掘进设备因素

煤矿巷道的掘进是通过机械设备来完成的，先进的掘进设备有助于巷道的快速掘进。相比较西方发达国家而言，我国在重型掘进设备方面的技术还是比较落后，主要体现在设备的自动化程度、集成化程度以及设备的可靠性。我国国产的掘进设备在掘进时设备故障率较高，对切割岩石所用的刀具磨损严重，严重的影响了煤矿生产的掘进速度。主要是由于我国煤矿设备生产企业，还未掌握一些掘进设备的核心技术，导致在煤矿井下打眼、喷浆还未完全实现自动化。

由于掘进设备的落后，导致新型的支护工艺无法与掘进设备进行配套。我国大多数煤矿企业目前采用的支护形式主要是复合支护或U型棚型支护。这种支护方式运输、通风以及安装方便，支护的强度也很高，但是在施工时难度大，很难适用于地质构造复杂区域。

2.3 施工组织管理因素

为了实现煤矿企业的利益最大化，许多企业在进行巷道施工时，忽略了科学施工以及许多重要的规范以及规定。制定的许多规范文件以及质量监督文件，在施工监管过程中很难发挥有效地作用。这就导致了在巷道掘进过程中，实施过程无法有效地按照工程计划来实行，对煤矿的安全生产产生了一定的不良影响。此外，一些煤矿企业工作人员还没有完全掌握煤矿巷道的掘进新技术、新工艺和掘进设备的性能情况，这些因素也对掘进速度产生了不良影响。

3 提高煤矿巷道掘进速度的方法

3.1 加强煤矿地质勘探

对巷道掘进区域采用先进的探测技术对地质构造进行全面的勘探，从而制定合理科学的施工方案。目前，煤矿常用的地质勘测技术方法有钻探法、物探法以及巷探法。在进行地质勘探时，应该结合矿井的实际情况选择合适的勘探方法。勘探的主要内容为掘进头前方的地质构造、水文地质情况以及岩层的岩性等重要信息。勘探获得的信息对巷道的安全快速掘进具有重大帮助，可以预防误揭煤层、预防煤与瓦斯突出以及突水事故的发生。因此，加强地质勘探是加快巷道掘进速度的必要方法。

3.2 采用先进的掘进设备

在煤矿开采过程中，煤矿企业使用最多的设备是掘进机。掘进是煤矿生产连续的保证，因此煤矿企业要根据自身的地质条件和工作环境选择合适的掘进机。为了保证掘进机的长期连续稳定的工作，对掘进机要采取相应的维护和保养措施。煤矿企业应该立足长远，根据矿区的实际经济状况，引进先进的掘进设备并进行自主研发。在现有设备的基础上，改进出满足支护、掘进并行作业的优质施工设备，进而全面提升煤矿施工开采设备的性能水平。在掘进时，要不断的优化掘进和支护的工艺，只有这样才能不断的提高掘进的速度，此外还应该学习和引进新技术新方法， 促进煤矿巷道掘进速度的提升。 例如在施工过程中推行“喷、锚、喷”工艺等。

3.3 采用中深孔爆破技术

目前，爆破技术是岩巷掘进的重要方法，主要是通过打眼放炮的方法使岩石崩落进行掘进。煤矿企业应该根据地质状况的不同，对爆破工艺的参数进行研究，选择合适的孔深、装药结构等。在爆破工艺中，眼深、应用掏槽方式、装药形式和炮眼角度等均影响爆破效果。 采用中深孔爆破技术能有效地提升掘进的速度、提高一次岩石掘进量、降低打眼的工作时间以及优化了装岩时间。因此，中孔爆破技术是一种可以推广的岩巷快速掘进技术。

3.4 加强施工组织管理

在巷道掘进施工过程中，掘进工作面的工人较多。如果不能有效地进行组织管理，将严重的影响掘进作业。所以，煤矿企业应该针对掘进工艺，制定合理的工序，安排合适的人员。这样不仅能提高掘进的速度，还能保证工人的生命安全。最有效的方法是进行平行作业，多个工序之间交叉进行，例如支护和掘进同时进行，装岩与凿岩同进行。合理选择循环实践方式，包括依据施工技术、设备和管理水平对各工序的施工时间、潜在能力仔细分析和预留计算。

4 高效支护技术的探讨

安全有效的巷道支护是保证煤矿高产高效的关键技术。目前，对于大巷等服务年限较长的巷道，大多数采用的是锚网+钢筋梯+锚索的锚杆联合支护形式。而对于服务年限较短的回采巷道，大多采用锚杆支护。锚杆支护具有支护简单、效率高、成本低的优点，已经为广大煤矿企业所关注。锚杆支护的应用，将大幅度提高了回采巷道的掘进速度，特别是掘锚一体机的出现（如图1所示），更为巷道的快速掘进提供了便利。巷道锚杆支护技术在煤巷支护领域取得了较好的效果和实际应用。

目前锚杆参数的选取大多是依据经验得出来的，主要是以工程类比、巷道动态观察等方法，并对支护的顶板进行监测，根据监测情况来调整后续支护的参数，从而使巷道的支护效果达到最佳状态。工程实践中，及时发现各种弱面和软弱薄夹层的存在，并采取相应的针对性加强支护措施是预防发生顶板事故的有效方法。

5 小结

采掘紧张依然是煤矿高产高效的障碍，随着采煤技术的革新，这种问题将变得更加突出。如何提高煤矿的掘进速度，依然是煤矿企业所要关注的问题。地质构造、掘进设备以及组织管理等因素对巷道的掘进产生着不可忽视的影响，如何协调这些因素的影响是个重要的课题。在未来发展中，要大力推广锚杆支护技术，采用掘锚一体机来进行巷道掘进将能有效的提高巷道的掘进速度。引进发达国家先进掘进设备和支护技术，保证施工环境安全而有序进行，进而提高经济效益，解决我国国民经济快速增长对煤炭的需求。

参考文献：

[1]张峰.浅议影响煤矿巷道快速掘进的因素[J].居舍，2018 （32）：185.

[2]刘超.煤矿巷道快速掘进工艺与其装备的发展[J].南方农机，2018（14）：245+248.