煤矿井下掘进技术的推广和应用探讨

丁 军

太原煤气化集团有限责任公司东河煤矿

煤矿井下掘进技术的推广和应用探讨

丁 军

太原煤气化集团有限责任公司东河煤矿

随着现代化煤矿生产的不断发展和新的采煤技术的不断涌现，如何实现生产的集约化和设备成套化是提高煤炭企业竞争力的重要发展方向之一。就目前的情况看，科学合理决策为掘进技术的发展提供了重要的科学保障，同时对煤矿井下掘进工作质量的检测进行了管理。在实际的煤矿开采中，掘进工作面的支护情况，是影响煤矿安全生产的关键部分，因此，需要进一步优化煤矿掘进支护技术，制定合理的应对建议，保障井下掘进技术的可靠性，与此同时，还应加强相关的监督工作，保障我国煤矿井下掘进技术的有效性，促使煤矿掘进支护的质量和技术可以得到有效的提升，积极推动煤矿掘进支护的机械化水平的完善，推动煤矿的安全生产，实现煤矿企业的持续健康发展。基于此本文分析了煤矿井下掘进技术的推广和应用，以期提供一些借鉴。

煤矿井下；掘进技术；推广；应用

1 技术的发展

近年来，随着社会经济的发展，我国的煤矿掘进技术也在不断提高。早在几年前，煤矿的掘进技术就己经出现了年产几百万吨甚至几千万吨的情况，增加了回采的数量，提高煤矿采集技术的关键就是巷道掘进技术。在我国，掘进技术的关键就是掘进机的设备，但是在掘进机研究方面，我国一直落后于发达国家，不过随着我国对掘进机的重视不断加强，掘进技术也在不断提高。以前，我国的掘进机技术并不发达，引进的掘进技术就当时的状况来说可靠性低、能力差、机器设备的功率小，只能运用在煤巷中。由于掘进机存在各种问题，导致掘进机在使用的过程中也出现了一些问题，于是我国在引进掘进机的方面进行了分析，最后制定了适宜的掘进设备方案，促使了我国现代煤矿掘进技术的发展。

2 煤矿井下掘进技术应用

2.1 煤巷综合掘进技术

煤巷综合掘进技术是在煤矿井下巷道进行挖掘时综合利用悬臂式掘进机、伸缩带式煤矿运输机、锚杆钻机等多种机械化设备进行掘进的一种方式，煤巷综合掘进技术的运用主要有两点：第一在设计掘进机械时需按相关要求进行设定，特别是机械结构方面一定要保证结构的紧凑性，确保设计的合理性；第二保证掘进机工作时的稳定性，最大程度保证低中心、低机身，由于井下作业的环境较为恶劣，所以对机械设备的质量要求过高，要求具备自我作业的稳定性及可靠性，同时需要通过安装自动检测装置来提高设备的自我检测能力。

2.2 大断面煤巷连续采煤机掘进技术

近些年来，大断面掘进机被广泛应用于现代化矿井采掘工作中，大断面掘进机相比于其他传统掘进机具有采煤、落煤、运煤等一系列功能，且在割煤过程中可以有效控制截割煤的宽度实现标准化作业。目前我国主要采用的是单机引入和配套设备引入两种方式，具有良好的适应性和效率性。主要用于大断面煤巷的掘进和短臂开采，按照运输方式的不同可以分为两种：间断运输和连续运输，在我国使用较多的还是连续运输的方式。连续运输方式进行煤矿掘进的主要工作原理是：在进行大断面巷道掘进时，连续采煤机和锚杆钻车可以实现位置交换。连续掘进机在进行掘进循环作业时可以在运输巷道中不断掘进，同时锚杆钻车可以进行锚杆支护作业。假如连续掘进机完成自身的掘进任务时，会自动与锚杆钻机进行互换位置，进而实现交叉换位以此来完成下一个循环作业。通过其工作原理可以看出通过连续运输方式进行煤矿掘进可以提高煤矿掘进的采掘效率保证掘进的质量，比传统悬臂式掘进设备更具优势。

图1 锚杆支护的加固作用1—锚杆;2—加固拱

2.3 锚杆支护技术

2.3.1 钻孔

在锚杆支护中，钻孔质量的优劣直接关系到锚杆的安装质量和施工速度，为此，必须对钻孔质量进行严格控制。在钻具的选择上，应当按照岩体的性质选取合适的钻具，并根据巷道的断面尺寸确定钻机的长度和高度。同时为进一步加快施工速度，应当尽可能减少钻杆的更换次数。在钻孔的过程中，应当严格按照设计的孔位、深度和角度进行施工作业，具体要点如下：

①钻孔的直径必须与设计要求相符，如果孔的直径过小，会导致杆体无法顺利安装；若是孔的直径过大，则会对锚固效果造成影响。②钻孔时不得出现弯曲或是台阶，必须保持直线，这样可以确保杆体顺利插入钻孔当中。③应当严格按照设计要求对钻孔深度进行控制，确保锚杆端头顺利推送至孔底后，锚杆尾部的螺纹可以安装螺母。④钻孔角度的最大允许偏差不得超过5°，若是角度过大会使锚杆的有效作用范围减小，并且也不利于锚杆支护作用的发挥。⑤当钻孔完毕之后，应当认真做好清孔工作，将孔底的煤岩粉清除干净，以免影响锚杆的安装质量。

2.3.2 锚杆安装

树脂锚杆的安装要点如下：①应当按照设计要求将树脂锚固剂装入到钻孔内，装前应当对锚固剂进行质检，确认质量合格后方可使用。②将托板套在杆体上，并带上螺母，借助安装器将杆尾与钻机的机头进行连接，杆体的端部插入到装好锚固剂的孔内，提升钻机，借助杆体将孔口位置处的锚固剂送入到孔底。③在锚杆安装过程中，锚固剂的搅拌是关键环节，该环节与锚固效果和锚杆的安装质量密切相关，为此，必须确保锚固剂的搅拌质量。在搅拌时，钻机应当有一定的扭矩，搅拌时间可以按照锚固剂的类型进行控制，时间既不可过短，也不宜过长，以免影响锚固效果，搅拌要连续不间断进行。④锚固剂彻底固结之后，可以使用锚杆钻机将螺母拧紧，并压紧托板，为加快施工速度，锚固剂搅拌、上托板、拧螺母三个步骤应当一次完成。如果安装过程中，钻机的扭矩力无法达到设计预紧力的要求时，则应采用扭矩扳手对锚杆施加预紧力。

2.4 联合支护技术

通常来讲，联合支护就是指在井下掘进时，需要采用两种或者更多的支护方式，共同对围岩进行稳定的一种综合性支护手段。单一支护的方式主要包含锚杆支护、混凝土支护、砌碹支护和棚架式支护等。如果在正常的施工过程中将这几种方式通过科学的叠加，有机地结合在一起，就能够形成联合支护。在联合支护中，大家常见的几种形式有：①锚喷支护。就是将锚杆同混凝土土支护有机结合在一起，这种支护的方式安全可靠，成本较低，在矿井下进行掘进可以采用此方式，尤其是在易垮塌的巷道中，应用更为频繁。②锚网支护。就是有机结合锚杆和金属网，金属网就是使用铁丝制成网片，并利用托板将其稳稳地固定在事先准备好的锚杆的端头处。该方式的主要作用是防止小块岩石在松动的情况下掉落，常用在一些围岩不够稳定、跨度较小的煤矿巷道中。③锚喷网支护。这是一种综合性的支护方式，是锚杆与混凝土加上金属网共同进行支护。金属网可以有效提高混凝土的整体特性，让混凝土产生的应力可以均匀地分布在各个角落，从而防止出现喷层开裂的现象，增强喷层本身的抗压力、抗拉力。

喷层主要就是把金属网全部都覆盖上，但是这种方式有环境限制，需要在岩层破碎、围岩不稳定、跨度过大的矿井巷道中进行，这样才能真正地发挥出它的效用，提高生产的安全性，尽可能防止意外的出现。

3 煤矿井下掘进技术的推广

3.1 强化煤矿掘进支护技术的研究和联合使用

在实际的煤矿掘进过程中，需要结合煤矿掘进工作面的围岩类型和巷道形态，科学的对支护技术进行选择，并适宜的采用联合支护的方式，促使周边围岩的安全性和稳定性可以得到有效的提升。例如:矩形断面支护时，需要科学的对锚杆支护和锚索支护进行应用，把锚杆插入预先制作好的围岩钻孔中，采用锚索对围岩岩层结构进行上移，通过锚索支护和锚杆支护的联合使用，促使掘进支护技术水平得到进一步的提升，规避安全隐患。

3.2 推广和发展掘锚一体化技术

煤矿井下巷道掘锚一体化技术代表着煤巷快速掘进技术的发展方向，也是实现煤矿开采高产高效矿井技术的主要措施。相对于其他掘进技术，掘锚一体化技术具有的优点有:①适用范围更广，掘进工效也有进一步改善，巷道成型好;②适合于顶板条件不太好的单巷及双巷掘进;③能够提高锚杆支护的效果，改善作业环境和降低工人劳动强度。由于具有以上比较明显的优势，从而具有非常广泛的应用前景。因此国外许多产煤大国目前广泛采用掘锚一体化技术。掘锚一体化技术的核心是掘锚机组，是连续采煤机和锚杆钻机的有机结合。其中结合的关键技术就是要使得掘锚机组的主副机架能够相对滑动，以实现掘进和锚护同步作业。另外一个关键就是要将截割和装运机构能力加大，以减少锚杆钻机的数量和分布。由于我国的煤矿地质比较复杂，各种井下掘进技术和设备参差不齐，施工的工艺也不同，因此要发展掘锚一体化技术，就要针对我国煤矿的地质条件和施工工艺进行研究，提供多种配套形式。

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