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大断面巷道快速掘进技术分析

作者:未知

  摘要:本文分析了矿井巷道进行掘进工作时其速度的影响因素和提高巷道掘进速度的措施,某种程度上提高了矿井开采工作的生产效率,矿井企业的综合效益有了明显的大幅度提升。
  关键词:断面;巷道;快速掘进
  0 引言
  近年来,信息化技术不断发展,综采工作中机器设备的机械科学化不断加快,影响矿井煤炭资源生产效率的因素主要来源于矿井采掘业的不平衡开采。某矿井的回采作业面是高应力且较软弱的煤层,不仅煤体中而且巷道中有大量的高瓦斯、淋水大、过陷落柱和高应力等现象,严重影响了巷道掘进的速度,同时降低了巷道综采的生产效率。因此,采用相关举措改进巷道掘进速度,平衡矿井中开采和掘进工作速率。
  1 某矿井概况
  某煤矿企业的综采工作面主要开采煤层是5号煤层,该煤层平均厚度为6.2m,开采深度为大于640m,属于高应力且较软弱的煤层。该矿井作业面巷道使用的掘进方式是沿底留顶,巷道上部是砂质泥岩的直接顶、中粒砂岩的基本顶、粉砂岩的直接底。矿井巷道断面长度为3300mm,宽度为6000mm,巷道断面的面积为19.8m2。
  该矿井综采作业面两边的巷道都使用综合机械化设备仪器进行施工,使用的支护方法是高强度的螺纹钢锚索和锚杆,矿井作业过程中,巷道中物料运输和割煤工作同时实施。掘进巷道中的程序为先进行割煤前的准备工作,然后进行物料运输和割煤工作,再进行相应的安全检测,对一些不安全的围岩进行临时支护操作并布设锚杆等。
  2 实现巷道快速掘进作业的影响因素分析
  某矿井区域地质环境条件复杂,矿井瓦斯浓度高一直影响着矿井巷道掘進的速度,在矿井瓦斯调控到合理值之下时,结合对现场的探察测量并分析,可知巷道掘进速度受影响的因素有:
  ①在矿井巷道进行支护措施和采煤掘进技术步调不协调一致,致使机械设备和工人在井下作业工时较多,不能全面发挥综合机械化掘进的所有优点;②在使用锚杆支护作业之前,准备工作和临时支护工作花费了大量时间,而不同组交接工作时间短,致使有些工作交接时不到位;③在矿井巷道掘进施工中锚杆支护是用时最长的工序,其支护过程需要花费工人较长的时间。锚杆支护过程中影响其工作时长的因素主要有:
  ①在矿井中使用机械仪器设备进行巷道掘进工作时,巷道成型效果与预期设计的不符,在布置钻孔位置时使用钻机钻孔时经常会发生钻子跑偏的现象;②在巷道中进行布设巷帮锚杆和顶板锚杆时,这两项工序不能同时作业,而且两种工序作业时会产生相互影响,这样使得布设锚杆的过程中消耗的时间过长;③每个工人对巷道掘进作业的熟练程度不同,处理突发事变的应变能力不同,因此在巷道工作人员布设锚杆时所用时间不同;④巷道两帮的巷帮钻杆长度超过实际长度,在两边巷帮同时进行钻孔打眼操作会产生相互影响和重复安装锚杆的现象,如果锚杆固定失败,则需要进行补打眼工序,这样重复工作势必增加了工作时间。
  3 巷道快速掘进方法分析
  3.1 改进原有临时支护方法
  矿井巷道掘进快慢的影响因素之一是巷道掘进面的迎头临时支护系统,将原来的临时支护改进为机载的临时支护系统,系统的适用性增强了,巷道掘进速度提高了。经过比较分析,机载临时支护使用型号ZLJ-10/21 的设备掘进效果更好,为了使该设备发挥更好的效果,将四个支撑盘保障能把巷道的顶板和底板很好的紧密绞接。如果巷道底板发生破碎的现象,应把优质钢板支撑在前支撑系统的支撑盘上,这样可以进行临时性的支护。在巷道掘进作业中控顶距应在220mm到2000mm之间,应用机载临时支护系统明显地缩短了支护时间,与原方法相比,支护时间节省了约10分钟。
  3.2 人机操作支护方法
  在矿井巷道掘进作业中使用人机交互式操作方法,在原来的施工方法上进行合理的合并优化操作,在掘进机操作时要预先设置下一段时间的生产工作,这样能够缩短掘进作业间隔的时间段,但不会改变原先设定的工作程序,保证巷道正常掘进作业的顺利进行。使用人机交互式操作方法,巷道综采作业面的生产时间缩短了将近30分钟,掘进作业的工作效率明显提高了将近五分之一。
  3.3 改进永久支护方法
  在巷道掘进作业中,锚杆支护工作时整个流程中消耗时间最长的工艺,直接影响巷道掘进的速度。根据锚杆支护工艺数据分析,比较不同布设片间的应力特征,确定了巷道布置锚杆间距为850mm*850mm,这样布设锚杆能够确保巷道顶板的稳定性,而且大量地缩减了锚杆的使用数量,减少了矿井巷道掘进支护的成本,较少了布设锚杆的消耗时间,提高了巷道掘进作业的速度。此外,改进巷道支护的相关参数,设定巷道锚杆支护过程,对工作人员进行作业的熟练程度进行专业的技能培训,提高了巷道掘进速度,保证巷道作业效率。再者,对施工过程中的有些工序进行合并,增加同时间段的作业工艺,恰当配置工艺,减少支护时间,缩短了掘进工艺时间。
  3.4 将工艺实施标准化处理
  掘进的各道工艺都要有相应的标准化处理流程,并对掘进耗时进行科学分析,在制定标准化流程时要综合考虑施工现场的情况、工作人员的心理和生理因素等情况,综合分析并制定标准耗时计算公式。
  4 结束语
  煤矿矿井巷道掘进的速度在矿井开采生产中发挥着重要的作用,掘进速度提高了,工艺生产耗时缩减了,矿企生产成本减少了,整个煤矿企业的经济效益提高了。
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