井工煤矿掘进效率提升策略与实践

井工煤矿掘进效率提升策略与实践

袁小成

陕西延长石油巴拉素煤业有限公司 719000

摘要：随着我国煤矿事业的迅速发展，在煤矿工程领域，井下巷道快速掘进工艺优化研究是推动矿山效益、安全生产和可持续发展的重要课题。井下巷道的快速掘进不仅直接关系产量和经济效益，还牵涉安全以及对地下环境的影响。在现代煤矿开采中，如何通过技术创新和工艺改进，提高巷道掘进效率，降低成本，并确保工程安全和环保，是亟待解决的问题。

关键词：井工煤矿；掘进效率；提升策略；实践

引言

随着煤矿井下开采深度的不断增加，井下巷道在掘进过程中，高地压、高采动干扰对巷道掘进安全性的影响越来越大，随着井下应力场的不断增加，巷道围岩在受力过程中极易从塑性破坏向着脆性破坏发展，给巷道掘进安全带来严重影响，因此需要在井下进行大量的支护，来确保在巷道掘进过程中围岩的稳定性，但在实际作业过程中发现，井下巷道支护方案主要是依赖于作业人员的经验，无法提前对不同支护方案的稳定性进行对比，缺乏科学性。而且通过分析，发现掘进机截割自动化程度低以及井下掘进作业流程紊乱均是导致巷道掘进效率低下的关键因素。因此提出了一种新的煤矿井下巷道快速掘进体系，针对性的对掘进机掘进技术方案、井下巷道掘进组织、井下巷道支护方案进行了优化，以智能远程截割控制系统为核心实现了掘进机的自动化截割作业，已多工序并行开展实现了井下巷道掘进工艺流程的优化，以仿真分析、试验验证确定了最佳支护方案。

1煤矿巷道快速掘进的意义

1.1提高煤矿开采率

巷道快速掘进不仅是提高煤矿开采率的手段，还关系到整个煤矿生产链的高效运转。通过实现巷道的快速掘进，不仅能够迅速打通新的煤层，提高矿山产量和开采效率，还有助于缩短生产周期，满足市场需求，提高煤矿经济效益。这样的高效生产模式对于提升煤矿竞争力和可持续发展至关重要。

1.2缩短工程周期

快速掘进技术显著缩短了煤矿工程周期。提高施工效率使得巷道建设完成更迅速，煤矿项目投产时间更早，资金回收速度明显加快，从而加速整体经济效益的实现。这种缩短工程周期的优势不仅给煤矿工程带来更早的投产收益，还为后续工程提供了更灵活的时间安排，推动整个煤矿开采项目高效进行。

2井工煤矿巷道过断层概述

2.1井工煤矿开采中的断层问题

在井工煤矿开采过程中，地质构造断层是一种常见而复杂的地质现象。断层是地壳中由地质力学作用引起的断裂带，通常会伴随地层位移，使地层在垂直或水平方向发生错动。这些断层的存在给煤矿巷道的掘进带来了巨大挑战。首先，断层的存在导致了煤矿巷道的地质条件复杂多变。巷道穿越断层带时，地质结构的不稳定，地层就会产生错动，形成高低不平的地形，这给巷道掘进和支护带来了极大困难。其次，断层带内存在大量断层岩体，其物理性质和力学性质与周围岩层不同，使巷道围岩稳定性变差，支护难度也随之增加。最后，断层带内往往还会伴随地下水聚集，这也增加了巷道水文地质的复杂性，容易导致涌水和地质灾害的发生。

2.2现有巷道过断层技术的局限性与挑战

首先，现有技术施工周期相对较长，无法满足煤矿开采对巷道快速过断层的需求。在煤矿生产中，时间往往是非常宝贵的资源，延长施工周期就会导致煤矿开采进度推迟，影响矿井的产能和经济效益。其次，现有技术的施工成本较高，煤矿的经济负担较重。巷道过断层技术往往需要大量设备和人力的投入，增加了开采成本，尤其是在复杂地质条件下，施工成本高。再次，现有技术在处理复杂地质条件下的断层问题时，存在着一定的安全风险。巷道过断层的过程中，可能会发生地质灾害，如崩塌、涌水等，这些都会给施工人员和设备带来安全隐患。最后，现有技术往往对断层带要求较高，如果断层带的情况复杂或者无法准确获取断层信息，会使应用效果受到影响。

3巷道掘进现状分析

为了针对性地解决井下工作面掘进效率低下的不足，项目组对整个巷道掘进流程进行了全面分析，最终确定了影响巷道掘进效率的因素包括以下几个方面：1）探测效率低。目前，在掘进前对井下巷道状态的探测主要采用钻机钻进探测的方案，虽然精确度较高，但效率极低，极大地限制了掘进效率的提升。2）巷道支护结构复杂。顶板为锚杆+钢筋网联合支护模式，帮部为锚杆+金属网+护帮支护模式，在掘进过程中每米的平均钻孔深度达到了39.6m，而且钻孔深度越深，钻进速度就越慢，多重支护模式也造成了整体的支护流程繁琐。3）掘进工艺复杂。在掘进过程中，掘进机先掘进单个排距，然后退出。锚杆钻机再进行钻孔支护，然后再退出。最后，掘进机再进入迎头掘进单个排距，完成单个作业循环。掘进工艺复杂，而且各个环节之间的配合极易出现问题，影响巷道掘进效率。

4井工煤矿掘进效率提升策略

4.1地质勘探与分级

一方面，地质勘探是确保掘进顺利进行的基础。通过对井下矿体地质结构、岩性和断裂带等因素的深入研究，可以准确了解掘进工作面临的地质条件。这有助于预测掘进过程中可能遇到的地层变化、岩石特性等情况，为制订合理的掘进计划提供科学依据。同时，地质勘探还能够为工程人员提供关键信息，帮助其选择适当的掘进设备和工艺流程，以应对不同地质条件下的挑战。另一方面，在地质勘探的基础上，可以将井下巷道分为不同地质级别，根据不同的地质特征，采取相应的掘进工艺。

4.2精确的导向与控制技术应用

首先，采用先进的导向技术，如激光导向、导线导向等，精确控制巷道的掘进方向。这些导向技术可以根据断层地质条件实时调整掘进方向，确保掘进准确对接目标位置，并避免因断层地质条件变化导致偏差。其次，结合智能化控制技术，对巷道掘进的轨迹进行实时监测和调整。通过激光测距、导线测距等技术，实时获取巷道掘进的位置，并与预设轨迹进行比对和校准，确保掘进的精确性和稳定性。最后，可以考虑引入自动化控制技术，实现巷道掘进的自动导向和控制。通过对掘进设备的自动化改造，实现对掘进方向和速度的实时调整和控制，减少人为干预，提高掘进的精确度和效率。

4.3工程实时监测

通过对掘进工程进行实时监测，能够及时发现问题并采取有效措施，确保施工质量和安全。首先，实时监测可用于跟踪巷道地质条件变化。地质条件不断变化可能导致岩层塌方、地下水涌入等问题，通过实时监测，可以提前掌握地质状况变化趋势，在问题发生前及时采取相应措施，防范潜在风险，确保施工顺利进行。其次，工程实时监测有助于监测设备运行状态。通过监测掘进设备的振动、温度和压力等参数，可以及时发现设备故障或异常，提前对设备进行维护和修复，确保设备稳定运行，避免由于设备故障引发的工程延误。

结语

在对煤矿井下情况进行分析后发现，巷道截割自动化程度低、支护结构复杂和施工工艺流程繁琐是影响巷道掘进效率的核心因素。因此，对探测方案、支护方案和掘进工艺流程三个方面进行优化，针对性地解决了掘进效率低、施工工艺流程不合理等问题。因此，在实际工程中，需要综合考虑各种因素，制定科学合理的巷道掘进工艺，确保矿业活动既能高效进行，又能最大程度保护作业人员安全和矿山环境的可持续性。只有在科技进步、安全保障和环境友好的共同推动下，才能实现煤矿井下巷道掘进工艺的全面优化。

参考文献

［１］李伟．煤矿井下巷道快速掘进工艺优化研究［Ｊ］．能源与节能，２０２３（０５）：２０５－２０７．

［２］吕彬．煤矿井下快速掘进技术的应用研究［Ｊ］．能源技术与管理，２０２３，４８（０４）：１２１－１２２＋１９８．

［３］安昶春．浅析煤矿井下巷道快速掘进技术［Ｊ］．能源与节能，２０２２（０６）：１３４－１３６．