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        煤矿快速掘进影响因素及采取措施

        摘要:随着煤矿开采技术的发展,工作面的回采速度越来越快,对掘进速度的要求也越来越高。因此,保障掘进速度对于矿井高产高效具有重要意义。简要分析了制约巷道掘进的一些关键因素,在此基础上提出了一些实现巷道快速掘进的措施,以期为采矿工程技术人员提供必要的参考。

        关键词:煤矿开采;巷道掘进;掘进设备;掘进速度

        中国是一个发展中国家,经济的发展离不开能源,同时,中国也是一个贫油、少气、富煤的国家,这就注定了煤炭在社会发展中所占的主体地位。保证煤炭资源的安全高效开采,对于中国经济的平稳发展具有十分重要的意义[1-2]。随着煤矿开采技术的发展,工作面的回采速度越来越快,这对掘进速度提出了新的要求。目前,中国大多数矿井都存在采掘接替紧张的问题,可以说掘进速度对煤矿开采具有决定作用。如何解决采掘接替紧张的问题,是煤矿企业所面临的一个难题,而且目前尚无有效的解决方法。因为煤矿地质条件具有不确定性,所以,需要根据实际情况具体分析,更为关键的是要对掘进的巷道采用合适的方式进行支护。本文重点分析了影响掘进的主要因素,并针对这些因素提出了一些改进措施,以实现巷道的快速掘进。

        1影响煤矿快速掘进的主要因素

        在煤矿掘进过程中,影响掘进的因素主要有地质构造、掘进设备和施工管理等。下面将对这些因素进行具体分析。

        1.1地质条件

        煤矿的掘进是在地层中进行的,这就使得掘进速度会受到地质构造的影响。对于一些简单的地质构造,例如岩层完整性较好的区域,掘进速度可以很快,这是因为地质构造简单的区域应力正常,对掘进空间的影响较小;对于一些复杂的地质构造区,例如在断层附近掘进时,要放慢掘进速度,以保证掘进安全,这是因为在复杂的地质构造区地应力异常,需要采取安全措施后才能继续掘进。除此之外,煤体的强度、地层的涌水量、煤层瓦斯含量等也会对掘进产生影响。当开采深度增加时,煤层的瓦斯含量也会增加,在掘进时瓦斯涌出量也会增加,这时就要注意瓦斯突出问题。如果掘进时涌水量异常,会导致掘进工作面变得泥泞,严重影响巷道的掘进速度[3]。因此,在巷道掘进时,需要充分了解地质条件,并对一些地质构造复杂区域采取一定的应对措施,以保证巷道的安全掘进。

        1.2掘进设备

        在掘进时,各种机械设备发挥着十分重要的作用。先进的设备有助于实现快速安全的掘进,但是与西方发达国家相比,中国的掘进设备还存在很大的差距。在重型掘进设备领域,国产设备的自动化程度低、可靠性差,严重影响了快速掘进的实现,主要体现在设备的故障率高导致开机率低,岩石切割速度慢使得刀具磨损严重。掘进设备的整体性落后,很难保证掘进与支护的配套作业(如图1所示),这严重制约了掘进速度的进一步加快。对于掘进巷道大多采用的棚式支护,其支护刚度较低,作业时间较长,很难满足巷道快速掘进的要求。为了实现巷道的快速掘进,要注重巷道掘进与支护的协调作业。

        1.3施工组织管理

        煤矿的快速掘进依赖于各道工艺的有序配合,这就要求对整个施工流程进行科学管理。很多煤矿企业忽视了掘进施工管理,没有制订有效的工艺流程或严格的规范,导致在掘进施工过程中返工严重,大大影响了掘进速度。在煤矿掘进施工过程中,有很多道工序需要完成。为了保证掘进的高效性,需要合理分配各道工序以及工艺,以保证设备具有良好的开机率。此外,相关部门制定的一些施工规范应该严格遵守,以确保施工效率。

        2提高煤矿掘进速度的措施

        2.1加强煤矿地质勘探

        煤矿的地质条件对掘进施工有直接影响,采取先进的探测技术勘探煤层地质构造,获取一手的地质资料是十分有必要的。获取到地质资料后,还应该分析地质资料,提出最优的掘进施工方案。掘进施工应该尽量避开一些地质构造复杂区,对于一些难以避免的地质构造,应该采取相应的预防措施。为了保证地质勘探的有效性,应该根据矿井的实际情况和现有条件选择合适的方法,例如钻探法、物探法等。钻探法的适用性最强,但其勘探效果取决于钻孔的数量和深度,成本较高而且速度比较慢;而物探法勘探的速度快,获得的数据量较多,是一种理想的煤矿井下勘探方法,但需要购买相应的设备[4]。

        2.2更新掘进设备

        很多矿井掘进设备的使用年限较长,设备的性能已经很难满足快速掘进施工的要求。因此,对于有条件的矿井,最好更换巷道的掘进设备。在更换掘进设备时,要考虑到煤矿企业的地质状况和生产巷道情况,一方面,要保证设备的适用性;另一方面,要保证设备运输的方便性。与此同时,应该根据现有的设备进行自主研发,提高设备的配套能力,从而提高煤矿的掘进速度。在更新掘进设备后,还应该优化掘进和支护施工工艺,使设备的整体性能充分发挥。此外,还应该学习和引进新技术、新方法,促进煤矿巷道掘进速度的提升,例如在施工过程中推行“喷、锚、喷”工艺等。

        2.3合理使用爆破技术

        虽然掘进施工过程中使用了综掘机,掘进速度有了一定的保证,但一些岩层掘进机可能磨损严重,工作效率降低。针对这种情况,还需要配合使用爆破掘进技术。通过合理地控制炮眼的深度、数目和装药量,可以有效地进行巷道掘进。目前采用的中深孔爆破技术是掘进中常用的一种技术,该技术提高了岩石破碎量,优化了作业时间,值得与掘进机配合使用。煤矿企业应该针对掘进工艺,制订合理的工序,安排合适的人员。这样不仅能加快掘进速度,还能保证工人的生命安全。在实际工作中,最有效的方法是进行平行作业,多个工序之间交叉进行,例如支护与掘进同时进行,装岩与凿岩同时进行。

        2.4采用高效支护技术

        限制快速掘进的一个因素就是支护速度很难跟上掘进速度,如果不能有效支护掘进巷道,就会使巷道严重变形。因此,如何安全、高效支护巷道也是煤矿企业关注的一个重点问题。在采矿工程中,巷道的支护类型与巷道的服务年限有关,对于一些服务年限较长的巷道,例如大巷,采用锚杆锚索联合支护的方式;而对于一些服务年限较短的巷道,例如回采巷道,多采用的是单一锚杆支护的方式。锚杆支护已经为广大煤矿企业所接受,其主要优势在于支护施工简单、强度高而且成本较低,为巷道的快速掘进提供了便利。根据支护的受力情况,可以选择合适的锚杆,常见的锚杆如图2所示。锚杆支护的机理尚不明确,需要进一步研究。与此同时,随着冲击地压事故发生的可能性增加,需要采用一些高性能锚杆来实现对巷道的有效支护。

        3结语

        采掘接替紧张是煤矿开采过程中需要解决的难题之一,而解决这一难题的关键在于实现巷道的快速掘进。在实际掘进过程中,掘进的速度受到了地质条件、掘进设备和施工组织管理的影响。要想实现巷道的快速掘进,应该从加强地质勘探、更新采掘设备、合理使用爆破技术以及采用高效的巷道支护技术入手。文中所述内容可以为巷道的快速掘进提供一定的参考。

        参考文献:

        [1]袁佳节.影响煤矿快速掘进的因素及采取的措施[J].当代化工研究,2019(10):23-24

        [2]吴小娃.影响煤矿巷道快速掘进关键技术[J].西部探矿工程,2019,31(9):125-126.

        [3]雷艳军.影响巷道快速掘进的因素分析[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(17):144-145.

        [4]田雷.探讨煤矿巷道快速掘进中爆破优化的方案[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(17):173-174.

        作者:肖卫平 单位:大同煤矿集团有限责任公司煤峪口矿

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