摘要：煤巷快速掘进是一个复杂的系统工程，各个环节的安全高效快速都对掘进速度起着至关重要的作用，目前悬臂式掘进机配套锚杆钻机的掘进工艺机械化程度不高，速度不能发生质的飞跃，但是局部细节的改造可以起到显著效果。巷道断面设计、掘进机的局部改造、支护钻架、掘锚护一体机、临时支护挑架都是可以提高掘进速度的方式，科研人员应积极尝试新的想法、新的思路，为快速掘进事业开辟新的路径，任重而道远。
关键词：煤巷快速掘进；超前临时支护；研究
1煤巷快速掘进的影响因素
1.1煤层巷道的地质条件
对煤巷进行掘进的时候，巷道条件是对其产生影响的最大因素[1]。如若巷道岩层的硬度过高，便会造成其掘进作业难度更大，且在不断掘进当中会对器械产生比较大的磨损，进而对煤巷快速掘进的效率产生重要影响。除此之外，岩层的实际渗水情况与瓦斯等，都是巷道的实际地质条件。
1.2掘进设备的技术性能
掘进设备的技术性能是对掘进速度产生影响的主要原因，现阶段，我国的快速掘进设备和发达国家进行对比依然存在差距，这对快速掘进的速度产生巨大影响，特别是对于重型悬臂式掘进机的研究与开发上，我国依然缺少独立技术，这是当前我国掘进设备的不足所在。
1.3掘进支护的施工工艺
现阶段的煤巷快速掘进中，许多作业都是在支护工艺的基础上，进而对掘进机的效率产生了制约。现阶段，我国最为明显的问题主要是支护作业存在一定的滞后性，例如，对锚杆进行打眼的时候发生跑偏的现象，且对锚杆进行排列方面也是根据经验，造成支护速度没有办法跟上掘进作业的速度。
2快速岩巷掘进技术
2.1爆破技术
光爆锚喷支护技术是一种在国内矿山和地下工程中应用较多的一种岩巷掘进技术，此技术在应用的过程中对于巷道周边围岩的破坏较小，从而有效地增强了掘进的安全性。此外，在应用光爆锚喷支护技术的过程中由于提高了机械化程度而极大地降低了人工作业的劳动强度。光面爆破将使用严谨的爆破参数，在爆破作业时通过合理地设计光爆的参数和起爆的顺序从而使得爆破完成后的岩石壁面整齐光滑。煤矿井下作业面临着复杂的地质情况，尤其是巷道过断层，岩层将使得掘进机的截齿磨损率大幅提高，并且掘进速度慢。在这一情况下多采用爆破的方式来提高掘进的速度。在采用光爆锚喷支护技术时爆破参数的选取与设定需要遵循以下几方面的原则：1）起爆顺序。爆破的主次顺序应当结合井下施工的实际情况来进行确定，一般巷道掘进为掏槽眼，辅助眼，周边眼依次起爆。2）爆破参数，光爆锚喷支护技术中各参数的选取与设定中，由于各参数之间将会产生相互影响，应根据各参数的特性来考虑所应对的使用区域。同时各参数的确定需要经过详细的计算避免仅靠经验来进行选取确定。经验可以用于主要的辅助参考而不能用作主要的参数。以炮孔装药量参数设计为例，该参数的选取中需要合理的选取，避免参数过大或是过小，由于岩石硬度的不同在该参数的确定上需要根据岩石的硬度进行合理的设计选取。
2.2改善井下运输体系
在煤矿井下岩巷的快速掘进中需要积极做好井下运输体系的建设，用以提高岩石的排矸运输效率。传统的煤矿井下岩巷掘进技术中主要采用的是扒装机、绞车和电瓶车相结合的运输方式，上述这些运输工具效率较低且存在着较大的安全隐患。在现代岩巷掘进技术中井下煤炭输送主要以胶带运输机所构成的运输体系来加以实现。通过应用胶带运输机将使得运输效率与运输的安全性得到大幅的提升。
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2.3做好煤矿井下巷道支护
在进行煤矿井下岩巷的掘进作业中，为避免煤矿井下岩巷在挖掘作业中因围岩变形或是破碎而导致岩石掉落砸伤井下作业人员，需要在煤矿井下岩巷掘进的过程中及时进行支护。现今锚杆支护方式是应用于煤矿开采中的主要支护技术。锚杆支护其主要依靠的是锚入围岩内部的锚杆来改变岩巷周边围岩的受力，从而使得巷道周边的岩石更加紧凑、稳固，提高掘进作业的安全性，为煤矿井下岩巷的快速掘进打下良好的基础。锚杆支护技术与架棚支护技术相比在巷道支护中所使用的钢材、坑木等比较少，且在后期的维护和巷道的应力变化上都较少，能够极大地提高巷道掘进的安全性。
3临时支护技术
巷道掘进由掘进和支护2部分组成，掘进部分包括了截煤、装煤、运煤等，目前的掘进设备已经很好地涵盖了这几部分，掘进机技术发展一定程度上成熟。巷道支护分为永久支护和临时支护，永久支护为锚网索支护。矿压检测，矿压模拟，支护参数发展已很成熟，完全符合目前煤矿安全生产的需求。而超前临时支护技术发展不容乐观，尽管大量科研人员在此方面付出了很多努力，积极探寻解决超前临时支护的有效方法，但在实际的煤矿生产中收效甚微，各类临时支护装置已经大量存在市场，某些装置仅在部分矿区取得了成效，但对掘进速度的提高效果不良。以至于目前好多煤矿企业放弃临时支护仍旧空顶作业，存在安全隐患。
目前，超前临时支护主要有3种形式：①前探梁、带帽点柱临时支护；②机载临时支架支护；③自移式迈步支架支护。第1种支护形式属于简易临时支护，对于国内煤矿锚网索支护巷道一般采用带帽（或木板）加木点柱或液压单体柱，支撑在顶部下方作为临时支护。架棚支护一般采用前探梁作为超前临时支护，前探梁一般为工字钢或π梁或钢管，并用圆钢挂钩固定，每根前探梁悬挂点一般为3处，再用木楔楔实吃劲。这种简易的超前临时支护方式对顶板支撑力很小，顶板适应性也不好，支护面积小，工序均为手工操作，劳动强度大，费时费力，支护速度很慢导致顶板空顶时间长，对顶板初期位移抑制效果很小，容易发生冒顶片帮事故，安全性差，不能满足掘进机快速掘进的要求，加剧采掘失调的被动局面。
第2种为各种机载临时支架支护，以悬臂掘进机为平台，加设支架。机载支架虽然在支护速度上相对前探梁快，但还存在缺陷：①掘进机截割和移动时不能使用支护机构对顶板进行支护，顶板在掘进阶段还会出现空顶的时段；②机载支架护顶时，截割头和截割臂影响钻孔注锚杆作业，占据大量作业空间，对施工极为不便，导致支护时间加长；③护顶范围非常有限，对破碎顶板的支护效果微小；④对巷道片帮没有临时支护，容易发生片帮塌落，存在安全隐患，一定程度上影响掘进速度。
第3种为自移式迈步支架支护，自移式迈步支架虽然实现了液压系统自动移动前进，降低了人工劳动强度，实现了临时支护的机械自动化，也不影响巷道掘进的平行作业，在部分地质情况好的巷道取得了一定的效果，但是支架设计过于复杂，体型笨重庞大，巷道断面适应性不强。空间有限情况下自移不方便，有时成为影响掘进速度的重要障碍，对煤层起伏较大的巷道顶板适应性较差，发生局部冒落，支架移动困难。支架也没有设置护帮机构，对巷道两帮变形不能及时支护。这些都成为影响煤巷道快速掘进的潜在因素，一旦发生故障对掘进速度产生严重影响。
结束语
近年以来，随着能源结构与增长方式调整，煤炭产能严重过剩，煤炭经济运行形势日趋严峻，采掘失调、煤巷掘进速度偏低的突出问题愈加严重，矿井开采准备周期长，时间和经济成本高。为实现煤炭企业安全高效生产和低成本运行，因此，突破煤矿巷道快速掘进及超前临时支护技术成为关键性问题。
参考文献:
[1]冯泽伟,马小宁.煤巷快速掘进技术的探讨[J].内蒙古煤炭经济,2017(24):48+54.
[2]郑海鹏.关于掘进工作面临时支护方式的探讨[J].煤矿现代化,2017(06):188-190.
[3]焦稳锋.煤巷快速掘进技术研究[J].技术与市场,2017,24(12):178-179.
[4]马忠跃.岩巷快速掘进装备现状与发展趋势[J].矿业装备,2017(06):76-77.
论文作者:冯树刚
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
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