大断面巷道快速掘进的关键技术分析

大断面巷道快速掘进的关键技术分析

摘要：随着矿山开采规模和煤巷断面面积的逐步扩大，越来越多的矿井选择利用配套设备综合一体化技术，实现了对大断面巷道的快速掘进。但实践中影响快速掘进的因素很多，对生产的效率与安全影响复杂，相关工作人员必须深化对各项因素的认识和把握，以提高快速掘进的施工效率。本文详细分析了掘进效率主要影响因素，并介绍了实施巷道快速掘进的几个关键技术环节，为大断面煤巷实现多工序的安全快速掘进作出了指导。

关键词：大断面巷道；快速掘进；施工组织；施工技术

Abstract: with the mining coal roadway scale and sectional area gradually expand, more and more mine using equipment choice integration technology, realize the large sections of the tunneling of fast. But in practice many factors influence the rapid tunneling, the production efficiency and safety influence complex, relevant staff on all the factors must be deepened the understanding and grasping, in order to improve the efficiency of the tunneling of the rapid construction. This paper analyzes the main factors influencing tunneling efficiency, and introduced the implementation of development of fast key technology link, for large sections of coal roadway achieve more processes security has made rapid tunneling of the guidance.

Keywords: The heavy seciton tunnel; Rapid tunneling;construction organization; Construction technology

1 大断面巷道快速掘进技术的应用现状

随着矿山开采规模和强度的大幅增加，为确保生产安全，保证矿井掘进、运输、通风等系统中大型设备的安装和运行要求，煤巷作业的断面有逐渐扩大的趋势。由于国内很多仍采用以钻爆法为主的传统巷道作业方式，使掘进速度慢，成本高，并造成采掘工作接替紧张等诸多问题，因此可考虑在条件允许的地区采用岩巷掘进设备综合一体化技术，利用专业、先进的配套设备提高掘进效率及其稳定性。

2 影响掘进效率的因素分析

2.1 工作人员的职业素养

相关操作人员的技术熟练程度、生产积极性和安全意识是决定矿井掘进效率的关键因素。因此必须在新工艺实施前对工人进行严格培训，使其全面掌握操作技巧，明确安全规范的落实对企业及自身的重大意义。使施工中工种齐全、分工

明确、配合密切、衔接连贯，并发挥出各种先进设备的性能优势。管理者则应提高专业技能，完善安全规程和生产工艺，及时发现掘进方法或支护设计中的不合理并进行科学整改，认真贯彻组织制度和劳动制度，加强对作业现场的管理。此外，还应完善生产管理组织形式，坚持以岗位责任制为中心的技术设备措施、施工组织制度的落实，并尽可能合理地选择作业方式和循环方式，优化劳动组织。

2.2 机械设备及技术因素

设备的选择是决定掘进速度的另一个重要因素。传统钻爆法中应用的凿岩机功率小、钻速低，无法大幅提高掘进效率，因此大断面中开始使用盾构机或TBM掘进机等设备，将钻岩、掘进、支护等功能集于一体，并可通过计算机技术、信息技术和遥感技术实现设备制导与监控，使工作效率成倍提高。此外，使用配套设备机械化作业，可使占掘进循环时间1/3以上的装岩工序大大简化，缩短时间75%。在生产技术方面，合理选择锚杆提高锚固质量、选择湿喷工艺提高喷浆效果等，对掘进作业的效率及安全性具有重要影响。而大断面给巷道支护带来的困难，支护增加对巷道通风的影响，也都是高效连续掘进中必须解决的技术问题。

2.3 环境因素

施工环境中瓦斯、地热、压力以及地下水等因素直接影响着掘进的效率，施工中必须借助专业设备对环境因素进行实时、准确的监测，并做好通风、防突等治理措施，确保其不会给作业带来安全风险。

3 大断面巷道快速掘进的关键技术控制

3.1 机械化快速掘进的关键配套设备

3.1.1 锚杆钻机

为适应大断面的不良地质条件和较高的支护要求，应采用性能优越、稳定度高的进口锚杆钻机，或针对矿井具体环境，对国产钻机进行有针对性的改造，提高多工序支护的机械化程度，并使之与综掘机更加适应和配套。如针对锚杆钻机机体长、调速慢、不能平行作业、劳动强度高、移钻不便等问题，可通过组织科研攻关，研制性能灵活、工作状态稳定、使用方便、液压密封性高的钻机供巷道顶板支护使用。

3.1.2 连续掘进系统的配套设备

目前应用较普遍的连掘系统包括悬臂式掘进机与连续掘锚及采煤机组。悬臂机组的适用范围广，但具有支护掘进不能平行作业的问题，而连采连掘机组则具有循环小、效率高的优点，但也存在顶帮支护不及时、适应性差等不足，因此必须针对矿井的具体地质条件进行优选。如在断层、陷落柱、软煤带、无煤区等地

质条件复杂的施工环境下，为保证支护质量，连采掘进必须缩小循环进度，倒机次数频繁，尤其遇到软煤或软岩时，连采机重量大，只能由煤层底板掘进，经常导致连采机卧底的事故，掘进非常被动；而综掘机重量较轻，可沿底掘进，又可爬至煤层顶板施工，克服上述困难。而将先进的综掘机与高效锚杆钻机相配套，可形成强大的切割能力，在各种不同的地质条件下均可正常、安全有效掘进。通过规范化操作制度和及时的维修保养，可确保综掘机始终处于最佳工作状态，实现支护与掘进的平行作业，并可解决高瓦斯矿井安全生产问题。

3.2 技术方案的确定

应对不同煤层条件应采用不同的切割顺序的工序，如综掘机进入松软煤层时，应选择由工作面的下角开始，向上切割的方式进行作业。先切底掏槽，以保证掘进机在切入过程中的稳定性，为装载和提高切割速度提供方便；而当工作面岩石性质为硬煤时，为防止切落大块煤导致影响装运速度，应采用自上而下的工艺顺序；当工作面为半煤岩时，则应先切割煤，再切割岩石，即采用先软后硬的工作顺序。在切割过程中，还应充分考虑煤岩的层理结构，不可横断层理，导致影响切割速度。

巷道支护的顶锚杆及锚索的施工安装，可采用自行走多臂锚杆机，由风动锚杆钻机施工帮锚杆，配合后运输系统，形成双煤巷大断面掘进，既能解决瓦斯问题，又可掘支平行作业，充分发挥设备性能。可将连运机加长为10m～20m，左右摆渡，将煤直接卸到溜子上，溜子及时向工作面延伸。溜子皮带布置在巷道一侧，不占用综掘机和锚杆机的运行线路。

施工组织则可采用施工组织采用“四·六”制作业，三班生产、一班检修。组织专业与综合工种相结合的圆班综合工作队进行施工。采用双巷掘进，其中一条作辅助运输巷，一条作胶带巷。综掘机在一条巷道割煤时，锚杆机在另一条巷道支护。当掘进机割煤完成一个循环后，调机到另一条巷道割煤；此时锚杆机调到已割好煤的巷道进行支护。循环进度根据地质条件、掘进机的技术特征及保证司机不进入空顶来确定。辅助运输巷的出煤横川滞后掘进工作面一个横川，以保证综掘机与锚杆机行驶路线畅通。

采用自制锚杆机完成巷道顶锚杆、锚索的施工安装，采用风动锚杆钻机施工帮锚杆，临时支护采用自制锚杆机临时支臂。锚杆机开进工作面后，从外向工作面依次逐排支护，伸起锚杆机临时支臂临时支护顶板。巷道采用树脂加长锚固锚杆组合支护系统，并进行锚索补强，帮锚杆同锚索施工同时进行。双巷掘进形成全风压通风系统，掘进工作面采用压入式通风方式，风筒布置在皮带、溜子上方。辅助运输采用防爆胶轮车运输。

4 结语

煤矿产业的发展使大断面巷道的快速掘进成为了矿井作业的一大趋势，因此

相关工作者必须重视巷道系统综合设计的优化，不断创新和完善掘进工艺，推广各种先进设备的应用，并结合不同的实际条件总结组织管理与施工形式上的经验和问题，进一步促进我国煤矿综掘一体化技术成熟和普及，逐步实现煤矿企业整体施工能力的提升。

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