大斷面巷道快速掘進技術分析

　   引言
　　近年來，信息化技術不斷發展，綜采工作中機器設備的機械科學化不斷加快，影響礦井煤炭資源生產效率的因素主要來源于礦井采掘業的不平衡開采。某礦井的回采作業面是高應力且較軟弱的煤層，不僅煤體中而且巷道中有大量的高瓦斯、淋水大、過陷落柱和高應力等現象，嚴重影響了巷道掘進的速度，同時降低了巷道綜采的生產效率。因此，采用相關舉措改進巷道掘進速度，平衡礦井中開采和掘進工作速率。
　　1 某礦井概況
　　某煤礦企業的綜采工作面主要開采煤層是5號煤層，該煤層平均厚度為6.2m，開采深度為大于640m，屬于高應力且較軟弱的煤層。該礦井作業面巷道使用的掘進方式是沿底留頂，巷道上部是砂質泥巖的直接頂、中粒砂巖的基本頂、粉砂巖的直接底。礦井巷道斷面長度為3300mm，寬度為6000mm，巷道斷面的面積為19.8m2。
　　該礦井綜采作業面兩邊的巷道都使用綜合機械化設備儀器進行施工，使用的支護方法是高強度的螺紋鋼錨索和錨桿，礦井作業過程中，巷道中物料運輸和割煤工作同時實施。掘進巷道中的程序為先進行割煤前的準備工作，然后進行物料運輸和割煤工作，再進行相應的安全檢測，對一些不安全的圍巖進行臨時支護操作并布設錨桿等。
　　2 實現巷道快速掘進作業的影響因素分析
　　某礦井區域地質環境條件復雜，礦井瓦斯濃度高一直影響著礦井巷道掘進的速度，在礦井瓦斯調控到合理值之下時，結合對現場的探察測量并分析，可知巷道掘進速度受影響的因素有：
　　①在礦井巷道進行支護措施和采煤掘進技術步調不協調一致，致使機械設備和工人在井下作業工時較多，不能全面發揮綜合機械化掘進的所有優點;②在使用錨桿支護作業之前，準備工作和臨時支護工作花費了大量時間，而不同組交接工作時間短，致使有些工作交接時不到位;③在礦井巷道掘進施工中錨桿支護是用時最長的工序，其支護過程需要花費工人較長的時間。錨桿支護過程中影響其工作時長的因素主要有：
　　①在礦井中使用機械儀器設備進行巷道掘進工作時，巷道成型效果與預期設計的不符，在布置鉆孔位置時使用鉆機鉆孔時經常會發生鉆子跑偏的現象;②在巷道中進行布設巷幫錨桿和頂板錨桿時，這兩項工序不能同時作業，而且兩種工序作業時會產生相互影響，這樣使得布設錨桿的過程中消耗的時間過長;③每個工人對巷道掘進作業的熟練程度不同，處理突發事變的應變能力不同，因此在巷道工作人員布設錨桿時所用時間不同;④巷道兩幫的巷幫鉆桿長度超過實際長度，在兩邊巷幫同時進行鉆孔打眼操作會產生相互影響和重復安裝錨桿的現象，如果錨桿固定失敗，則需要進行補打眼工序，這樣重復工作勢必增加了工作時間。
　　3 巷道快速掘進方法分析
　　3.1 改進原有臨時支護方法
　　礦井巷道掘進快慢的影響因素之一是巷道掘進面的迎頭臨時支護系統，將原來的臨時支護改進為機載的臨時支護系統，系統的適用性增強了，巷道掘進速度提高了。經過比較分析，機載臨時支護使用型號ZLJ-10/21 的設備掘進效果更好，為了使該設備發揮更好的效果，將四個支撐盤保障能把巷道的頂板和底板很好的緊密絞接。如果巷道底板發生破碎的現象，應把優質鋼板支撐在前支撐系統的支撐盤上，這樣可以進行臨時性的支護。在巷道掘進作業中控頂距應在220mm到2000mm之間，應用機載臨時支護系統明顯地縮短了支護時間，與原方法相比，支護時間節省了約10分鐘。
　　3.2 人機操作支護方法
　　在礦井巷道掘進作業中使用人機交互式操作方法，在原來的施工方法上進行合理的合并優化操作，在掘進機操作時要預先設置下一段時間的生產工作，這樣能夠縮短掘進作業間隔的時間段，但不會改變原先設定的工作程序，保證巷道正常掘進作業的順利進行。使用人機交互式操作方法，巷道綜采作業面的生產時間縮短了將近30分鐘，掘進作業的工作效率明顯提高了將近五分之一。
　　3.3 改進永久支護方法
　　在巷道掘進作業中，錨桿支護工作時整個流程中消耗時間最長的工藝，直接影響巷道掘進的速度。根據錨桿支護工藝數據分析，比較不同布設片間的應力特征，確定了巷道布置錨桿間距為850mm*850mm，這樣布設錨桿能夠確保巷道頂板的穩定性，而且大量地縮減了錨桿的使用數量，減少了礦井巷道掘進支護的成本，較少了布設錨桿的消耗時間，提高了巷道掘進作業的速度。此外，改進巷道支護的相關參數，設定巷道錨桿支護過程，對工作人員進行作業的熟練程度進行專業的技能培訓，提高了巷道掘進速度，保證巷道作業效率。再者，對施工過程中的有些工序進行合并，增加同時間段的作業工藝，恰當配置工藝，減少支護時間，縮短了掘進工藝時間。
　　3.4 將工藝實施標準化處理
　　掘進的各道工藝都要有相應的標準化處理流程，并對掘進耗時進行科學分析，在制定標準化流程時要綜合考慮施工現場的情況、工作人員的心理和生理因素等情況，綜合分析并制定標準耗時計算公式。
　　煤礦礦井巷道掘進的速度在礦井開采生產中發揮著重要的作用，掘進速度提高了，工藝生產耗時縮減了，礦企生產成本減少了，整個煤礦企業的經濟效益提高了。