山东能源集团枣庄矿业集团有限责任公司田陈煤矿 山东枣庄 277100
摘要：岩巷掘进是煤矿生产的重要部分，岩巷掘进的好坏直接决定了煤矿的开采工艺及工作面布置，最终影响煤矿生产。为实现安全高效的岩巷掘进，本文从技术和非技术两方面分析了岩巷掘进的相关问题，总结近几年不同煤矿应用的岩巷快速掘进技术，最后分别从技术和非技术两方面提出岩巷掘进的发展方向。
关键词：岩巷；掘进工艺；发展
引言
煤炭产业作为我国的基础能源产业之一，是我国经济的支柱产业，其运行稳定关系到我国的经济建设大局和国家安定大局。当前，我国煤矿开采主要是井下作业的方式，换言之，巷道掘进作业对于我国煤矿开采至关重要。近年来，在煤机制造方面我国政府出台了系列的政策，在这些政策的支持之下，我国煤机科技创新取得了瞩目的成就，且技术产业化程度高，转化速度快，产学研一体化的良好结构逐步成型并日渐成熟。
1岩巷施工技术与装备概述
1.1支护技术
巷道支护技术的成熟与稳定关系到煤矿开采的安全与效率。与我国煤矿开采深度的不断增加相一致，我国煤矿井巷支护技术经历了一个不断发展的过程，无论是支护材料还是支护技术都发生了巨大的变化，从单一型发展到联合多强化型，从木材、混凝土发展到金属支架。进入二十世纪，岩巷支护技术取了许多突破，70年代光爆锚喷技术进入我们的视野，90年代“三小”（钻头、锚杆、药包）在媒体开采中得到了推广普及。整体上我国煤矿支护技术朝着价廉、高效、稳定、安全、操作简单的方向不断发展，为巷道掘进准备了良好的条件。
1.2岩巷掘进装备
新中国成立之后，受到我国的工业化、机械化工程深入推进的影响，我国煤矿行业特别是煤矿开采的机械化程度显著提高，截至2009年，我国国有重点煤矿的机械化程度已经高达85.5%。在机械化过程中必须要提及的就是巷道支护、凿岩、运输等方面的装备。凿岩设备从最初的手持式装备过渡到气腿式风动凿岩装备，再发展到液压（气动）凿岩装备。支护设备方面，锚杆钻眼从电动钻机发展为机载式液压钻机。此外，挖斗装岩机、仓式列车、梭式矿车也逐渐推广应用。最后，在借鉴引进发达国家技术与自主研发的基础上，全岩巷掘进机的发明与应用给我国煤矿岩道掘进的发展带来了新的动力。全岩巷掘进机主要分为以下两种：一是全断面掘进机，主要适用于隧道施工；二是重型悬臂式掘进机，一般应用在煤矿井下硬岩巷道环境中。
2岩巷掘进中存在的问题
2.1掘进机械化装备简陋
现有岩巷掘进作业分为两类，一类是高度的掘进机械化作业（全机械化），主要为破岩、装运、支护实现机械化的衔接，采用凿岩机与钻锚机高效导轨打眼，无轨快速装岩，实现快速掘进生产；一类是装运机械化，但喷浆、打眼等工序仍由人力完成，较全机械化作业。第二类掘进作业掘进效率低。目前，我国的掘进设备研发能力较低，特别是在液压元件、凿岩机、凿岩钻车等设备上，全机械化作业生产效率高，但投入高，在国内的生产中未被广泛使用，提高机械化装备水平刻不容缓。
2.2生产管理制度的不完善
掘进工作是煤矿生产的重要一环，完善的生产管理制度可实现不同工种的高度合作，增加默契程度，从而提高生产效率；反之，如果生产管理制度不完善，就会带来分工不明、工人积极性不高、推卸责任、出现矛盾的问题，导致掘进设备的不合理使用。
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2.3爆破技术水平低
我国的岩巷掘进爆破特点是巷道宽度小、自由面少，岩石所受夹制作用强，施工现场存在装药多、打眼少、放炮乱的问题，这也导致了巷道超挖、岩石破碎分散、炮眼利用率低、围岩松动厉害等问题，这些影响间接致使巷道掘进速度受限、巷道安全系数材料消耗及费用加大。
3岩巷掘进的发展方向
3.1技术方面
（1）建设掘进机实验室，加强掘进材料试验、截割理论及数值模拟研究，从理论层面上进行突破，做到理论与实践的结合。（2）研发新型的快速掘进成套设备及技术，多学习借鉴类似矿井的经验，因地制宜、充分依据本矿井实际情况布置相关工作。（3）应用人工智能监测技术，有效监测掘进过程，及时发现掘进设备存在的问题，保证设备高效运转。（4）提升岩巷掘进技术和装备水平需要全行业的共同努力，煤矿企业应与高校、科研单位开展广泛合作，互相交流学术成果，推动岩巷掘进技术的发展。（5）应用立井煤矿全断面硬岩掘进机（盾构机）。2015年初，一条重达350t、长70m的TBM作业线在淮南矿业集团张集煤矿投入实验应用。2015年3月12日，TBM作业线在该矿1413A高抽巷安全完成贯通，用时52d，累计进尺700m。试验取得圆满成功。打破了淮南矿区硬岩单进最高纪录，实现了传统岩巷掘进技术和装备的历史性突破。
3.2工艺发展
我国煤矿开采环境复杂化程度不断加深，煤矿开采不确定要素增多，开采难度增大，这都使给当前的巷道掘进技术提出了挑战。为应对这些挑战，必须要改进工艺，提高巷道适应性。根据实践中的一些经验，我们认为未来的矿井巷道掘进工艺应该重视以下几个方面。（1）岩巷向煤巷发展。岩巷向煤巷的发展主要有两个动力，这一转化是煤矿设计不断优化的结果，也是经济效益的必然选择。（2）煤层顶板巷道或全煤巷道。以往的岩石顶板煤巷逐渐变少，沿煤层底板掘进的方式逐渐成为主流。特别是应对厚煤层和中厚煤层，沿顶巷道和全煤巷道将成为主流的方式。（3）拱形断面向矩形断面发展。虽然传统的巷道拱形断面在一定程度上可以优化巷道受力状态，但这种结构要求掘进设备要求高，效率较低，还可能会破坏顶板。（4）小断面向大断面发展。以往的小断面不利于矿井挖掘机械化与自动化的发展，逐渐变为大断面。（5）单巷布置向多巷布置发展。以往的单巷布置抵抗风险的能力较低，不利于挖掘安全，也不利于系统功能的扩展。（6）被动支护向主动支护发展。以往的被动支护主要是指木支架、金属支架等，这些支护结构只有在发生围岩变形时才能发挥作用。而锚杆、梁网的主动支护结构能够加强支护体和围岩的一体化，支护效果更优。
3.3重型煤矿巷道掘进机
重型的煤矿巷道掘进机对于我国来说一直是一个困境般的存在，从过去的单纯引进，到引进后的详细研究和实践探索，再到现阶段的自主创新，我国在煤炭开采巷道掘进方面的大型机械研发程度已经取得了一定的进展。这也是综掘法实践取得的有效成果之一。当前已经实现国产化的EBJ-120tp型巷道掘进机已经具备完全自主知识产权，并且能够在煤矿的巷道掘进中充分的发挥其安全、稳定的性能。在很长一段时期内，重型的煤矿巷道掘进设备一直是我国煤矿掘进技术发展的主要限制因素。而伴随多年来我国科技实力的快速发展，现在的机械自动化领域技术已经运用在煤矿巷道掘进当中。大型掘进设备的零部件制造和核心技术都已经实现国产化，使其使用寿命和使用效率都得到了一定保证
结语
为了获得更加高效的煤矿开采效率和更好的煤矿资源质量，对于煤矿企业在煤矿开采过程中所使用的掘进技术，要有针对性的进行加强和优化，努力构建完善的煤矿掘进和支护体系。由于煤矿开采的工作量会直接影响到煤矿掘进的工作强度，为了有效保证掘进技术和工作量之间的平衡，需要煤矿企业格外关注这两点之间存在的矛盾，建立平衡的质量、效率间的关系。对于煤矿巷道掘进技术，不断进行探索和研究，加大创新力度，使煤炭开采掘进技术时刻保持足够的先进行，使其在实际的开采作业当中发挥出优秀的专业技能水平，并通过其他一些高性能的切割技术和相关切割设备的提高和研发，多方面的保障煤矿巷道掘进技术的可持续发展。
参考文献：
[1]洪峰.刍议煤矿岩巷安全高效掘进技术[J].科技展望，2016，26（36）：134.
[2]苏永红.煤矿岩巷快速掘进技术[J].科技经济导刊，2017（14）：103.
论文作者:王崇富
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/3
标签：煤矿论文; 巷道论文; 技术论文; 我国论文; 作业论文; 断面论文; 装备论文; 《建筑模拟》2019年第2期论文;