探讨开拓巷道掘进速度的影响因素及对策

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  摘 要:新时期下,机械设备的自动化水平不断提高,煤矿建设中引入了大量的综合机械化掘进技术,涉及掘进机、输送机、转载机等多种机械的综合性配套技术。在煤巷的建设中,结合运煤、巷道支护、定向测量、供水供电、掘进、除尘等配套设备,共同组成了一套完善的巷道掘进系统,具有高效、安全、高产等技术优势。为了进一步加快巷道的掘进速度,本文首先分析了对掘进速度产生影响的因素,继而提出相应的解决方案。
  关键词:巷道;掘进速度;影响因素;对策
  煤炭资源是我国重要的能源组成部分,煤炭资源的供应速度对社会各行各业的发展、人们的日常生活与工作息息相关,社会经济发展速度越快,对煤炭资源的需求量就越大。尽管我国是煤炭资源大国,但煤炭资源因为埋在地下,所以不适合露天开采。在煤炭资源的开采工作中,巷道掘进是一项重要技术,掘进的速度与机械化水平对煤炭资源的开采速度、作业的安全性产生直接影响。分析这些重要的影响因素,并制定有效的对策规避这些影响因素,对于我国煤炭资源的开采工作具有重要意义。
  一、对巷道掘进速度产生影响的因素分析
  (一)地层结构
  因为开采煤炭资源是一项地下作业,所以地层结构对于巷道掘进速度影响巨大,地层结构主要指的是围岩的褶皱构造、岩理特点、煤岩的发育情况、硬度、涌水量标准、底板的稳定性等。如果地质条件良好,那么巷道的掘进效率就会很高。但大部分情况下,岩层结构都是非常复杂的,会严重阻碍掘进速度。比如,在煤岩硬度较强的地层作业时,需要做好临时性的支护措施,以保证掘进的安全性,当作业完成后,再采取永久性的支护。然而,如果岩层出现褶皱和断层,煤层厚度就会有所变化,作业过程中一旦遇到坍塌或者冒顶等突发事件,很可能造成不可挽回的严重后果。
  (二)掘进设备
  用于巷道掘进的技术工艺主要包括两种类型:一种是炮掘;另一种是机掘。近年来,我国对煤炭开采的力度不断提高,很多复杂的地层结构存在瓦斯突出等问题,并不适合炮掘施工,所以,主要以机械化掘进技术为主,这就需要设备的支持。与西方发达国家相比,作为发展中国家的中国,无论是设备的自动化程度,还是集成化、信息化水平都相对落后,很多机械设备需要从国外购入,采购成本较高,这在一定程度上限制了煤矿企业的发展。我国自主研发的巷道掘进设备的性能和效率都还有很大的提升空间,而且容易出现故障,刀具的磨损相对严重,维修设备的时间较长,极大的减缓了巷道掘进速度。
  (三)施工工艺
  由于我国的巷道掘进设备的现代化水平较低,使用性能、设备质量等问题限制了巷道掘进工艺的发展,在施工过程中,需要花费很多的时间用于巷道支护,以保证施工作业的安全。比如,大部分的巷道掘进施工中,综合掘进机械的配套支护主要是单机锚杆钻机,锚杆需要现场安装,这就延误了巷道掘进速度。
  (四)喷浆水平
  煤矿巷道的服务年限比较久,支护措施完成后,还需要对巷道进行喷浆处理,喷射混凝土是主要的支护技术,用以保障索、锚、网等支护设施的稳定与平衡。如果喷浆水平较低,巷道就很容易出现脱皮掉顶问题。所以在喷浆之前必须保证前期的支护质量达到相关标准,委派专人检查、验收支护施工质量,在质量合格之后再进行喷浆。
  (五)人员因素
  近年来,我国的煤矿企业的科学化、现代化、规范化管理水平不断提高,但仍有一些企业一味的追求煤炭开采量,忽略了企业的长远、持久发展。煤矿企业的管理人员没有严格审查施工规程,没有全面落实相关的质量监督制度,也就无法保证巷道掘进速度和作业安全、施工质量。还有一些煤矿企业的管理理念非常落后陈旧,没有与时俱进的了解最新的巷道掘进技术、工艺和设备,很大程度上制约了煤矿掘进效率。
  二、开脱巷道掘进速度的有效对策
  以某煤矿二采区4#轨道巷工程为例,巷道沿着煤层的底板掘进,掘进区域4#煤层的厚度是1.25~1.6m,平均厚度1.4m,煤层的倾角是2°~6°,平均倾角4°。煤层不断的涌出瓦斯,存在煤尘爆炸风险。巷道的设计是半圆拱形,掘进宽度、高度分别为4.4m与3.9m,墙高1.7m,拱高2.2m,支护采用的是锚、索、网、钢筋圈梁联合的方式,支护完成后进行喷浆,要求喷浆的厚度至少达到100mm,初喷之后马上进行工作面作业,复喷滞后的工作面控制在50m以内。施工之前先进行钻探作业,每次需要布设三个孔深为120m的钻孔,掘进90m。中线和腰线使用的是JZY-3型防爆激光指向仪。两班轮流作业,检修喷浆,作业方式为三八制。每个月的进度最高142m。大断面的拱形开拓巷道采用炮掘方式,巷道處于背斜构造带的轴部,煤层较薄。如果采用炮掘,煤层顶和底板岩石容易被揭露,造成巷道底鼓。而且巷道的顶板岩层风化离层,会增加巷道压力,若干部位会出现断锚杆和断锚索问题,极大的增加了维护巷道的工作量。为此,该采取采用综掘机掘进方式,机械型号是220型,一次成巷。
  (一)提高装备的机械化水平
  在巷道掘进施工中,掘进的对象主要是硬度较强的煤岩、矿石,作业过程中的振动冲击力很强,井下作业环境恶劣,因此掘进设备的性能和质量必须过硬。我国目前的掘进机制造水平尽管有了很大提高,但一部分元器件仍然依赖于国外进口。机械装置要尽可能的避免啊串联,尽量采用独立部件或者组建的方式,还可以采用模块组装、嵌装式结构,以此来简化机械组装的结构,不仅方便拆卸,而且还能增强机械的可靠性,提高掘进机的调机效率。
  (二)提高锚杆的支护水平
  锚杆施工过程中,支护参数始终在发生变化。所以要参考锚杆的受力情况、施工现场的围岩特点来监管锚杆支护工作,灵活的调整支护参数,以减少施工时间,节约材料。具体施工中,要以现场的地质结构特点为基础,采用有利于提高掘进效率的锚杆支护方式,同时又能降低施工强度,提高施工安全性。比如使用一些强度高的锚杆,以充分保障巷道掘进工作可以顺利进行。
  (三)完善运输方式
  通过增加运输轨道来保证巷道掘进需要的材料、设备可以及时达到现场,还可以采用底胶带辅助的运输方式,以节约运输时间,提高施工效率。无极绳绞车运输设备是一个很好的选择,该设备的优势是速度快、灵活性强、安全性高,为巷道掘进工作的顺利施工奠定了良好基础。
  (四)提升操作人员的技术水平
  结合巷道的岩性来设计截割轨迹,上岗前,综掘机的司机要接受专业培训,熟悉设备的工作原理,熟练掌握操作技巧。定期检查、维修设备,比如施工中使用的运输设备、综掘机、局部通风机、风动锚杆钻机等都要进行定期维护,以免机械损坏而中断施工,降低掘进速度。此外,还要强化施工人员的培训,要求熟悉施工环节和程序,具备现场组织和协调能力。
  三、结束语
  在煤矿施工中,巷道掘进是重要的作业项目,直接影响着煤矿开采效率与开采的安全性。因此,煤矿企业应该从技术、设备、运输方式、人员培训等各方面采取有效措施,以提高巷道掘进效率,促进我国煤矿事业的长远发展。
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