复杂条件下煤层掘进施工的应用分析

摘要:随着煤矿开采深度的不断增加，掘进施工越来越困难，巷道变形、围岩内部压力变化、冒顶、断层裂隙发育、煤层局部倾角过大以及巷道支护困难、片帮严重、内部有害气体积聚等等，这些复杂条件严重影响了煤层掘进施工。本文分析了在这些复杂条件下进行煤层开采的掘进施工方法的应用。

关键词:复杂条件 煤层 掘进施工 应用分析

我国是个煤炭储藏和使用大国，经济的发展离不开煤炭产业的支持。近年来，随着煤矿开采深度的不断增加，煤层开采难度越来越大，为了不影响经济发展对煤炭的需要，必须进行煤层掘进施工的技术创新。另外，目前煤层开采掘进施工遇到诸如围岩内部应力变化大、巷道变形、支护困难、断层裂隙发育、煤层局部倾角过大，有时还会发生冒顶、片帮等，随着巷道不断增长，掘进工作面通风困难等等问题，给正常掘进施工带来很多不利影响。因此，复杂条件下煤层掘进施工技术的创新与应用是保证煤炭开采的前提。

1、复杂条件下煤层掘进施工前提

1.1 保证正常通风

由于存在复杂的工况条件，煤层掘进施工时，必须保证通风良好才行。对于通风系统复杂的矿井应该先进行通风系统改造，落实技术方案，从长远发展角度出发，保证通风改造一次到位，减少重复投入[1]。在改造时，一定要根据实际矿井的情况，对掘进工作面的通风情况进行检测，并科学挑选通风机型，建立有效的通风网络，保证掘进工作面的有效通风量达到工作要求。也只有掘进工作面的通风达到工作标准，才能将积聚的有害气体排出，减少事故的发生机率。

1.2 保证巷道畅通

掘进施工时，需要掘进机进行机械化作业，这就要求巷道要时刻保持畅通，一是利于掘进机进出，二是保证煤的运出，三是保证人员的安全进出，四是对巷道内的设备和基础设施起到保护作用。因此，巷道畅通是十分必要的。虽然随着开采的深入，巷道围岩内的应力不断发生变化，经常会发生巷道变形，但只有针对不同的变形采取相应的措施，才能保证巷道正常使用，保证掘进施工的顺利进行。

1.3 保证掘进施工安全

目前的掘进施工机械化作业程度很多，掘进施工机械是核心机械，一旦出现问题，就会影响煤的产量，影响经济效益。而且，一旦事故发生，会带来巨大的经济损失。因此，在进行掘进施工时，除了通风达标外，还要保证机械无故障，掘进工作面无冒顶、坍塌、片帮、透水、爆炸等事故。因此，要时刻对施工人员进行安全教育，不违规作业，加强支护，顺利排水、保证通风、规范操作掘进机，保证掘施工安全进行。

2、复杂条件下煤层掘进施工的应用分析

2.1 大坡度倾斜巷道掘进施工的应用

山西霍宝干河煤矿在大坡度倾斜巷道掘进施工中应用爆破掘进施工，取得了很好的效果。在进行爆破掘进施工前，必须进行位置确定，掌握倾斜断面参数，然后搭建施工平台，一次爆破成巷，人工配合综掘机出渣[2]。搭建施工平台时，要严格按照设计要求，采用标准钢件，设有限位装置，防止出现架板滑落现象，架板间不得留有缝隙，严格验收，合格后方可使用。在进行爆破前，将平台拆卸并撤至安全地点，施工时，严格按照施工要求施工，不可私自作业。

在进行掘进施工时，一次性爆破成巷，此时，要做好巷道支护工作，才能保证掘进施工的顺利进行。在进行支护时，一定要考虑周全，进行围岩内应力变化测量，应用承受压力强的支护材料，采取科学的支护方式，如锚网梁锚索联合支护等，确保巷道不变形，或是变形量最小，并在巷道开口前必须对开口左右5m范围内加强支护。山西霍宝干河煤矿采用的加强支护为：支护形式为帮部施工一根点锚索，距顶板2m；同时在一采区皮带巷原拱部锚索之两排间补打一排锚索，补打后锚索排距为1.6m。

巷道支护到位后，进行掘进施工，由于采用爆破手段进行掘进，因此要短掘短支，小循环爆破，以减少空顶面积。另外，由于爆破产生的煤尘量大，因此，对于通风的要求很高，在掘进前，必须进行通风改造，以达到掘进工作面通风标准，并为人员配备防尘面罩，在巷道内安设麻绳，方便工作人员行走。由于巷道坡度大，工作台面的矸石容易脱落，必须进行处理再掘进。

2.2 软岩巷道掘进施工的应用

在平巷掘进施工中，软岩巷道的快速掘进成为重要，加快软岩巷道掘进施工进度，对于缩短矿山基建周期，实现矿山稳产高产，均衡生产，具有重要意义[3]。目前，国外的软岩巷道掘进施工技术相当成熟，已经基本实现少人或远程遥控作业，而在国内，大部分的平巷软岩巷道掘进仍然是爆破施工，只有极少部分煤矿实现了全机械化作业，应用软岩盾构机、硬岩TBM围岩掘进机、独头凿岩台车等，因此，软岩巷道掘进施工的应用意义重大。

影响软岩巷道掘进的因素包括人、掘进技术、掘进机械、工作方法和管理等。对于人的因素，要加强管理者的能力，以安全生产为前提，采用科学的管理制度，健全的责任制度，合理的组织方法，先进的掘进施工工艺，实现管理者的指挥作用。工作人员要加强自我工作能力锻炼，积极学习新工艺、新方法、新设备、新技术，在掘进施工中，分工明确，密切配合，工序衔接紧密，有效地利用工时，提高工效，提高素质；对于掘进机械，要加强掘进机械的安全操作与保养，及时清理煤尘，保证掘进机正常工作，钻眼、爆破与装运是巷道施工中主要工序，而钻眼与装运设备的合理选择及使用将直接决定巷道掘进速度；对于施工技术，当前巷道爆破均采用光面爆破，而大多为浅孔爆破，为提高进尺，可从加大孔深和孔径入手，并且经多年实践，中深孔（5m）爆破也是可行的。同时，为加强巷道成型，由于加大孔径而减少的扩炮孔数量可转移至周边，即增加周边眼数量，保证光爆效果。而且，增加孔深和炮眼数可以提高台车的纯钻眼时间，充分发挥高效设备的利用率。

软岩巷道掘进，基本为独头施工，掌子面空间狭小，人员、机械较多，空气质量差，特别是钻眼和出碴时。对此必须加强通风，保证空气质量及能见度，减少安全隐患。地下突水、瓦斯、高地温及高压力围岩变形等自然灾害将直接危害巷道施工安全，其在施工中可借助相关设备进行监测，采取必要措施达到安全条件。

2.3 小煤窑破坏区掘进施工的应用

在煤矿开采掘进时，时常会遇到小煤窑开采区，这些区域地质应力发生变化，局部可能有水和有害气体积聚，极易产生事故，必须进行采用科学的掘进施工技术，才能保证正常的巷道开采。孙庄采矿有限公司[4]针对小煤窑破环区采用了有效的措施：(1)技术科水文技术人员及时给施工单位提供水文地质预报，超前制定防探水安全技术措施；(2)施工中坚持“有疑必探、先探后掘”的防探水原则，要求凡进入深水范围内的巷道，必须探水前进；(3)工作中如发现突水预兆时，必须停止作业，采取措施，立即报告调度室，发出警报，撤出所有受水威胁地点的人员；(4)需要打钻探水的掘进工作面，必须由技术科水文组下达停止掘进探放水通知单，施工单位要按通知单要求严格执行，并严禁超规定距离掘进；(5)打钻后，允许掘进的距离由主管区队长安排掌握，同时，区值班领导及主管领导要严格掌握施工进度，严防超进。

3、结语

随着煤矿开采工作的深入，通风、巷道、围岩、有害气体积聚等使得井下工况逐渐变得复杂，在这样复杂的条件下，对煤层进行掘进施工，必须做好防护工作，做好巷道支护，采取科学有效的方法保证掘进工作的顺利进行。

参考文献

[1]焦向东.复杂通风网络矿井通风系统改造[J].中州煤炭,2011,(01).

[2]弓海军.大坡度倾斜巷道掘进施工技术[J].西部探矿工程,2012,(01).

[3]孙大为,卢海平.软岩巷道掘进施工与维护[J].科技致富向导,2012,(03).

[4]王建立.复杂条件下煤层掘进施工研究与应用[J].中国煤炭工业,2009,(03).

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