摘要:隨著我國經濟的不斷發展,家庭環境也逐漸趨于城市化,同時也加大了人們對于能源的需求量,尤其是對于煤炭資源的需求越來越大。為了保證人們對于煤炭資源的供大于求,各國紛紛研究更高的煤礦開采技術,然而煤礦開采的一個重要環節是巷道掘進。筆者從我國目前掘進技術水平和掘進設備技術特點出發,探討了加強相關技術人員專業素養的重要性,以提高礦井的掘進技術水平,從而提高煤礦的開采率。
關鍵詞:煤礦巷道 掘進技術
在社會主義市場經濟體制下,對于我國煤炭資源的開采,主要關注點是對資源的經濟效益進行生產。煤礦開采的技術和方法對于煤礦生產設備能力的發揮、安全生產、生產成本和經濟效益等都有非常重要的作用。由于我國煤層條件復雜,呈多樣性,因此對于煤巖巷道就需要大量開掘,由此可見掘進和回采在煤礦生產中的重要性。這就要求機械化掘進水平要不斷提高,同時支護技術也要達到一個比較高的水平。
1 我國巷道掘進的幾種方式
我國煤礦巷道掘進的方式主要有3種:①采取綜合機械化掘進的方式。②采取多巷掘進、交叉換位施工的方式,是連續采煤機與錨桿鉆車配套的作業線方式。③一種正處于實驗階段的掘錨一體化掘進。
1.1 綜合機械化掘進 所謂的煤巷綜合機械化掘進方式是指由可伸縮帶式輸送機、懸臂式掘進機、轉載機、通風除塵設備及供電系統、單體錨桿鉆機等設備組成。其中的懸臂式掘進機是其掘進的關鍵設備,掘進工效和掘進進尺主要取決于掘進機的性能。
1.2 連續采煤機煤礦大斷面巷道高效快速掘進 作為一種綜合機械化掘進設備——連續采煤機,其在采割大寬度煤層時具有非常明顯的優勢,能夠將采落煤、裝煤和運輸煤結合為一體。目前此種設備約60多套臺已分布于我國多個礦區在使用中,很好地服務于煤礦大斷面巷道的快速掘進。
從工作面運輸方式分類,連續采煤機掘進工作面設備配置分為兩種:
第一種,采取間斷式運輸方式:以給料破碎機、錨桿鉆車、連續采煤機、鏟車及膠帶輸送機、運煤車或梭車等為工作面的配置。
第二種,采取連續式運輸方式:工作面的配置主要為錨桿鉆車、連續采煤機、鏟車及膠帶輸送機、運煤車或梭車。在煤礦大斷面巷道的快速掘進時,連續式采煤機所采用的交叉換位的方式與錨桿鉆車相互配合作業。連續式采煤機在掘進開采運輸巷道的時候,錨桿鉆車在同一時間正在回風巷道進行錨桿的支護作業,與錨桿鉆車交換位置當連續采煤機完成一個煤礦巷道的掘進循環時,如此交替循環作業下去能夠快速有效的提高掘進的效率。
2 煤礦巷道掘進的影響因素
由于煤礦巷道掘進是龐大的復雜的一個系統性工程,所以能夠影響煤礦巷道掘進正常工作因素是比較多的,主要包括人(施工者和管理者)、物(施工機械設備)、環境(生產技術技術及施工工作地點)安全因素三個方面。三者之間聯系密切,互相扶助,缺一不可。下面就這些影響因素逐一做簡明扼要地剖析。
2.1 人(施工者和管理者)的因素
2.1.1 施工者和管理者的素質培養。要想完成任何一項系統工程作業,人在施工過程中是關鍵因素,具體包括以下兩點:
2.1.1.1 勞動者的素質。由于礦井掘進中,操作人員文化水平低,對生產工藝不熟悉,沒有按照規程作業,使得工作效率低下,因此對職工進行技能培訓尤為重要。只有這樣才能使其盡快掌握每一道工序及要求,培養出盡可能多的多面手,提高掘進效率,從而保證此施工工藝順利進行。
2.1.1.2 管理者的能力。在施工的組織過程中,技術水平、管理能力、培訓能力、組織能力等對于一個管理者尤其是直接從事基層的管理人員是顯得尤為重要的。施工操作規程編制的是否便于實施或安全規程編制是否完善、現場管理是否嚴格到位、技術人員業務素質培養是否按規定定期執行、煤礦巷道的掘進和支護設計是否符合設計規范都會直接影響著施工工作的順利進行。
2.1.2 管理者的組織管理形式
2.1.2.1 基本管理制度。保證煤礦巷道施工工程高效地、順利地實施的前提是建立健全以崗位責任制為中心,建立健全和堅持完善和嚴格執行各項管理制度。
2.1.2.2 合理的煤礦巷道掘進施工方法。煤礦巷道掘進要盡量采取一次性開挖成型的方式進行巷道的掘進。在煤礦巷道的支護過程中,是否要進行超前或初期的支護要根據圍巖的情況而定,必要的時候必要地段要采取加強支護,以保證煤礦巷道施工的安全。
2.1.2.3 科學合理的組織施工。科學合理的組織施工要求做到以下幾大點:①合理的作業時間和工序時間安排,盡量采取多個作業能夠同時進行且不違反安全規范。②編制高效的合理循環圖表,優化勞動施工組織;③確定較為合理的循環進尺。
2.2 煤礦巷道施工的機械設備及生產的技術因素
2.2.1 機械設備。在煤礦巷道施工過程中,其主要的工序包含鉆眼、裝運與爆破,而煤礦巷道的掘進速度主要取決的是選擇何種鉆眼方式作業與是否合理使用裝運設備及其使用是否正確。
2.2.1.1 鉆眼。當前巷道掘進普遍使用的仍是氣腿鑿巖機(如7655型、YT-28型、YTP26型等),由于氣腿鑿巖機輸出功率小,鉆速低,所鉆炮孔深度淺,要想提高工作面鉆孔速度,就得多機作業,但掘進工效仍無法提高。全斷面掘進機掘進速度快,成本低,工效高,巷道掘進質量好,又安全可靠,所以,其勢必將取代其他鑿巖設備。
2.2.1.2 裝運。裝巖工序在平巷掘進中占整個循環時間的30%~50%,當前,國內已基本實現機械化作業。從50年代到現在,我國工程施工中裝運機械共進行了四個階段的更新,在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設備為主的間斷出碴設備配套,向高效率連續出碴設備配套發展,即采用連續作業的蟹爪式或立爪式裝載機與皮帶轉載機和礦車配套,或采用的無軌鏟運機出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴,其可把掘進工效提高1~2倍,采準時間縮短75%~80%。
2.2.2 生產技術。根據我國井巷掘進當前施工水平,廣泛采用的仍是鉆爆法施工,而支護方式基本為錨噴支護。該方法在施工速度、安全質量、勞動強度、生產成本方面均優于傳統的架棚支護和砌碹支護方式。但施工中仍存在一些問題,如由于巷道成形欠佳造成網、噴質量差,錨桿安裝質量不好等,對于圍巖較差地段不但會存在安全隱患,而且還會制約井巷掘進進度。
2.2.2.1 改進光爆技術,加強巷道成形。當前巷道爆破均采用光面爆破,而大多為淺孔爆破,為提高進尺,可從加大孔深和孔徑入手,并且經多年實踐,中深孔(5m)爆破也是可行的。同時,為加強巷道成型,由于加大孔徑而減少的擴炮孔數量可轉移至周邊,即增加周邊眼數量,保證光爆效果。而且,增加孔深和炮眼數可以提高臺車的純鉆眼時間,充分發揮高效設備的利用率。
2.2.2.2 合理選擇錨桿,提高安裝質量。錨桿是否發揮作用,最關鍵是選型是否正確及安裝規范與否。不同圍巖需選用合理的錨桿,如砂漿錨桿、樹脂錨桿、中空注漿錨桿及預應力錨索、對穿頂應力錨索等。錨桿安裝角度、錨墊板是否貼緊巖面及注漿是否飽滿,都將直接影響錨固質量。
3 施工地點安全(環境因素)
3.1 自然因素 地下突水、瓦斯、高地溫及高壓力圍巖變形等自然災害將直接危害巷道施工安全,其在施工中可借助相關設備(如地質雷達、紅外線設備等)進行監測,采取必要措施達到安全條件,但其勢必影響施工進度。
3.2 人為因素 在施工中的隨意性,是最不安全因素。在保證個人施工能力及操作規范性同時,安排合理工作時間、保持施工人員的良好施工狀態,也是保證安全施工的一個必不可少的條件。
4 結語
結合以上所闡述的,煤礦巷道高效高速的機械化掘進方式在我國煤炭行業中的地位是越來越重要,掘進的速度跟不上其它環節已經嚴重制約我國礦井的高產高效建設。自從改革開放開始,我國堅持走自主創新和引進吸收相并存的發展道路,加快技術改造和技術創新的步伐,努力提高我國煤炭裝備技術水平,使我國的煤礦巷道綜掘產業取得了巨大的發展,實現了騰飛。
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