煤矿掘进新技术新工艺讨论
第一章浅谈矿井掘进影响因素
巷道掘进是一个系统工程，影响因素较多，该系统中包含人（施工者和管理者）、技术装备、生产技术以及管理、安全、技术革新的影响等诸多因素所构成的综合复杂体系。现将其归纳以下三个主要方面：（1）人的因素（施工人员的基本素质和管理组织形式）；（2）施工机械设备及生产技术因素；（3）施工工作地点安全因素（即环境因素）。三者之间如“木桶理论”一样，任何一个环节的欠缺都会影响到整个掘进施工的进度。下面就制约巷道快速掘进诸因素探讨分析：
1．人的因素
1.1施工人员的素质培养
一项工程如果没有人的参与，其永远不可能实现。无论是全自动机械化作业还是全人工原始施工，施工人员是关键因素，在施工过程中起积极能动作用，超过其他任何因素，其具体包括以下两点：
（1）劳动者的素质
劳动者的素质主要包括受教育程度、技术熟练程度、劳动者的生产积极性、安全教育等几个方面。影响地下矿山井巷掘进的因素很多，比如操作人员没有按照规程作业，操作人员文化水平比较低，对生产工艺不熟悉，对生产设备的性能了解不够，操作不熟练等等。因此，在施工前和劳动过程中，加大对工人的技能培训尤为重要，劳动者的劳动技能获得改善，可极大提高工作效率。
在新工艺施工前，要对职工进行技术培训，使工人尽快掌握每一道工序及要求，这样才能保证此施工工艺顺利进行。
在掘进施工中，在人员配备上做到工种齐全、分工明确、密切配合，各工程衔接紧密，有效地利用工时，提高工效、提高工人素质，培养出尽可能多的多面手，只有这样才能使其掘进效率保持较高的水平。
（2）管理者的能力
管理者，特别是基层直接管理者的技术水平、组织能力、管理能力、培训能力等方面在施工组织中尤为重要。施工过程中，作业规程编制及技术交底质量差，对生产的指导性不强；安全规程不完善，现场管理不到位或制定的管理制度未认真贯彻；技术人员业务素质低，巷道掘进设计不合理，生产工艺不完善，支护设计不合理等都会给生产造成隐患，从而影响施工的顺利进行。
1.2管理组织形式
（1）基本管理制度
健全和坚持以岗位责任制为中心的各项管理制度，是施工技术措施、施工设备和施工组织得以顺利实施的保证，是加快施工速度、降低生产成本、保证施工质量和安全的基础。
（2）合理的施工方法
对于巷道掘进，采取一次性开挖成型或多次开挖成型方式，根据围岩情况进行超前支护或初期支护，必要地段加强支护，以保证安全。
在支护过程中，改善施工艺，如采用湿喷工艺、发挥围岩自承能力的锚杆支护等，既减少工人劳动强度，又改善施工环境。
（3）科学的施工组织
科学地施工组织要求作到以下几点：
①、确定每个工序作业时间和循环时间，尽量压缩关键线路上关键工序外时间；
②、多工序平行作业；
③、编制合理高效的循环图表，优化劳动组织；
④、合理选择施工作业方式和循环方式；
⑤、确定循环合理的循环进尺。
2．施工机械设备及生产技术因素
2.1机械设备
钻眼、爆破与装运，机掘、二运、带式输送机是巷道施工中主要工序，而钻眼与装运设备的合理选择及使用将直接决定巷道掘进速度。
（1）改进光爆技术，加强巷道成形
当前巷道掘进普遍使用的仍是气腿凿岩机（如7655型、YT-28型、YTP26型等），由于气腿凿岩机输出功率小，钻速低，所钻炮孔深度浅，要想提高工作面钻孔速度，就得多机作业，但掘进工效仍无法提高。如由于巷道成形欠佳造成网、喷质量差，锚杆安装质量不好等，对于围岩较差地段不但会存在安全隐患
采用合理的掘进破岩、装岩和支护技术，科学管理施工的各个工序，使每个工序用时最少，各个工序间转换顺畅，使巷道施工技术和组织管理水平都能够良好发挥。
- 快速掘进所用的破岩方式―机掘为主。
对现有施工工艺我们应科学改进，为更好的综合利用施工建设时间开展掘进作业，在遵循煤矿掘进生产安全规程基础上我们可应用多工序交叉并行施工作业模式，确保支护与掘进的平行开展，装岩、凿岩的平行作业，出矸与工作面打眼、撤工具与装药、清理现场与工作面倒矸、在工作面临时铺设轨道与钻下部眼、装岩与打锚杆的平行施工，依据施工技术、施工设备与管理水平展开各工序作业施工时间、潜在能力的准确测定及预留计算，合理选择循环实践方式。在前面进行掘进、在后面进行支护作业，对各项施工工作进行合理安排，提升施工进度及施工效率，集中掘进力量前进，进而显著提升煤矿巷道施工建设综合速度。当前世界范围内开采煤矿主要国家、地域均采用了连续型采煤机械，辅助掘锚机组开展煤矿巷道高效掘进生产施工，该类组合掘进模式在大断面掘进煤矿生产中具有效率高、速度快、低劳动强度、高安全性等综合优势，因此我国煤矿巷道开采掘进施工中也应逐步朝着该方向努力发展。
（2）合理选择锚杆，提高安装质量
锚杆是否发挥作用，最关键是选型是否正确及安装规范与否。不同围岩需选用合理的锚杆，如砂浆锚杆、树脂锚杆、中空注浆锚杆及预应力锚索、对穿顶应力锚索等。锚杆安装角度、锚垫板是否贴紧岩面及注浆是否饱满，都将直接影响锚固质量。
巷道支护参数的科学选择和锚杆（索）安装工艺革新是提高巷道掘进速度的关键，是提高掘进单进的主要环节，也是降低掘进成本、提高工效的重要手段。
3．施工地点安全（环境因素）
（1）自然因素
地下突水、瓦斯、高地温及高压力围岩变形等自然灾害将直接危害巷道施工安全，其在施工中可借助相关设备（如地质雷达、红外线设备等）进行监测，采取必要措施达到安全条件，但其势必影响施工进度。
（2）人为因素
平巷掘进，基本为独头施工，掌子面空间狭小，人员、机械较多，空气质量差，特别是钻眼和出碴时。对此必须加强通风，保证空气质量及能见度，减少安全隐患。
人在施工中的随意性，是最不安全因素。在保证个人施工能力及操作规范性同时，安排合理工作时间、保持施工人员的良好施工状态，也是安全施工必备条件。
我国平巷掘进发展方向，作为科研项目，重点研究全断面掘进机、掘锚一体机，因为其势必将成为主流的破岩设备。
第二章巷道快速掘进技术
1、影响掘进速度的5因素
（1）岩层性质及地质条件；
（2）各个施工工序；（破、装、运、支、通、排、 辅助运输、铺轨、敷设管缆）
（3）掘进的施工组织；
（4）掘进队伍素质以及管理水平；
（5）掘进（支护）设备的配置与配套。
2、煤巷掘进机掘进作业线选择
优先选择：煤巷综掘机为主的机械化作业线，煤巷综掘机―胶带转载机―胶带输送机
- 作业线带式输送机，生产力大，基本满足掘进机快速掘进的要求。
- 主要工艺过程：
- （1）掘进机破岩、装岩，胶带转载机转载，胶带运输机运输；
- （2）掘进机连续掘进一段距离后停机à支护，胶带输送机延长。
- （3）适用：长距离巷道，一般运距大于600m。
- （4）辅助运输：下皮带带料，输送带具有辅助运输的功能。
我矿掘进作业线：EBZ200型掘进机+ 80型转载机+ DSJ-80型带式输送机+SGW-40T型刮板输送机，断面（3.0m高*4.5m宽）的煤巷，创造月进度220m（生产日25天，受影响较多），向月进度300m进军。
3、掘进机机械化作业线施工实例
- 新建矿综掘一队承担3煤3201运输顺槽平巷开拓掘进任务。
- 煤层厚度：5.0m，倾角<7°，结构复杂。
- 顶板：砂质泥岩，8米厚，f<4；底板：粉砂和砂质页岩。
- 巷道长度>700m
- 矩形（3.0m高*4.5m宽），
- 支护：锚杆支护（顶部金属锚杆，帮：玻璃钢+金属锚杆）
4、煤巷采掘锚一体化作业线快速掘进
- 作业线通过将连续采煤机与锚杆机两者合一，在连续采煤机上装锚杆机。用一台设备完成巷道掘进的落、装煤及锚杆打眼与安装，形成采掘锚一体化快速掘进成巷技术。
- 采掘锚机的代表：掘锚机组
- 配套设备：胶带转载机+胶带输送机
- 特点：单巷掘进、双巷掘进均可。
- 施工过程：割煤+临时支护+钻眼à割煤+安装锚杆+收回
- 掘锚一体机就是在悬臂掘进机上安装锚杆钻安装置，使得掘进机掘进与支护安装协调配合，达到快速掘进的目的。图下图所示为两种掘锚机组。
- 工作原理：机组截割头上下摆动切割煤岩，装运机构将破落的煤岩运至后配套运输设备，机载除尘装置排除粉尘。同时，机载锚杆钻机液压顶固于顶板，进行钻孔、安装锚杆作业，一排锚杆安装完毕，机组向前移动一定距离，进行下一循环作业。
- 优点：掘锚机生产循环进度小，空顶比连采掘进小，能够及时支护，做到生产短掘短支，巷道顶板受采动影响较小，有利于复合的管理；自身滚筒截割转速慢，规格固定，巷道掘进一次成型，掘进工程质量容易管理，文明生产比较好管理；掘锚机可以自身同时完成顶锚、锚索、帮锚的永久支护，履带对底板破坏程度小，安全系数大；掘锚机与跨骑皮带、连运头车配套生产，减小了梭车运行的安全隐患；掘锚机支护及时，且机器打锚索，减少劳动强度；生产掘进工序比连采简单，无须频繁调机，可以减少劳动人员数量；机器容易操作并使用，工作面文明生产容易管理。
第一章巷道快速支护技术
锚杆支护技术是煤矿支护改革的发展方向，是煤矿继综合机械化采煤技术后又一重大推广技术。在煤矿巷道掘进工作中，快速支护施工工艺已成为提高巷道支护效果、实现快速掘进的关键。然而，锚杆支护作为一种有效的采准巷道支护方式，由于对巷道围岩强度的强化作用，可显著提高围岩的稳定性，加之具有支护成本较低、成巷速度快、劳动强度减轻、提高巷道断面利用率、简化回采面端头维护工艺、明显改善作业环境和安全生产条件等优点，可提高矿井的经济效益，因而成为煤矿企业矿井巷道的一种主要支护形式，代表了煤矿巷道支护技术的主要发展方向。
1、优化巷道支护参数
现场监测非常关键，监测取得的数据是作为二次修改设计的依据，修改设计后再应用于实践。只有经过不断地改进支护设计，才能使锚杆支护更为经济、合理。在选定设计方法之后，还要根据不同的顶板岩性及地质构造特点，优化设计参数，为快速掘进提供技术依据。
根据我矿多年的井下条件和数据分析，可统一生产规格型号的锚杆（索）直径和长度，减少原材料供应不足的情况。
2、开发锚杆（索）支护新机具
结合我矿可推广使用液压锚杆钻机：MYT系列液压锚杆钻机适用于顶板硬度≤f12的各种煤巷、半煤岩巷、岩巷的顶板锚护作业，作业时配合B19/B22六方钻杆、钻头及锚杆（索）搅拌器完成顶板锚护作业，是集钻孔、搅拌、安装于一身的液压锚护工具。 钻机备有专用液压泵站，也可与掘进机、扒渣机以及凿岩钻车配套使用。
风动扳手具有安全防爆、扭矩调节范围大、重量轻、体积小、效率高、结构简单、维修方便等特点。能够满足煤矿井下气压波动大条件下的使用要求，可用于玻璃钢锚杆和锚杆支架螺母的旋紧与拆卸、树脂锚杆的搅拌，保证了玻璃钢锚杆和锚杆支架的使用性能，提高支护质量。
今后发展中采用掘锚联合机组，实现“掘支锚一体化”平行作业，将是加快煤巷锚杆支护单进速度的必要手段。
3、加快新型支护材料使用
扭矩螺母 ：主要有阻尼式、销钉式、压片式，扭矩从30～150N・m不等，可实现搅拌树脂锚固剂、安装锚杆、拧紧螺母的一体化，减少了锚杆安装时间。目前扭矩螺母在多数先进产能和国有企业得到推广应用。
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