河南大有能源股份有限公司新安煤矿
摘要：在开采特厚煤层的过程中，通常情况下工作面巷道主要为全煤巷道，虽然具有较大的开采强度，但是煤体强度相对偏低，大大降低了围岩自身的稳定性，造成掘进速度相比于回采速度偏低。所以，快速掘进与支护技术在特厚顶煤巷道中的有效应用，在确保矿井建设工作方面发挥着重要作用。基于此，本篇文章对煤巷快速掘进及支护技术进行研究，以供相关人士参考。
关键词：煤巷;快速掘进;支护技术
引言
煤矿井下巷道工程是煤矿开采的重点工程之一，巷道的掘进速度直接制约着煤矿的生产效率，煤矿井下作业条件复杂，影响巷道掘进速度的因素众多，如何进行科学的组织和管理，使各类资源得到最大化的利用，提高巷道的掘进速度，成为近年来的研究热点。
一、快速掘进技术应用价值
中国是一个煤炭能源的生产大国，也是煤炭能源的消耗大国，作为经济建设与发展中最为主要的能源之一，煤炭能源的开采和应用直接影响着国内经济发展的质量和稳定。煤矿想要实现煤炭开采速度的提升，采掘平衡至关重要。现在我国煤矿普遍都是采煤综合机械化水平为100%，而掘进机械化水平却达不到100%，从而造成综采速度快，掘进速度跟不上的问题。而采煤工作面回采速度为至少每月60m，多则可以达到200m以上每月，而掘进速度大多数平均为100m至250m，若遇上地质构造等影响，掘进速度则又会受到影响。种种事实表明了煤矿掘进的发展方向，重在研究如何实现掘进快速化。
二、支护技术在采矿工程中的重要性
中国经济的不断发展在很大程度上增加了对各类矿产资源的需求，也随即带动了矿产行业的进一步发展。在矿山开采过程中，人们逐渐提高了对开采安全的重视程度，有关支护设备与技术得到迅速发展。在采矿工程中尤为重视支护技术，主要是为了确保巷道顶板的安全。通常情况下，支护技术、采矿效率与工程安全息息相关，特别是对于矿井内部的采掘工作，支护技术的应用十分关键。虽然井下采掘可为企业带来很好的经济效益，但也伴随着危险性较高的矿难事故。所以，在采矿工程中应以采掘现场具体情况为依据选择科学的支护技术，进而确保采矿工程的安全平稳进行，防止发生不必要的井下安全事故。由此可见，对支护技术的积极探索具有巨大的现实意义。
三、煤矿综合机械化掘进技术工艺
3.1掘进机选型
掘进机选型过程中需要考虑煤矿企业的规模和经济实力，应与工作面内现有的掘进配套设备相匹配，确保掘进工序衔接良好，实现最大的经济效益。选择掘进机时要以工作面掘进工作量为依据，保证掘进机的生产能力大于工作面最大掘进量为宜，保证设备生产能力具有一定的冗余，避免掘进机超负荷工作情况的出现。根据工作面实际的地质情况及巷道断面的要求，掘进机的采煤高度、截割深度、输出功率均应该满足工作面的要求，还要求结构紧凑、体积适中、掘进进尺速度要快、维护保养简单、功能齐全、安全防护到位、除尘效果好等。基于上述选型原则，确定掘进机型号为EBZ200。
3.2截割工艺
EBZ200型掘进机的截割尺寸排列紧凑、单轴承受的压力大、输出功率为325kW，应用于某煤矿工作面中能够保证工作面的掘进要求，为了提升掘进机的截割效率，适应不同的地质条件，设计了多种截割工艺。第一是工作面地质条件良好，掘进机可以采用正常截割方式，即中心进刀，四周刷帮。第二是工作面顶板出现围岩松软破碎情况时，可以采用两次截割工艺，即首先截割巷道断面宽度的1/3，之后二次截割巷道断面宽度剩余的2/3，尽最大程度的降低巷道空顶的时间，提高巷道掘进的安全性和效率。第三是工作面巷道掘进过程中存在较大地应力、存在出现片帮的风险的情况下，同样采用两次截割工艺，首先由截割断面的中心位置进行掘进，之后进行刷帮，以缩短两帮暴露的时间，提高巷道掘进的安全性。
3.3综合机械化掘进法
综合机械化掘进法最大的优势在于减轻了施工人员的劳动强度和节省了人力资源，利用多种机械设备相互配合，完成巷道的截割、支护和运输等工序，在不同的作业区域进行针对化的施工作业。综合机械化掘进法的整体施工水平比较高，可以实现连续性的作业施工，有效提升煤矿巷道的掘进效率。由于对机器设备的应用程度比较高，因此有效地缓解了人力劳动的施工强度，提升了井下作业施工人员的生命财产安全，综合机械化掘进的整体优势使得它在煤矿开采中的应用比重不断提升。在具体巷道掘进过程中，需要首先对掘进工作面进行安全确认和巷道定向，从而确保巷道的快速掘进能够有序进行。之后需要施工人员对于巷道的轮廓线进行校对和调整，之后可以根据截割程序图开始割煤。之后掘进的过程中，可以根据实际情况运用各种临时支护，最后进行永久支护，完成一个掘进循环作业。整个掘进环节比传统的爆破掘进时间更短，工作效率是传统爆破掘进工艺的数倍。利用综合机械化掘进方法提升了矿井巷道掘进的安全性，传统爆破掘进工艺在施工过程中很容易引发围岩崩塌问题，造成严重的生命财产损失，对于后续巷道的维护也存在很大影响，而利用综合机械掘进法能够有效解决这一问题，通过优化掘进模式减少对于周边岩石的震动和破坏，对于巷道围岩稳定性的控制非常有利，整体造价成本也能控制在一定范围，因此具有非常强的应用优势。
3.4施工流程优化
综掘机S型截割工艺施工流程为：①清理作业场地：巷道施工前，利用综掘机铲板清扫正头浮煤（岩），若底板存在煤（岩）体凸起，开启截割头进行平整作业，清理施工场所；②纵向进刀：调整综掘机位置，在正头左下角进刀，滚筒全部进入煤体后停刀，同时利用铲板运煤；③横向进刀：滚筒沿煤层底板自左至右截割，进行横向进刀；④往复截割：当滚筒截割至右侧时，上抬一定高度，进行往复截割，上抬高度由煤体截割情况进行确定，同时保证割下的煤块大小适中；⑤以施工中线为基准，对巷道两帮进行修整，同时清理煤炭，进行下一次循环。
3.5支护工艺优化
为了提高工作面支护的安全性和稳定性，提高掘进机的开机效率，设计了机载液压前探梁临时支护方法，使用3根长度为4.5m，直径尺寸为Φ75mm的钢管作为前探梁，配套使用6个卡子作为前探梁悬臂支护，要求每根前探梁配置2个卡子，再用销子固定。将卡子与工作面最前排锚杆底端螺丝扣合，与后排锚杆配置的卡子配合，前移前探梁，平行插入同一侧的卡子内部，将网片托起，调稳前探梁。顶网与前探梁的连接采用规格尺寸1800mm×15mm×5mm的木板，确保接顶密实。相较传统支护方式，超前支护装置的强度高、避免空顶作业，保证了巷道掘进的安全性。
结束语
煤矿巷道工作面的掘进速度直接关系着工作面煤炭采掘的效率和产量，针对某煤矿工作面掘进速度较低的问题，基于工作面实际的地质条件，开展了快速掘进工艺的设计工作。完成了掘进机及其配套设备的选型，优化了掘进工艺方法，应用结果表明，新的掘进工艺降低了支护工作时间，提高了工作人员的效率，保证了掘进工作的有序推进，同时简化了工艺流程、降低了运维成本、达到了提升煤矿巷道工作面掘进速度的目的。
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