张一亮
国家能源集团宁夏煤业有限公司枣泉煤 ，宁夏银川 750000
摘要：本文主要以某煤田为例，分析综合机械化快速掘进技术在实际煤矿开采中的应用措施，以此为研究基础，提出综合机械化快速掘进技术发展方向，从而有效提高掘进质量与生产效率，为相关工作者提供有益借鉴。
关键词：岩巷掘进；综合机械化快速掘进；应用；发展
前言：
煤矿开采工作中，保证采掘时岩巷掘进施工顺利实施为重要环节，如若开采煤矿是无法实现采煤接续与掘进接续环节的有效衔接，则会降低煤矿产量，严重者甚至出现无备用采煤工作面现象。而岩巷掘进工作中，由于涉及诸多工序，设备机械先进性对于掘进速率具有决定性作用，同时影响不同施工工序配合度。所以，在实际施工中应当改进巷道掘进技术，采取综合机械化掘进方式，提高施工效率。
一、工程概况
某煤田处于河南禹州市，倾斜宽3.6km，长为16km，面积约为50k㎡，该煤田共有4对矿井，分别为云盖山一矿、二矿、枣园矿和白庙矿。随着矿井逐渐向深处延伸，从原本的低瓦斯矿井逐渐变为突出矿井，结合防治规定，在突出矿井施工中，瓦斯治理岩巷抽放瓦斯，导致瓦斯治理量与岩巷掘进工作量进一步增加.因此，为了提高瓦斯治理效果，保证全程高效安全的生产，实现矿井正常接续，则应当加快岩巷掘进速度。
煤层开采选择5#煤层，其断面结构为半圆拱形状，巷道高度3.8m，宽度4.8m，净断面面积为16.7㎡，该煤层沉积较为稳定，厚度在0.89-1.76m之间，结构较为复杂，中间含有0.06-0.27m厚的夹矸层。该层倾斜至变化较大，在2-10之间，周围岩层结构较为稳定，掘进作业无显著动压[1]。且经过煤层与破碎带后，将提高顶板压力，煤尘具有爆炸性，开采作业中需加强通风。
在以往煤矿巷道掘进中，通常应用综合机械化掘进技术与钻研爆破技术。其中，钻研爆破技术操作灵活、结构轻便简单，效率高成本低，适应地质构造能力强，但劳动强度较高、安全性差且生产力效率，对其发展造成限制，多应用在小型矿井内。而综合机械化掘进技术，则是通过大型掘进机实现破岩掘进，施工效率与机械化程度均较高，在大型矿井施工中具有显著优势。所以，该煤矿属于大型矿井，为提高开采效率，则应用综合机械化掘进技术。
二、岩巷掘进中综合机械化快速掘进技术的应用
1.选取巷道断面
通过对巷道岩层厚度及岩性特征的全面考量，为保证顶板完整性，避免综掘机在掘进过程中截割顶板灰岩，则涉及瓦斯抽放巷沿灰岩层底板进行掘进，选择两帮直立倒梯形断面，进而将巷道成本支出减少，不仅可避免发生顶板事故，还能避免出现误揭煤事故，极大提高了巷道掘进速率[2]。
2.支护设计
为保证能够充分发挥支护功能，采取永久支护与临时支护相结合的形式。临时支护采取“吊环+π形钢梁”实现联合支护。在作业面中π形钢梁6000mm长共4根，以此制作前探梁，配制长方形吊环，其由10mm钢板加工形成，尺寸为350*350*200mm。在作业过程中，在固定吊环中插入前探梁，且以褙木楔紧，随着作业面向前移动，临时支护也随掘进作业前移，始终控制顶板，避免出现意外事故。
永久支护则是选择挂网锚杆支护，为将锚杆支护功能充分发挥出来，则针对工作面巷道情况，优化改进支护工艺。巷道顶板岩层后约为7.9m左右，且顶板岩层为砂岩结构，通过测试岩体抗拉强度后，获得其强度数值为5MPa，其弹性模量则是7262MOa，自称性能力较强。
因此，在锚杆支护中，设置每排为5个锚杆，直径为22mm，长度则为2.2m，每个锚杆间距在1200*1100mm之间，应用“三眼花”模式。并且，应用8.3m长度值，18.9m直径的锚索，其间距为1200*2200mm。
在设计支护方案后，顶板支护施工为105min，通过监测顶板位移发现，增加位移量15mm，处于可控范围内[3]。并且，为了将想到掘进作业对锚杆支护的影响，最大空顶距离增加为2.9m，最小则增加为0.5m，以此避免锚杆与截割头装置产生碰撞，优化施工工序，实现平行施工，提高工作效率。
3.选择施工设备
经过调研分析兄弟煤矿及周边煤矿后，结合该煤矿围岩性质、断面面积及支护工艺，采取共和机械化掘进技术。在设备选择过程中，主要设备包含3台7655型风动凿岩机（一用两备）、4台MQT-84型顶锚杆机（两用两备）、1台BZ-60型耙斗装岩机、1/5台8T/5T蓄电池机车、3台JD-11型绞车、2台KCS-220型风车、2台DSB40-5型胶带输送机、1台EBZ230型掘进机、2台MQS50型气动帮锚杆机。该掘进设备可保证整体掘进施工实现连续切割、运输及装在作业，整机技术先进、配置较高，破岩能力十分突出，且拥有较强可靠性。
4.掘进工艺流程
巷道采取掘进设备进行工作，在截割施工前启动除尘，在配制胶带输送机两台，便于出渣，将其输送到矸石缓冲仓后，即可应用耙斗装岩设备将装渣工作完成。并且，在耙斗机后面设置2台绞车与5T电瓶车，便于将渣罐拉送到坡底位置，斜巷道在施工中应用一台绞车即可将任务完成。渣罐达到坡头后，利用电瓶车运送至架线车场，在施工顶板结构支护时，采取锚杆钻孔设备同时实施钻孔工作，完成后宝恒两帮与迎头位置已经清除矸石，再以风钻钻孔设备施工支护钻孔，即可进行下一工序。
5.破岩施工
巷道顶板结构完整，则在循环施工中控制进尺1.8m内，控顶最大为2m。巷道顶板结构如若不完整，则利用锚梁网支护处理。破岩施工中，采取截割头装置左右、上下移动，完成截割作业，可初步获得截割端面，其与实际如若存在差异，则需要二次修正，保证其尺寸与形状与设计需求相符[4]。当截割施工遇到坚硬岩石，不可强行施工，露头坚硬岩石可先截割周围区域，让其自然下落。岩石如若较大，则需处理后实施装载作业。结合以往经验而言，围岩结构硬度超过，需要实现钻孔爆破再实施截割。
6.装岩运输
巷道掘进作业需要利用掘进机将矸石耙至后方装载机，通过带式运输机与装载机联合运输，将其运送至井底车场后，利用提升机运处矿井。装岩运输过程中，需在不同矿车之间布置下车，以免出现矸石滑落问题。
三、岩巷掘进中综合机械化快速掘进技术的发展
1.设计改革。在施工过程中，需对锚杆支护进行技术改革与合力创新，根据当前锚杆支护将其与掘进技术相结合，实现锚固掘进一体化，迅速生成工作面，以提高生产效率。
2.加大技术创新。研发新技术实现生产效率提升，在实操中改善技术应用情况，加大技术研发投入，进而提高煤炭生产质量与产量，增加经济效益，保证生产安全性。实际生产中也需要投入新设备，以实现工作的高效与高产。
总结：综上所述，在煤矿掘进过程中，可应用综合机械化快速掘进技术，从选择巷道断面、支护设计、施工设备选择、掘进工艺、破岩施工及装岩运输这几方面出发，探究实际工程中技术应用措施。并提出该技术发展应当实现设计改革，加大技术创新，从而提高企业经济效益。
参考文献：
[1]马力,牛志军,姚强岭.恒源矿深井大断面岩巷快速掘进技术的研究与应用[J].中国矿业,2020,29(03):159-166.
[2]王彦荣.机械化快速掘进技术在岩巷掘进中的实际应用分析[J].矿业装备,2018(06):50-51.
[3]王鹏翔,冯洪涛.综合机械化快速掘进技术在云盖山煤田岩巷掘进中的应用[J].煤炭技术,2018,37(06):113-115.
[4]张云魁,祁乐.大断面岩巷机械化作业线快速掘进施工技术应用[J].河南科技,2017(01):89-90.