岩巷快速掘进工艺优化及应用分析

岩巷快速掘进工艺优化及应用分析

郭强

冀中能源集团东庞矿河北省邢台市054200

摘要：科技的进步，促进人们对煤矿需求的增多。在煤矿开采过程中，岩巷掘进具备十分重要的作用，且工期、施工量以及投资成本占据较大比重。当前我国煤炭开采的主要来源便是井下开采，且新建矿井煤炭掘进量占据整个工程总量的半数以上。煤矿集约化生产的技术瓶颈主要为岩巷掘进与支护工作，需要得到相关专家的深入研究，从而促进煤矿开采的高效化与高产化。本文就岩巷快速掘进影响因素分析及其优化展开探讨。

关键词：岩巷；快速掘进；影响因素；优化

一、岩巷快速掘进影响因素分析

1.1掘进设备水平

目前我国的煤矿巷道的掘进设备仍然处于一个较低的水平，掘进设备性能不理想，自动化和智能化水平不够高，在掘进和开采煤矿中机械化水平偏低。在西方发达国家中，对煤矿的掘进一般使用的都是高级的煤矿巷道掘进综掘机，在一些国家甚至把连续采煤机和掘锚机组合起来，煤矿巷道的掘进效率得到了大幅提升。与之相比，我国国产的掘进机工作性能和整体质量都比较差，在巷道掘进过程中，掘进机需要耗费大量的刀片，并且故障多发，严重降低了煤矿巷道的掘进速度。

1.2巷道掘进施工工艺

目前，我国整体的煤矿巷道掘进设备的水平都比较低，低质的掘进设备和工作性能给巷道施工工艺的创新造成了很大阻碍。在大部分煤矿的巷道掘进过程中，都花费了很多的时间来进行巷道支护，例如我国大部分的煤矿巷道掘进支护工作都用到了单机锚杆钻机，但安装锚杆需要大量的工作人员在现场进行安装，往往需要耗费较多的时间，给巷道的支护效率造成了影响。研究表明，我国巷道掘进施工中耗费时间最多的是巷道的支护工作，支护工作严重影响了掘进进程。煤矿企业要想提高巷道的掘进速度，就要提升煤矿巷道掘进作业和支护作业的连续性。

二、岩巷机掘掘进方案优化

在对岩巷进行掘进施工过程中，由于其涉及工序相对多，而且需要确保每一道工序均能够有序的开展。所以，要想确保岩巷掘进施工过程中能够有效改善掘进效率，便需要进一步的对掘进作业工艺加以优化改进。

2.1实行差异化支护

21212工作面底板岩巷采用断面直墙半圆拱13.3m2，由于底板抽放巷道的服务时间往往较短，采用冷拔丝编织网取代原来的钢网护帮顶，可以较好的控制局部岩块的松动和坠落，通过现场调查，L7-8岩层岩性好、整体性强，节理、裂隙不发育，而喷浆的加固和防风化作用一般，因此，本次试验21212工作面底板岩巷采用锚网支护，不再喷浆。锚杆间排距0.8m×1m，锚杆配合H型钢带支护上半部，沿灰岩掘进期间锚索隔排单根布置，在顶板破碎或泥岩中掘进时视顶板条件，增加锚索数量。

2.2岩巷截割作业的线路以及深度优化改进

在跟班写实之后，进一步的优化改进截割线路，由岩石硬度最大同时也极易出现较大块度岩石的巷道断面中部位置进行开槽，从上到下进行截割施工，直至岩巷的底板结构，再由中部从下到上进行截割施工，直至岩巷的顶板结构，这样便确保了截割作业过程中较大块度的岩石比例显著减少。为了更加有效的对岩巷成型加以控制，在两帮位置留置0.5m岩石。在中部截割作业完成之后，便依照设计的边线位置从下至上对所留置的岩石进行截割处理。依照现场试验结果，不同截割深度情况下相应的出渣效率，最终选择截割深度值为0.4m，显著的提升了出渣效率。

2.3快速掘进作业方式优化

21212工作面底板岩巷掘进劳动组织形式采用“三八”工作制，作业方式采用同巷同段和同巷分段平行作业。在掘进循环作业过程中制定优化措施如下：（1）根据工作面情况，提高岩巷平行作业水平。在岩性好的前提下，两帮锚杆可滞后耙斗装载机补打；锚索滞后迎头10m补打；耙斗装载机距迎头大于10m后，耙渣作业可与迎头作业同步进行。做到迎头打钻打锚索、耙渣、后面补锚杆同时作业。（2）加快各工序之间的衔接，提高单个工序施工速度。21212工作面底板岩巷巷道掘进断面13.3m2，要上够4~5部钻，加强职工间相互配合，提高施工熟练程度，缩短单个工序时间消耗。（3）缩短岩巷移耙斗装载机时间。每掘进30m前移耙斗装载机，并将耙斗装载机前移时间控制在2班。

2.4劳动组织优化改进

设置专门的岩巷掘进责任小组，明确不同部门、不同人员的分工，将责任落实到个人，并且对岩巷掘进作业提供大力的技术支持。（1）编制岩巷掘进掘进作业圆班正规循环图表，明确具体的施工流程以及工艺，并且确定“掘二锚二”的作业模式。（2）设置专门的机械设备维护与检修作业小组，专门负责掘进设备的维护、保养以及检修等工作。（3）充分的利用施工过程中四孔超前探时间，开展掘进设备的检修工作，最大限度争取掘进时间，并且保证掘进设备的性能优良。

三、岩巷炮掘方案优化措施

3.1优化打眼爆破工艺

为了提升矿岩的掘进效率，技术人员根据实际情况选择“中深孔不同阶微差斜眼掏槽”爆破法，设置65个炮眼，其中：掏槽眼6个，眼深1.8m；助掏眼11个，眼深1.8m；辅助眼13个，眼深1.8m；周边眼23个，眼深1.6m；底眼12个，眼深1.6m。一是完善打眼流程，提高技术人员的操作水准。21218底板岩巷宽为4.5米，技术人员在实际操作期间应结合煤矿开采情况打下部眼，并同时进行三部气腿式凿岩机作业，在打上部眼时同时运作两部气腿式凿岩机，最大程度的提升了打眼效率，缩短了打眼时间。二是优化爆破工艺，21218工作面岩层主要为砂质泥岩，技术人员改进原爆破方案，应用“中深孔不同阶微差斜眼掏槽”爆破法，使用1-5段毫秒延期电雷管，药卷用3级煤矿许用的水胶炸药，起爆器使用强力型发爆器，串联起爆。

3.2实行差异化支护

21218工作面底板岩巷采用断面直墙半圆拱13.1m2，由于底板岩巷的服务时间往往较短，采用冷拔丝编织网护帮顶，可以较好的控制局部岩块的松动和坠落，通过现场调查，L7-8岩层岩性好、整体性强，节理、裂隙不发育。因此，21218工作面底板岩巷采用锚网支护，锚杆间排距0.8m×1m，锚杆配合H型钢带支护上半部，在顶板破碎或泥岩中掘进时视顶板条件，增加锚杆数量。针对巷道沿L8底掘进，巷道围岩破碎淋水点较多，锚杆失效较多的问题，将巷道施工层位调整到沿L7灰或上半部沿L7灰施工，在L7灰中上部施工，在L7灰施工期间，避免了淋水影响，现场施工较简单，巷道支护容易。

四、岩巷技术未来的发展趋势

从现在的岩巷掘进现状来看，掘进技术主要以综掘法和钻爆法两种形式为主。在应用综掘法时，由于其没有较强的适应能力，并且设备较大，在进行应用时就必须要综合考虑各种地理因素，所以煤矿岩巷中这种方法的应用被很大程度地限制。在应用钻爆法时，在进行顶部施工时难度较大，并且安全度较低，且工作的效率不高，但是，其对于地理条件，场地等的要求较低，并且操作比较简单，当重要参数设定后可以进行挖掘工作。在对于巷道断面进行工作时，根据不同的断面情况需要利用锚索、支护锚杆或掘进程序进行调整，就能继续挖掘工作。因此，未来的应用主要会以钻爆法为主。事实上很多发达国家，钻爆法已经得到了很好的应用效果，成功的案例也充分说明钻爆法会是主流的应用。

结语：

结合东庞煤矿地质条件等因素，其在掘进期间适宜采用气腿式凿岩机+耙斗装载机+胶带输送机作业线掘进模式，且坚持正规的循环作业。优化后，21218底板岩巷掘进实现了每月100米的掘进效果。巷道顶板的开采条件较好时，可以少打锚杆，节省更多的支护时间，合理降低锚网支护密度，在简化施工流程的基础上节省了施工成本，为企业赢得了更多的经济与社会效益。

参考文献：

[1]黄庆显，韩金生.深部高应力软岩巷道围岩整体锚注技术研究[J].能源与环保，2018（05）.

[2]陈大广.掘锚一体化巷道支护参数分析与工序优化[J].煤矿安全，2017（10）.

[3]张洪鹏.岩巷快速掘进优化设计及应用[J].机械管理开发，2017，32（03）：48-49+52.