煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨

煤矿井下巷道掘锚一体化快速掘进技术探讨

孙忠志

国家能源集团雁宝能源集团第三煤矿 内蒙古呼伦贝尔市   021122

摘要：巷道为井下通风、行人以及运输等的通道，现阶段矿井普遍面临采掘接替紧张问题，提高巷道掘进效率对提升矿井煤炭综合开采效率具有显著促进意义。巷道涉及破煤炭、围岩支护、运输等环节，其中支护环节存在耗时长、工作量大以及自动化程度低等问题，实现支护、掘进同步平行可明显提升巷道掘进效率。掘锚一体机具备有掘进、支护效率高以及自动化程度高等优点，将掘锚一体机应用到井下巷道掘进中，可实现巷道快速掘进。

关键词：煤矿井下巷道；掘锚一体化；快速掘进技术

前言

掘锚一体机对掘进、支护、运输等环节实现了高效融合和无缝切换，大大提升了回采巷道的作业效率，为煤矿井下综掘工作面的智能化、少人化提供了装备基础。掘锚一体机在回采巷道的应用，极大地降低了劳动强度，同时解放了劳动力。分别完成的电动综合保护试验、同步行走控制实验、自动掘进控制试验结果，验证了该掘锚一体机的正确性和适用性。

1巷道掘锚一体化快速掘进技术优势

掘锚一体化快速掘进技术相对于其他技术有着较为明显的优势。第一，实现了掘进和支护的一体化，巷道临时支护和截割同步进行作业，截割整体稳定性较强。第二，掘进和锚固实现了平行，将截割落煤与巷道进行永久支护在同个设备中采取并行作业的方式完成。第三，实现了快速截割，在截割落煤时，本次选择使用的是伸缩滚筒，一次成巷的效果较好。整体成巷质量较高。第四，实现平行支护效果。选择使用空间多维度同步支护的方式，巷道所需的永久支护，通过空间中多个设备多个工位平行作业完成。第五，达到了连续进行运输的效果。在掘锚一体化快速掘进中，形成了多级连续运输的方式，保证可以达到连续掘进，同时后续进行的支护作业同步跟进。

2技术特征

结合本次巷道所处位置的地质条件，本次掘锚一体化快速掘进机组最大掘进高度为4.9m，最宽的掘进宽度为6m，可以实现沿顶掘进的能力。同时，通过借助前部机载钻壁、后钻、机载手持液压钻的方式，可以达到对巷道进行全面支护的效果。钻壁在旋转时，可以达到无死角转动，工作面锚索、锚杆孔和掘进工作面的探测钻孔，可以实现机械化施工。在机身的两侧有可以前后移动的滑移机构，本次滑移的距离超过了4m，确保在机组掘进的过程中不受任何影响。对于临时支护机构，本次选择使用支撑力超过20kN，形状为矩形且可以伸缩的临时支护方式，保证支护效果。

3影响快速掘进的主要因素及调整措施

3.1影响条件

3.1.1地质条件

对巷道进行掘进时，周边的环境对一体机产生较大的影响，采用掘锚一体机时只能适用于巷道周边地质不复杂的情况下进行。然而在实际操作时，掘锚一体机运转的过程中面对顶板裂开现象，且一体机首部和作业部位之间的位置较小，无法提前对顶板进行预解决。

3.1.2控顶距

在巷道掘进的过程中，控顶距值大小直接对其工作效率产生影响，站在安全施工的角度看，应该根据掘进情况确定控顶距。当控顶距设置的参数值不高时，例如采用“一掘一支”方式，则需要考虑到停掘的过程，在完成一个支护排距后需要停掘。能够确保在安全工作的条件下，小幅度的提高控顶距，大大加速巷道掘进。

3.1.3探巷环节

在进行煤矿巷道掘进时，一贯采用的理念是“有疑必探，先探后掘”，通常来说，探放水钻孔超前距有一定的限制，其值不能低于30m。由于在大同矿机中各区域的煤矿周围环境不同，因此采用的探巷装备也有所差别，投入技术多的探巷设备有效地探测距离长，探巷的次数少，所以在巷道掘进的过程中其受到的影响不大；然而，通常矿井使用的探巷钻机只能在较短距离的范围下进行探巷，而且探巷次数较多，对巷道掘进影响较大，延长掘进时间。

3.1.4巷道支护

在掘进环境下，巷道支护所耗费的时间占一半以上，较长的支护时间对巷道掘进的影响比较大，不能够短时间内进行高效掘进。为了能够达到高效掘进的目的，且在安全范围内，不断的对支护参数进行修改，减少工作环节。

3.2实现快速掘进的主要措施

1）采用顶板条件相对稳定巷道。为了保证掘锚一体机在过程的过程中能够有效地发挥巷道掘进性能，应该选择顶板条件简单的巷道进行，这样能够有效地减少巷道受力。2）设置合理的控顶距。根据不同巷道掘进的实际情况，确定相应的控顶距，可以采用“两掘一支”的方式进行，从而避免停机次数的增加，有效提高掘进速度。3）采用先进探巷技术。为了减小探掘交叉现象，采用先进的探巷技术，这样能够有效缩短掘进时间。4）优化支护设计。分析掘锚一体机在对煤巷道掘进中支护时，有效地修改并调整支护参数，采用增加锚杆间距的方式，减少支护时间，进一步提高掘进速度。

3.3应用情况

在具体应用的过程中，对掘锚一体机运行出现的问题进行修改，可以发现，同忻矿和矿巷道掘进的整体情况都有所改善，从以下方面能够说明：1）循环作业。采用掘锚一体机大大缩短了循环作业时长，当采用“两掘一支”的方式时，各个作业环节的时长都有所减小，其中割煤时间减小到15min，支护时间减小到40min，循环时间减小到55min。2）巷道成型。掘锚一体机对巷道掘进的效果好，其特有的全断而切割工作方式，与之前采用悬臂式的方式掘进巷道相比，掘进后巷道整体质量好，且效果显著。3）单进水平。使用掘锚一体机却无法达到预期的性能，分析研究得出由于受到周边地质条件的影响，然而相比于之前使用的掘进机，其性能还是有所提高，其日进尺增到了4m，最高能达到18m，单进水平相比过去增加0.5倍。

结束语

从本次施工的整体来看，不仅取得了较好的除尘效果，人员整体的安全性在高阻力支护的情况下，也取得了较好的保证，人工劳动强度也明显下降。对于巷道传统的掘进和支护工艺存在的局限较好突破，不仅取得了煤巷快速掘进的效果，整体的掘进效率也相对较高。

参考文献：

[1]朱科强，颜鹏博，成强飞.复杂条件下大断面煤巷掘锚一体快速掘进技术[J].内蒙古煤炭经济，2019（17）：58；61.

[2]李耀晖，李青安，解小春.基于掘锚一体机的巷道快速掘进技术[J].同煤科技，2019（4）：27-29.