关键词：煤矿巷道；掘进速度；支护
引言
煤炭隶属于我国能源体系中不可或缺的资源，其对我国经济社会发展有着非常重要的影响。我国科学技术的快速发展，经济的不断提高，各行各业中对于煤炭的需要也逐渐增加。虽然我国具有比较大的煤炭资源储量，但是仅有一部分资源可以进行露天开采。我国大部分煤炭资源埋藏比较深，需要进行地下开采，这样一来就对煤矿井下开采提出了较高的要求。因此，提高煤矿的巷道快速掘进的工作效率是提高煤矿资源的开采，提高煤炭资源安全生产的重要环节。
1 煤矿巷道主要掘进方法
1.1 综合机械化掘进
综合机械化掘进方法在国内煤矿巷道快速掘进领域中有较广泛应用，该种掘进方法在应用过程中体现出操作流程较繁杂、涉及到的设备设施类型与数目多样等特征，常用的机械设备有悬臂式掘进机、输送机以及相关供电设备等，在对掘进作业中常用设备设施性能进行综合分析后，认为悬臂式掘进机是影响煤矿巷道掘进作业质量的直接因素，其性能优劣影响掘进作业效率的主要因素。
1.2 掘锚一体化的掘进方式
掘锚一体化的掘进方式，是目前来说工作效率相对比较高的一种掘进设备，是在锚杆进行支护作用的基础上进行建立的，能够将掘进的施工和对巷道进行的支护工作更好的联系起来，不仅能够更好的提高煤矿巷道掘进的工作速度，而且还能够提高整体煤矿资源开采技术的发展。
1.3 连续采煤机与独立锚杆配套掘进技术
在煤矿巷道掘进作业进程中，采煤机发挥的作用是不可忽视的，支护依靠锚杆钻车完成，两者交替应用于施工巷道中，采煤机持续运转并在转向下一个巷道时锚杆钻车进入巷道进行支护操作。该技术应用的通常是巷道，需数次调整采煤机运行参数，巷道多投入的成本较高，检修过程繁琐且要耗用大量资金。在我国煤矿行业中，广泛应用的是悬臂式掘进机联合人工锚杆钻机掘进技术，该类掘进技术是在掘进作业完成以后，应用手工操作形式把单体锚杆钻机移动至下一个巷道内，当该项工作应用不足时难以实现对掘进与支护施工作业的同步进行，且锚固技术实施过程中会耗用大量时间，拖延了成巷时间。
2 影响煤矿巷道掘进速度的因素
2.1 地质构造因素
煤矿巷道所处的地质环境是影响掘进工作的主要客观因素。例如围岩节理、煤岩硬度、顶底板的稳定性以及涌水量标准等，这些地质构造问题很大程度上决定着巷道掘进工作的安全性和可靠性。在进行煤矿巷道掘进过程中，如果遇到比较硬的煤岩时，不仅可以提高井下支护工作效率，而且还可以有效提高掘进机的掘进效率。反之，如果煤矿岩石结构比较复杂时，将会对煤矿井下支护工作带来一定的影响，严重的话会出现塌落或者是冒顶的情况，不仅会影响到煤矿巷道的掘进效率，也给煤矿的开采安全带来了一定的隐患。而对地质条件比较复杂的地形进行的煤矿资源的开采工作中，会容易产生一定的瓦斯，对煤炭资源的开采工作造成一定的安全影响。想要更好的提高煤矿资源生产工作效率，就要对产生的瓦斯进行浓度的稀释工作，这对煤炭资源的开采来说既增加了施工成本，也对巷道的掘进速度造成一定的影响。
2.2 掘进设备设施滞后性显著
虽然在科学技术的引导下，我国煤炭企业最近几年中，给予煤矿掘进设备设施建设一定重视，推进其升级换代进程。但我国煤矿掘进设备性能、质量和发达国家相比较，差距不是一星半点的，且掘进设备在生产作业中也易诱发多种故障，一方面对煤矿快速掘进实现过程形成阻碍，另一方面也限制煤矿企业获得经济效益。
2.3 施工管理方面的不足
我国的煤矿巷道掘进速度也会受到电力供应不足的影响，为了缓解电力供应不足对煤矿巷道掘进所产生的不利影响，大多数煤矿企业会由于受到经济利益的影响而未完全按照预期方案进行施工，影响了煤矿开采的可持续发展。同时，在煤矿过度开发过程中，对员工来说也会造成影响，没能够让员工得到劳逸结合。也正是因为煤矿生产企业这种过度的生产和开采，会造成一定的管理工作人员的流失，所以也就不能更好的对施工的过程进行管理和规划，不能够让员工在实际的工作中的安全得到保证，对编制的规划工作也没有重视起来。在进行过度生产的过程中，就会对煤矿资源的后续开采工作进行制定的计划造成影响，给煤矿的开采带来了一定的安全隐患。因此，在施工方面的管理工作也会对煤矿的施工产生一定的影响，进而阻碍煤矿巷道掘进工作的进行。
2.4 人员素质偏低
人始终是各种活动中最活跃的因素，在煤矿巷道掘进作业期间，其对掘进速率、质量与安全性均形成不同程度的影响，也就是人员素质在煤矿巷道掘进作业中发挥关键作用。具体在如下几方面有所体现：①对于参与掘进作业的工作人员，其受教育程度、参与施工作业的主观能动性、责任心与专业素质等因素，均与煤矿巷道掘进作业效率密切相关。而当下，国内参与煤矿巷道掘进作业的人员综合素质偏低，实践经验不足，无专业理论知识体系的支撑，且工程施工单位未重视人员职责素养与业务水平的培养，最终会在煤矿巷道掘进作业中诱发各种质量问题。②管理者的管理能力、监督能力与业务素养，也会对煤矿巷道掘进效率形成一定影响。很多管理者尚未树立质量管理意识，责任心不足，造成未能严格执行掘进作业管理体制，管理方法陈旧、老套并缺乏全面性，就会增加煤矿巷道掘进作业中安全事故发生的风险率，使煤矿企业承受不必要的经济损失。
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3 提升煤矿巷道快速掘进效率的对策
3.1 引入爆破以及探测工艺
为了确保煤矿巷道掘进工作的顺利进行，首先要做的就是对煤矿中的各个方面进行了解以及分析。使用先进的煤矿矿井探测的仪器对矿井井下的地质情况进行更好的了解，才能够更好的制定相关工作方案，并对煤矿巷道掘进工作流程给予科学、合理的规划，这也就能更好更高效的进行煤矿巷道的掘进施工。而同时，对煤岩的深孔爆破技术也要进行分析和研究，按照探测出来的实际地质情况来进行装药结构的选择，对爆破的参数进行科学的制定。也就能够更好的保证煤矿巷道进行掘进的深度，进而能够让井下的工作能够高效的进行。在进行煤岩爆破的时候，一定要对其进行实地的考察，合理设置炮眼深度，并借助中深孔爆破手段来有效提高掘进进尺和岩石总量，这样不仅可以降低施工辅助时间，而且还可以提高煤矿巷道掘进效率。
3.2 积极应用高端技术设备
在煤矿巷道掘进施工过程中，我国煤矿企业应有选择性的引进国外高端技术设备，在其协助下提高煤矿巷道现实的掘进效率。企业还可以当下工艺技术为基础，严格遵照煤矿安全生产程序与规章体制，提升对施工建设时间的有效利用率，构建交叉多工序同步施工作业模式。明确不同施工工序间的相关性，尽量保证掘进与支护作业的同步进行，进而全面提升煤矿巷道的掘进效率。当下，我国煤矿企业经常应用的大型连续性机械采煤设备，该种设备设施在大断面煤层开采作业中体现出良好适用性，一方面能提升开采速度、降低煤矿矿工作业强度，利益方面也有益于促进煤矿生产作业的安全性。例如，EBZ318H掘进机某县斜沟煤矿施工期间，经现场勘测，断面面积为17.1m2,断面（宽×高）：4.5×3.8m2。岩质岩性为粗砂岩，岩石节理发育良好，支护与运输设施以U型钢、皮带机为主，进尺深度为152m，最高日进尺7m。在煤矿开采作业中，若单独应用采掘机或锚杆钻机，均难以迎合快速掘进的现实需求，掘锚一体化技术的研发，是减缩高产高效生产目标实现周期的有效方法之一。连续采煤机若能和锚杆支护联合应用，能进一步提升掘进作业效率，故而在明确矿井条件的基础上，可尝试应用推动连续采煤机。
3.3 优化支护工艺和方法
煤矿巷道快速掘进技术是一项综合性、系统性的施工技术，其速度与掘进设备密切相关以外，还与施工工艺、支护方式有关。随着深部煤炭资源的开采，其巷道掘进、支护日趋复杂。相比浅部煤矿巷道的支护，在深部围岩变形较大，采用“锚—网—索”支护方式，存在支护工序时间长、掘进效率低等问题。在掘进过程中，有效协调掘进与支护的关系，并且实时测量、记录相应的掘进数据，并与设计数据进行校验，对于提升煤矿巷道掘进的整体质量与效率尤为重要。针对快速掘进过程中，容易出现的片帮问题，可以采用短掘短支的方法；同时也可以有效缩短空顶时间，增加掘进施工安全性。
3.4 加强矿井施工管理
为推动煤矿巷道掘进过程，加强对该种施工工序管理具有很大必要性，应规定相关人员严格依照有关规定进行掘进，加强对掘进过程安全性与高效性的管理，建设健全施工管理体制。加大对施工过程的监管力度，减少或规避施工操作失误，以保证工程施工质量安全性。同时，要加强对掘进设备设施的管理、检修与养护，保证机械设备能在较长时间内维持良好作业。加强掘进施工过程的管理，能保证及时发现与处理各类安全隐患，促进各类设备设施能在煤矿巷道的掘进期间安全、高效运转，进而提升掘进效率。例如，在运输机道中的电气设备安装工序结束后，若行人侧间隙＜0.7m时，则需另外开设壁龛，将电气设备安装壁龛内，控制壁龛深度为0.7～1.0m，结合设备台数设定长度。壁龛内的设备要上台上架，两件以上小型电器要集中上板。同时也要结合工况建设严谨的设备管理体制，例如电瓶车包机人员负责定期检查电瓶的液面高度、比重及蒸发等指标，及时添加密度为1.26±0.01g/cm3的电解液或纯水，不可应用井下水将其取而代之。电瓶车严禁过放电使用，单只铅酸蓄电池的电压≥1.75V。
3.5 加强施工组织管理
对于煤矿巷道快速掘进工作而言，尽管质量和效率很重要，但是安全才是第一位，要在确保安全的前提下，提高快速掘进的施工效率和质量。巷道安全高效掘进施工，贯穿矿井巷道施工组织设计、施工的全过程。巷道掘进之前，严格按照煤矿安全规程要求，组织专家进行可行性论证。组织相关人员进行有效的地质勘查，对可能出现的安全隐患，提前制定有效的防范措施，优化施工工艺，实现多工序交叉平行作业，提高巷道掘进施工效率。参照巷道快速施工采用的施工设备、施工技术和管理人员的水平，对各工序的时间进行核算分析。进一步优化管理方法，培养科学化的管理人才，监督落实巷道快速掘进各项规划内容，严把质量关。对于巷道掘进设备要严格按照厂家要求、并结合实际使用情况，及时进行维护，并做详细记录，实时掌握掘进装备的状态，避免高故障率对掘进效率的影响。煤矿巷道快速掘进的设备，仍然需要工作人员来进行操作，企业对于新引进的设备的使用和维护方面，应当定期组织工作人员接受培训、考核，提高专业技能，降低事故发生的概率，有效提高掘进速度。
3.6 科学规划巷道布局
在煤矿快速掘进过程中，应科学规划运输巷与回风巷，应全面分析地压对矿井掘进效率形成的各类影响，尽量不要在采空区两翼等压力集中区中设置回风巷和运输巷。在对采空区规划过程中，应尽量将其安设在和采空区相距约5m处，且和其两翼相距10～15m处的上下两巷。在设计掘进巷道时，应给予断层问题一定重视，巷道应与断层两者最适间距为8～15mm。在掘进具体操作时，每向前推进30m，均要探明是否存在断层，保证煤矿掘进施工作业全过程的安全性。
结束语
煤矿巷道的快速掘进，对井下煤炭资源高效开采具有重要意义。直接影响到采煤工作面的衔接以及矿井安全高效生产。从自然因素如矿井的地质、生产条件、设备因素以及人为因素等角度，对影响煤矿巷道掘进的因素进行了分析。根据分析结果，可以从引进先进技术设备、优化支护工艺和方法、加强施工组织管理方面提高巷道掘进速度。学习借鉴先进技术的同时，加快鼓励自主产权满足掘进、支护装备的研发。在提高掘进效率的同时，降低成本。
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论文作者:周建立
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：巷道论文; 煤矿论文; 作业论文; 设备论文; 快速论文; 效率论文; 高效论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;