復雜地質下煤巷快速掘進技術探析

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，需改進煤礦開采技術，提高開采效率，從而促進國家經濟發(fā)展和提高人們的生活水平。巷道掘進和支護工作影響煤礦開采。通常，采煤是先勘測，再挖掘，最后開采。因此，巷道的安全與否事關員工的生命安全和煤企的長遠發(fā)展。具體的煤礦開采中，部分巷道距離較長，所處地理位置危險，挖掘和支護時需投入較大成本。隨著機械化的引入，煤礦開采技術和設備不斷完善，保證了煤礦開采的高效、安全，促進了煤企發(fā)展。目前，年產超過萬噸的機械化綜采工作面已比較常見，需做好復雜條件下煤巷的快速安全掘進。
　　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號煤層底板等高線平均為690m。通過計算，該礦煤深約580m。最初預計煤礦巷道走向1 750m，巷道長269m。鑒于該礦較深，瓦斯含量可能較大，爆炸風險較高，設計巷道時，需預留瓦斯回風巷，以防止瓦斯含量過大而影響工作人員的健康。
　　2 煤礦快速掘進的具體方式
　　2.1 懸臂式掘進機
　　利用此設備打開巷道的技術相對比較成熟，興起于歐洲，但缺點也比較明顯，即挖掘速度慢，無法滿足當前煤炭開采需求，增加了煤企成本，已被逐漸淘汰。
　　2.2 連續(xù)采煤機組錨桿鉆機掘進
　　該技術起源于美國，應用比較廣泛。通過多個煤礦巷道運煤，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。雖然該技術應用成本較高，但被較多國家用于采煤。
　　2.3 掘錨聯合機組掘進
　　工業(yè)革命后，多數國家開始大力發(fā)展工業(yè)。煤炭作為主要能源，已供不應求。所以，多數國家開始創(chuàng)新采煤技術。其中，起源于英國的掘錨聯合機組掘進技術，加快了采煤速度，滿足了市場的煤炭需求，促進了經濟發(fā)展。
　　3 片幫原因
　　煤礦巷道受掘進技術的影響，邊緣易發(fā)生變形和片幫等問題。其中，變形主要經歷五個階段：第一，影響階段，掘進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。隨著掘進的深入，巷道周邊受影響變大。巷道掘進時，需經常檢查和修繕巷道周邊，以避免發(fā)生危險事故。
　　由于開采力度加強且煤企監(jiān)管不到位，易出現片幫問題。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，煤層質地較脆，節(jié)理裂隙較多，受掘進應力擾動，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，需一次性切割2m;向高切割時，需一次性切割全高，切割線路為S形。短掘短支鋼帶搭接時，需分段進行，并與巖面充分結合，避免使用木板。該方法減少了空頂時間，延長了巷道的安全時間。需要注意的是，實施快速掘進時，需考驗采煤人員的專業(yè)能力和心理素質，應多加宣傳安全挖掘事項。
　　4.2 支護技術
　　支護技術因支護位置的不同而有不同要求。首先，托頂煤時，煤層上至巷道頂板或是以上部位，將損壞巷道，需采取支護方式，以確保巷道的安全。其次，煤層上至巷道頂板時，頂板煤層易坍塌，需采取多樣化支護手段，且需根據開采情況設置支護距離，以保證巷道安全。最后，巷道設計時，需以堅固為首要原則，不同階段采用不同的支護方式，并引入永久支護手段，以確保巷道安全。
　　4.3 完善煤礦的管理策略
　　調查研究顯示，煤礦開采過程中，工作人員自身的疏忽是導致安全事故發(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。煤礦開采時需要開采人員相互配合，關注巷道結構變化，且需要管理人員進行科學管理，做好設備和工具的管理。若管理者不善管理，將致使員工數據和工具數據丟失而影響煤礦安全。
　　4.4 加強工作人員的安全意識
　　煤礦安全事故的發(fā)生多與員工的不規(guī)范操作和安全意識淡薄有關，因此需加強員工安全意識。復雜地質環(huán)境中應用快速掘進技術，需告知相關人員注意事項，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方面的培訓工作，同時做好特定危險位置的人員防護工作[1]。