復(fù)雜地質(zhì)下煤巷快速掘進(jìn)技術(shù)探析

煤炭資源在我國分布廣泛，但人均含量偏少，尤其是工業(yè)發(fā)展都以煤為能源。因此，需改進(jìn)煤礦開采技術(shù)，提高開采效率，從而促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人們的生活水平。巷道掘進(jìn)和支護(hù)工作影響煤礦開采。通常，采煤是先勘測(cè)，再挖掘，最后開采。因此，巷道的安全與否事關(guān)員工的生命安全和煤企的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。具體的煤礦開采中，部分巷道距離較長(zhǎng)，所處地理位置危險(xiǎn)，挖掘和支護(hù)時(shí)需投入較大成本。隨著機(jī)械化的引入，煤礦開采技術(shù)和設(shè)備不斷完善，保證了煤礦開采的高效、安全，促進(jìn)了煤企發(fā)展。目前，年產(chǎn)超過萬噸的機(jī)械化綜采工作面已比較常見，需做好復(fù)雜條件下煤巷的快速安全掘進(jìn)。
　　1 煤巷所處地理環(huán)境
　　某礦所處地理位置海拔較高，西北高于東南，高度差約為500m，S3303工作面開采的3號(hào)煤層底板等高線平均為690m。通過計(jì)算，該礦煤深約580m。最初預(yù)計(jì)煤礦巷道走向1 750m，巷道長(zhǎng)269m。鑒于該礦較深，瓦斯含量可能較大，爆炸風(fēng)險(xiǎn)較高，設(shè)計(jì)巷道時(shí)，需預(yù)留瓦斯回風(fēng)巷，以防止瓦斯含量過大而影響工作人員的健康。
　　2 煤礦快速掘進(jìn)的具體方式
　　2.1 懸臂式掘進(jìn)機(jī)
　　利用此設(shè)備打開巷道的技術(shù)相對(duì)比較成熟，興起于歐洲，但缺點(diǎn)也比較明顯，即挖掘速度慢，無法滿足當(dāng)前煤炭開采需求，增加了煤企成本，已被逐漸淘汰。
　　2.2 連續(xù)采煤機(jī)組錨桿鉆機(jī)掘進(jìn)
　　該技術(shù)起源于美國，應(yīng)用比較廣泛。通過多個(gè)煤礦巷道運(yùn)煤，提高采煤速度，降低煤礦巷道的瓦斯含量，保障工作人員的安全。雖然該技術(shù)應(yīng)用成本較高，但被較多國家用于采煤。
　　2.3 掘錨聯(lián)合機(jī)組掘進(jìn)
　　工業(yè)革命后，多數(shù)國家開始大力發(fā)展工業(yè)。煤炭作為主要能源，已供不應(yīng)求。所以，多數(shù)國家開始創(chuàng)新采煤技術(shù)。其中，起源于英國的掘錨聯(lián)合機(jī)組掘進(jìn)技術(shù)，加快了采煤速度，滿足了市場(chǎng)的煤炭需求，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
　　3 片幫原因
　　煤礦巷道受掘進(jìn)技術(shù)的影響，邊緣易發(fā)生變形和片幫等問題。其中，變形主要經(jīng)歷五個(gè)階段：第一，影響階段，掘進(jìn)之初巷道周邊受影響很小;第二，穩(wěn)定階段;第三，一次回采影響階段;第四，一次回采穩(wěn)定階段;第五，二次回采穩(wěn)定階段。隨著掘進(jìn)的深入，巷道周邊受影響變大。巷道掘進(jìn)時(shí)，需經(jīng)常檢查和修繕巷道周邊，以避免發(fā)生危險(xiǎn)事故。
　　由于開采力度加強(qiáng)且煤企監(jiān)管不到位，易出現(xiàn)片幫問題。巷道跨度和高度較大，煤層承載能力弱，極易松散和破碎。此外，煤層質(zhì)地較脆，節(jié)理裂隙較多，受掘進(jìn)應(yīng)力擾動(dòng)，易發(fā)生片幫。
　　4 巷道片幫問題解決策略
　　4.1 短掘短支策略
　　該方法可有效解決巷道片幫問題，主要施工方式為一次成型。向前切割時(shí)，需一次性切割2m;向高切割時(shí)，需一次性切割全高，切割線路為S形。短掘短支鋼帶搭接時(shí)，需分段進(jìn)行，并與巖面充分結(jié)合，避免使用木板。該方法減少了空頂時(shí)間，延長(zhǎng)了巷道的安全時(shí)間。需要注意的是，實(shí)施快速掘進(jìn)時(shí)，需考驗(yàn)采煤人員的專業(yè)能力和心理素質(zhì)，應(yīng)多加宣傳安全挖掘事項(xiàng)。
　　4.2 支護(hù)技術(shù)
　　支護(hù)技術(shù)因支護(hù)位置的不同而有不同要求。首先，托頂煤時(shí)，煤層上至巷道頂板或是以上部位，將損壞巷道，需采取支護(hù)方式，以確保巷道的安全。其次，煤層上至巷道頂板時(shí)，頂板煤層易坍塌，需采取多樣化支護(hù)手段，且需根據(jù)開采情況設(shè)置支護(hù)距離，以保證巷道安全。最后，巷道設(shè)計(jì)時(shí)，需以堅(jiān)固為首要原則，不同階段采用不同的支護(hù)方式，并引入永久支護(hù)手段，以確保巷道安全。
　　4.3 完善煤礦的管理策略
　　調(diào)查研究顯示，煤礦開采過程中，工作人員自身的疏忽是導(dǎo)致安全事故發(fā)生的重要原因。此外，煤企的管理不善也是發(fā)生安全事故的重要原因。煤礦開采時(shí)需要開采人員相互配合，關(guān)注巷道結(jié)構(gòu)變化，且需要管理人員進(jìn)行科學(xué)管理，做好設(shè)備和工具的管理。若管理者不善管理，將致使員工數(shù)據(jù)和工具數(shù)據(jù)丟失而影響煤礦安全。
　　4.4 加強(qiáng)工作人員的安全意識(shí)
　　煤礦安全事故的發(fā)生多與員工的不規(guī)范操作和安全意識(shí)淡薄有關(guān)，因此需加強(qiáng)員工安全意識(shí)。復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中應(yīng)用快速掘進(jìn)技術(shù)，需告知相關(guān)人員注意事項(xiàng)，避免因行為不規(guī)范而引發(fā)安全事故。煤企管理者需做好安全知識(shí)方面的培訓(xùn)工作，同時(shí)做好特定危險(xiǎn)位置的人員防護(hù)工作[1]。