山东东山王楼煤矿有限公司 山东 济宁 272100
摘要：煤巷大断面快速掘进技术具备很强的工作综合性，通过对掘进割煤环节、支护参数环节、辅助运输环节等的协调，有利于提升复杂地质环境下的煤巷整体施工效益。近年来，煤炭开采设备机械化程度不断提升，导致井下生产中采掘失衡现象越发突出，掘进速度滞后逐渐成为制约矿井生产力提升的关键要素。如何采取有效的针对性措施提升巷道掘进速度，实现采掘作业相互平衡，成为推动矿井企业长久可持续发展的关键要点。鉴于此，本文主要分析大断面煤巷快速掘进关键性技术研究与应用。
关键词：大断面；煤巷；快速掘进
1、矿井地质力学条件
某矿位于沁水煤田中部，主采煤层走向为近南北向一北北东向，煤层倾向为西，倾角2°~11°，所采煤层厚度为4.5~7m，煤层平均厚度为5.53m，地质构造简单。所采煤层顶板以泥岩、粉砂岩为主，顶板中泥岩的抗压强度为61.3MPa，粉砂岩的抗压强度为88.4MPa，煤的抗压强度为11.31MPa。该矿地应力场中应力大小为：σH＞σV＞σh，最大水平主应力大于最大垂直主应力。因此，该矿所采煤层围岩强度属于中等水平，煤层所处地质构造简单，所采煤体较为坚硬，适用于进行大断面煤巷的快速掘进。
2、大断面煤巷快速掘进关键性技术
整体来看，煤矿掘进工程体系具备复杂性的特点，其工作流程亦是一个复杂性、动态化的进程，为了解决实际问题，必须进行快速掘进方案的应用，进行掘进技术及支护设备的优化应用，提升煤巷掘进工作的整体效率，在工作面施工中，进行相应型号煤巷掘进机的使用，确保其良好的切割能力，能够适应复杂性围岩条件的工作要求。
这需要进行优化风动式锚杆钻机设备的应用，提升掘进工作面的整体打眼效率，提升其整体支护效益，这需要引起相关锚杆钻机工作人员的重视，实现锚杆钻机设备、掘进机设备的良好应用，进行掘进系统不同模块工作原理的分析，针对煤层的实际工作状况，进行工作方案的合理性选择，实现机械整体效率的增强，避免因为设备运转效率低而导致的一系列施工掘进问题。
在支护工作环节中，通过对支护参数的优化，有利于实现巷道支护形式的优化，这需要根据不同的地质状况，进行巷道支护参数的分析，提升其掘进施工的整体效益，这需要结合各个工作面的实际工作状况，进行锚杆支护参数的优化。这需要进行锚杆锚索联合支护方法的应用，根据围岩特征进行支护密度的变更，实现锚杆间排距的增大，实现其整体支护方案的优化，提升其掘进工程的整体效益。这也需要进行树脂锚固剂胶凝时间的控制，进行锚孔装药量的控制，实现工程整体支护效益的增强。实现支护工程方案的优化，促进煤矿煤巷大断面快速掘进工作的稳定性运作。
2.2、为了达到上述目标，还需要对辅助运输系统进行改造，提升煤巷快速掘进工作的效益，进行单位时间内支护材料运输环节的优化，在掘进模块中，进行破顶底掘进现象的控制，在工作面煤巷掘进环节中，需要做好辅助运输系统的改造性工作，进行辅助运输设备的更替，进行新型胶带输送机设备的使用，做好胶带输送机的技术改造工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这就需要进行掘、支、运、配置模块的优化，进行锚杆的有效性安装，进行优化锚杆钻机打孔模式的应用，实现锚杆支护各个施工工序的协调，避免锚杆出现安装不平衡的状况，进行锚杆施工时间的有效控制，优化成巷速度
通过对部分工序平行作业的开展，有利于降低辅助工序的工作时间，确保各个辅助工序的协调性，实现交接班环节、管线延长环节、轨道铺设环节、通风环节等的协调，满足快速掘进工作的要求，确保各个采掘工序的协调发展。
3、提升煤巷掘进速度的工艺措施
3.1、改良掘进临时支护方式
结合矿井生产实际，选取ZLJ-10/21型机载临时支护系统替代原有的前探梁临时支护方式，实现临时支护与掘进作业平行开展，提升支护效果的同时降低临时支护耗时，提升掘进效率。为确保支护效果，机载临时支护系统四个前支撑盘始终同巷道顶板和底板紧贴合，并固定牢靠。当发生顶板破碎现象，则可于前支撑盘上增设一块尺寸为4000mm×30mm×200mm的优质大板开展临时支护。通过这种方式，掘进施工最大控顶距可达1800mm，最小控顶距可达200mm，临时支护耗时由原本的20min缩减为10min。
3.2、开展人机操作分析
同高校开展联合攻关，针对大断面煤巷快速掘进进行分析，开展掘进作业人机操作分析，充分借助人机作业的交叉性，对原有施工作业工序开展科学合并。在本周期掘进设备作业过程中提前开展下一周期的作业准备，从而缩减工人空闲时间，提升时间利用率，在不改变施工工序的同时缩短施工耗时。经过人机操作分析，生产周期由原本的120min缩减为90min，作业效率提升近25%。
3.3、优化永久支护工艺
a)考虑到原作业方案中，锚索支护耗时最长，是影响掘进作业效率的关键要素，借助数值模拟技术，对锚索支护作业开展模拟分析，通过对不同锚索间距的应力分析，确定最优化锚索布设间距为1050mm，单排布设数量为7根，能够在有效满足顶板的稳定性需求的同时保证安全性。通过数值模拟研究，锚索布设方案获得优化，锚索布设量大幅减少，不仅大幅缩短锚索布设施工耗时，提升作业效率，同时降低了生产作业成本；b)在优化巷道支护参数的同时对锚索布设施工工序进行标准化制定，提升作业人员施工熟练度，提升锚索布设速度与质量，从而降低掘进作业耗时，提升掘进速；c)对支护作业各工序开展优化分析，利用工业工程现场管理知识，合理搭配不同工序，实现不同工序间的平行同步开展，提升作业人员协调配合能力的同时减小工序耗时，缩短支护用时，提升掘进速度。
3.4、顶板管理技术
（1）严格执行“敲帮问顶”制度，必须使用前探梁，杜绝空顶作业。若顶板较破碎或顶板压力较大时视具体情况缩小锚杆排距或加强支护。掘进工作面过断层或其他地质构造时必须编制安全技术措施，审批通过后执行。（2）对巷道施工质量进行常规检查，及时补打失效的锚杆、锚索。加强顶板监测力度，对于出现顶板破坏严重、出现离层、托盘变形、网带破坏、顶板冒顶征兆等情况时，要立即撤离作业人员，并制定相关安全技术措施。（3）过断层要严格按照中腰线施工，必须严格执行“敲帮问顶”制度，必须用专用工具处理工作面的活石、伞檐、浮矸。临时支护及时、接顶严密。严格执行“掘进一排，支护一排”的原则，巷道顶板永久支护距离工作面必须保持在1.5m以内。人员在顶板支护时，人员必须站在顶板永久支护的区域内。人员严禁站在空顶及临时支护的顶板下进行支护。
总之，针对大断面煤巷掘进进度不理想的问题，运用数值模拟软件进行了理论研究，通过现场调研找出了影响掘进面进度的主要因素，针对影响因素制定了掘进工艺优化的可行性方案，在该矿西辅运大巷进行了工业性试验，试验结果表明，采用新方案后，综合成本降低，支护效果、掘进进度都得到了较好的提升，达到了提升掘进工作面进度的目标。
参考文献：
[1]段兴豪.大断面煤巷快速掘进分析[J].能源与节能,2017,(06):190-192.
[2]魏敬喜.大断面复合顶板煤巷快速掘进技术研究[D].安徽理工大学,2011.
论文作者:孙宁,周啸
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/14
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