浅析煤巷掘进速度影响因素

２０１７年第１期　堪晨料救　５５　浅析煤巷掘进速度影响因素　秦潞　（山西焦煤霍州煤电集团汾河焦煤公司，山西临汾０４１６００）　摘要　本文主要分析了煤巷掘进速度的影响因素，以相关研究的必要性为切入点，以回坡底矿工程为例，细致总结了　施工过程中巷道掘进速度的影响因素，然后，根据具体的实践经验，分析了进一步提高煤巷掘进速度的方法和策略，以期　为推动煤矿生产高效、快速开展贡献自己的力量。　关键词　煤巷　快速掘进　影响因素　分析　中图分类号ＴＤ２６３．２　文献标识码　Ｂ　ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００５—２８０１．２０１７．Ｏ１．０２５　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｒｏａｄｗａｙ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ＱｉｎＬｕ　（Ｓｈａｎｘｉ　ｃｏｋｉｎｇ　ｃｏａｌ　ｇｒｏｕｐ　Ｈｕｏｚｈｏｕ　ｃｏａｌ　ｇｒｏｕｐ　ｆｅｎｈｅ　ｃｏｋｉｎｇ　ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈａｎｘｉ　Ｌｉｎｆｅｎ　０４　１　６００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｒｏａｄｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ，ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｔｉｎｇ　ｐｏｉｎｔ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｔａｋｅｓ　ＨｕｉＰｏＤｉ　ｍｉｎｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｎｅｌｔｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｃｏａｌ　ｒｏａｄｗａｙ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｔｈｅ　ｒａｐｉｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅ　ｔｈｅｉｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌ　ｒｏａｄｗａｙ　ｒａｐｉｄ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ｉｎｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎａｌｆｙｓｉｓ　现阶段，我国煤炭生产逐渐朝着现代化的方向　直接底是粉砂岩，厚度大约是２．８ｍ，此外，断面长　迈进，煤矿机械化程度逐渐提高，生产过程中采掘　朝着更加深层的方向发展，不平衡现象日益加剧，　已经发展成影响煤矿高效生产的其中一个关键要　素。因此，怎样提高巷道掘进速度，妥善处理面临　的不平衡问题，已经成为该领域的热点问题，而且　度与宽度分别是５．０ｍ和３．２ｍ，其面积在１６　左右，　总体而言，是背斜褶曲结构整体，煤巷掘进方向煤　层倾角处于３．１～６．４。范围之内，均值是４．５。。其　支护结构如图１所示。　也决定着煤矿的健康持续发展。　ｌ工程基本情况　当前，回坡底矿１０．１０７１巷工作面是该矿主要　的衔接面，开采的煤层是１０＃煤，埋藏深度处在　２２０￣３６０ｍ范围内，厚度２．６～２．７ｍ，平均２．６５ｍ。　１０—１０７１巷工作面南部与１０—１０５工作面（已采）相邻，　北部为１０．１１１工作面，西部为磊上村庄保安煤柱、　东部为东一采区轨道巷、东一采区回风巷、东一采　区皮带巷。１０．１０７１巷道沿着顶底板进行掘进，对　图１　煤巷支护结构简图　于煤层上方其基本顶主要是Ｋ２灰岩，厚度大约是　８．９ｍ，其直接顶的是泥岩，厚度大约是２．５ｍ，而其　２煤巷掘进速度的影响因素分析　该矿井下地质环境状况非常繁杂而且不平衡，　收稿日期　２０１６—１１－０８　作者简介秦潞（１９８８．），男，山西长治人，毕业于山西大同大学，　本科，助理工程师。　通过对从前积累的地质资料以及现场勘测数据，找　出影响速度的几个关键因素：　５６　童始茬斜披　２０１７年第１期　（１）巷道支护与采煤掘进两个环节彼此缺乏　协调，由此造成人机调整阶段用时太久，不能充分　利用先进的机械设备，使它们的优势不能得到发挥。　（２）支护锚杆之前的准备环节和临时支护用　去的时间太久，另一方面，交接班时间太长，安排　不科学，最终影响到掘进速度。　（３）掘进作业涉及到诸多道工序，而锚杆支　护属于用时最多的一道，同时这个环节的影响最突　出。主要包括以下几方面：①巷道掘进没有形成标　准的形状，打眼过程中有跑钻问题，顶帮的不平整　也严重影响到打眼速度；②两帮与顶板的锚杆安装　不能并行推进。掘进过程中，因两帮和顶板分布在　同一条轮廓线上，同时必须紧跟迎头，所以，使得　两项工作不能并行推进，这样就对掘进速度造成一　定的负面作用；③两帮钻杆太长，并行钻眼相互之　间产生干扰，并且重复布置锚杆问题非常突出，再　加上风钻机械拧紧螺丝常常不能确保其满足既定的　预紧力标准，必须通过人工的方式将其拧紧，都会　影响到掘进速度；④操作者对相关机械与流程的熟　练状况以及检修快慢都能够影响到掘进速度。　３　改善掘进速度的方法与策略　３．１　进一步优化临时支护　煤炭生产过程中，掘进巷道临时支护主要采用　支护加横梁与窜管前探梁，然而，两中方式都存在　着不足之处，所以，亟需探讨更加科学更加有效的　临时支护系统。回坡底煤矿１０．１０７１掘进工作面进　行了调整，将过去的机载前探梁支护淘汰，升级为　机载临时支护系统。为保证其效果，４个前支撑盘　一定要紧紧抵住顶底板，要是顶板存在破碎问题，　需要在前支撑盘上布设上钢板来进行稳固，使其更　加可靠。选用新的方式以后，临时支护使用的时间　明显减少，从过去的２５ｍｉｎ减小到ｌＯｍｉｎ。　３．２　整合工艺流程　认真分析掘进过程中涉及到的人机作业流程，　妥善考虑人机作业的交叉性，科学合理的整合原有　工艺流程，在掘进过程中为下一周期的生产奠定基　础，并且适当调整现场的设备、物料等的布设，减　少操作者的空闲时间，进一步优化作业周期。利　用这种方法，使得作业周期明显减小，从过去的　１３５ｍｉｎ下降到１０６ｍｉｎ，效率增加了五分之一。　３．３　优化永久支护工艺　掘进作业消耗时间最大的当属锚杆布设环节，　同时对掘进的影响作用最突出。所以，通过相应　的模拟软件，来进行模拟分析，研究各个间距下　的锚杆应力，最终得到理想的布设参数，间距是　８５０×８５０　ｍｍ，各排配置七根。这样一方面使得锚　杆数量减小，使得作业支出减小，另一方面，减少　了布设的时间，最终使掘进速度提高。其次，在改　进支护参数的基础上，安排具体的操作者接受锚杆　作业流程相关内容的培训，保证他们可以熟练操作，　改善支护速度。再次，对其中涉及到的每一工序，　进行科学的优化，进一步改善人员的协调性，推行　平行作业，降低掘进与支护环节的用时，实现效率　的提高。　３．４　作，２ｋ．＿Ｔ－－序标准化建设　经由上述的研究发现，相同的作业条件下，不　同班组的用时有所区别，说明工人操作过程中涉及　到的方法和工艺有所区别，所以需要专门对各个工　序制定相应的标准，合理限制每一工序的耗时，同　时对工序考核机制进行优化，实现掘进效率的改善。　该矿与当地科研院所进行合作，利用现场管理的方　法，对全程中涉及的各个工序进行实测，制定了每　一个工序的标准，同时，还兼顾到工作环境和操作　者的生理需求，经由多次的观测，得到最后的时间。　公式如下所示：标准时间＝观测时间×评定系数　×（宽放率＋１）。在此基础上，按照计算出来的标　准时间，有目的地开展培训教育，使他们均熟悉作　业过程，可以在规定的标准时间中完成，从而实现　速度的提高。　通过以上一系列方法与策略，该矿掘进速度大　幅度提高，循环作业从过去的每班四循环转变成五　循环，改进后的循环作业简图如图２。　工序　时间　ｍｉｎ　ｌｈ　２ｈ　３ｈ　４ｈ　５ｈ　６ｈ　７ｈ　８ｈ　准备　工作　１２　１　＿１　割出煤　煤　３０　卜１　］　Ｉ＿　］　ｌ　运料　３０　Ｕ　Ｌ　—ｌ　｛　支护　８临时　　＼　＼　｝　＼　安装　锚杆　４６　Ｌ　Ｌ．　Ｌ　Ｌ　图２　优化后的煤巷掘进循环作业简图　４结束语　煤巷快速掘进技术起着非常重要的作用，决定　着井下工作面采掘速度，同时还关系着煤矿井下生　产的安全与效率。　（下转第６０页）　媳磊斜技　置方面，要依据巷道岩石地质条件和构造等实际情　况加以改进，在提高台车的钻孔时间和质量的前提　２０１７年第１期　但是，对于施工设备的选择要根据巷道地质条件以　及开挖设备性能、特点及结构等多因素综合考量。　２．２　科学的施工组织管理　实现巷道快速施工，必须实行以岗位责任制为　中心的科学管理，努力做好正规循环工作。目前，　煤矿井下机械化水平都比较高，这是快速掘进技术　发展的必然要求，因此，要充分发挥机械设备的功　下，保证光爆的效果和提高巷道的成型率。　１．３．２合理选择锚杆材质及类型，规范安装工艺　依据不同危岩性质及危岩地质条件选择正确的　锚杆材质、型号，并规范施工及安装工艺，是锚杆　稳定危岩发挥作用的前提。所以，必须要根据巷道　顶板的稳定情况按照锚杆安装规范，从安装角度、　锚垫板是否贴紧岩面等细节人手，规范安装工艺。　１．３．３合理选材，保证质量　效，在加强设备维护管理的同时，对操作人员要强　化持续教育和培训，以提高他们的业务素质和操作　技能。　支护所用金属网是为了提高喷射混凝土的抗弯　强度和韧性，因此在施工过程中应注意金属网必须靠　近危岩，一般均选择湿喷工艺，在保证喷涂混凝土　２．３　完善的快速掘进配套设施　在巷道掘进施工中，涉及诸多工序及运输、通　风、排水、供电等辅助系统，工序及环节相互衔接　和环环相扣，若有一个工序或环节出现问题，就会　效果的前提下，可适度降低回弹率，以改善施工环境。　１．４　环境因素　影响掘进进度；同时，辅助系统不可靠不能正常稳　定运转，一样对掘进施工产生不利影响，甚至停工。　２．４　创新和改进施工方法及施工工艺　在巷道掘进中，自然灾害对施工安全有很大影　响，一旦发生安全事故，不仅会导致工程停工，影　响进度，更重要的是可能会带来人员伤亡，给企业　和国家带来重大的经济损失。为了防止自然灾害，　消除安全隐患，必须把安全放在第一位，可利用地　质雷达、红外设备等进行监测，保证施工环境的绝　对安全。　要积极推广并探索新的施工工艺和技术创新。　要实现快速掘进，除了大力推广技术比较成熟的光　面爆破外，还要依据不同巷道的岩石性质和地质情　况探索和创新施工技术和施工方法。当然，万变不　离其宗，加强各工序之间的交叉平行作业和正规循　环周期是岩巷快速掘进的最基本要求。　３结语　２实现巷道快速掘进的技术措施　２．１　施工设备的合理选择　目前，煤矿在井下掘进施工中，气动凿岩设备　已经逐步被淘汰，主要是此类设备的噪音和污染严　在煤矿井下巷道掘进施工中，必须做好协调和　平衡各种因素，尤其要高度重视先进科学技术和先　进工艺的应用，努力提高机械化水平，加强科学管　重且难以克服，对一线员工的身心健康有较大威胁。　而液压凿岩机因具有功率大、效率高、速度快、钻眼　噪音低、空气污染小等优点得到了广泛推广和应用。　理，缩短工作面循环周期，从而实现快速、安全、　高质量、高效率的巷道快速掘进目标。　（上接第５８页）　［２］　陈清如，张铁岗，回采工作面快速回撤技术应用　［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１１．　提高了撤架安全系数，值得推广应用。　【参考文献】　［３］　王金华，我国大采高综采技术与装备的现状及发　展趋势［Ｊ］．煤炭科学技术，２００６（１）．　［１］　李峰．井下采煤生产技术及采煤方法的选择研究　［Ｊ］．科技与企业，２０１２（１５）：１８８—１８８　［４］　肖瑞玲，李学来，等．国外几种新型采掘设备技　术性能和结构特点［Ｊ］．煤矿机电，２００６（１）．