煤巷高效快速掘进技术优化浅析

1煤巷高效快速掘进关键技术问题探讨
　　煤巷快速掘进所面对的主要矛盾与所处的煤炭赋存条件、机械装备、配套设备以及巷道断面、预期进尺等多重因素关联，因此煤巷快速掘进采用的模式和需要研究的问题就不尽相同。
　　1.1掘进与支护速度
　　掘进速度慢的主要原因在于掘、支不平衡，工作面掘进机割煤时间通常占17%～34%，而打锚杆支护时间需占50%～67%，掘进快而支护慢。这种倾向随着掘进机截割功率不断增大，推进能力不断增强，矛盾就越显突出。为了缓解这个矛盾，各个快速掘进项目，在顶板条件允许的情况下，都将空顶距拉大，尽量使掘进和支护均拥有互不干扰的作业空间，做到平行作业。这个现象在上述实例中有很多。目前，主要解决办法是创造条件，使掘进工作面顶板满足拉大空顶距的条件，尽量在随后的场地完成剩余支护工作。这样仅解决了一部分条件较好工作面的问题，不能在大范围内推广。掘快支慢的矛盾，也应该使掘进能力与锚杆支护能力平衡配置，适当降低掘进机的掘进能力，为支护设备的运行留出空间和时间。以掘进机不横向移机截割1个断面的时间，略微小于锚杆机具支护1个断面的时间为配置平衡较为合理。这样可以使掘进系统所有设备，特别是掘进机与锚杆机均能发挥最大能力，而不是仅单独提升进尺指标。
　　1.2锚杆支护机具自动化
　　目前，巷道支护是制约快速掘进的主要因素。在掘进机掘进功率不断扩大，截割1个断面所需时间不断缩短的情况下，通过增加锚杆机的钻臂数量，提高锚杆操作及其辅助人员在掘进队所占比例，也很难从根本上解决巷道支护慢等问题。如果将机载锚杆臂实现自动化，研制打锚杆机器人，将大幅提高各机载锚杆机，特别是掘进（锚）机机载锚杆机的运行概率，减少人的参与程度甚至减少作业人员。为最终实现多臂锚杆机自动化打锚杆和铺网工作，提高掘进系统的自动化水平打好机械技术基础。
　　1.3分布式锚杆支护机具
　　机载多臂锚杆机大部分是仿照进口锚杆机设计的，原来的主要用途是发挥调动灵活、作业机动的特点，配合连续采煤机在多巷掘进中进行锚杆支护作业。目前，八臂锚杆机体量大，能力强。但是，这样的布置方式占用了巷道大部分断面，影响了辅料运输通道布置。如果将机载锚杆臂按照快速掘进整体需求在巷道内分散布置在不同的机械上，将会解决快速掘进系统整体布置方面的辅料运输通道布置问题，也可增加锚杆钻机同时开机的概率。
　　1.4掘进工作面部分支护
　　掘进支护原指在新掘断面的裸露顶板及时完整采取措施管理顶板的工序。随着快速掘进技术的发展，根据顶板条件适度局部支护，实现安全管理。但是，此做法在一定程度上具有一些法规或程序缺陷。通常，新裸露顶板及时完成锚杆支护对保护顶板的完整和安全是最有效的。但是，在顶板条件好的前提下，在掘进工作面仅打部分锚杆，既能保护顶板的完整和安全，又能加快掘进速度，满足矿井生产需求。
　　1.5辅助作业机械化
　　通风、供电、供水、除尘、辅助运输、带式输送机延伸等保障作业是巷道掘进过程中必须完成的作业环节。保障作业由人工加简单的机械辅助完成，且作业时间和作业质量很难保证，是阻碍掘进工作面进一步提高功效的重要因素之一。各快速掘进项目，除需努力解决掘进与支护的矛盾外，还需解决掘进和辅助工序的矛盾。如果这一矛盾解决了，快速掘进的实际推进作业时间将由目前通常的2班扩展到2班半，甚至全天。目前，辅助作业时间约为1个班，占全天的1/3，其中移输送带、拉水管、盘（挂）电缆、扛锚杆、挂风筒等重体力劳动，既耽误时间，用人又多，效率低下。因此，应考虑将盘放挂电缆、水管、风筒等辅助工序实现机械化、自动化，进而实现掘进与辅助工序的平行作业。例如，将一段距离内需要延伸的动力电缆在井上卷到卷电缆装置上，运输到工作面后将电缆卷整体安放在使用位置，随着推进作业电缆缓慢放出。以此类推，其他需要每天或1个大循环重复作业的辅助工序，均应该纳入机械化作业的规划中，并在快速掘进系统设计时完成。
　　1.6动力控制联合设计
　　掘进工作面各装备中，一般均具有独立的电气控制箱、操作台（含电气和液压）、各类机电液保护、简单的检测系统和故障诊断，司机在驾驶台全面掌控操作掘进机正常运行。其他装备的机械化、自动化、信息化程度均很低，绝大部分作业均是自成体系，单机操控。实施快速掘进后，掘进工作面到后续巷道内布置了很多设备，随着各种工序不断实现机械化、自动化，控制、操作也越来越复杂、多样。巷道内所有设备的配电、控制、操作以及泵站、通信、监控等如能分散在各个设备上，按照适当集中、合理分布的原则，在快速掘进系统装备设计中，统一安排、集中设计、合理布置、方便操作，将能够在空间布置、动力源分配等方面更加合理。同时也为机械化掘进工作面的整体自动化、信息化打下基础。
　　2提高煤巷快速掘进技术水平的具体措施
　　2.1提高掘进人员的综合素质
　　掘进人员的综合素质对煤巷快速掘进的技术水平具有直接影响，因此煤矿企业需要采取相应的措施来提高人员的综合素质。首先，应该提高人员的录入门槛，可以高薪聘请一些具有丰富经验以及专业院校毕业的人才，这些人才的理论知识丰厚，可以在短时间内满足岗位需求。其次，需要做好在职人员的专业技能培训，培训内容主要以快速掘进技术、快速掘进流程等为主，使得工作人员树立相应的责任意识。在开展煤巷快速掘进作业之前，可以进行实地勘测，选择一些条件较好的煤层进行开采，在培训结束后，企业内部也需要构建相应的考核机制对培训结果进行检验，并在考核机制中结合相应的奖惩措施。例如，对一些表现优异的工作人员进行物质与精神激励，如薪资补贴、额外假期等;对一些表现较差的工作人员不仅要进行批评教育，还要安排其重新培训。
　　2.2健全现场管理制度
　　为了确保现场快速掘进流程的规范性，需要健全现场管理制度、落实责任到人的制度，对掘进、支护、运输等工作人员进行统一的指挥与管理，避免岗位交叉、岗位缺失等现象的发生。对此，需要针对各个岗位以及煤矿生产各个环节的权利、责任，将权责落实到个人，同时构建相应的问责制度、绩效考核制度，以此来约束工作人员的行为，激发其主观能动性。
　　2.3科学地选择掘进设备
　　在煤巷快速掘进中，需要掘进机等设备作为支撑，其性能与掘进效率息息相关，由于煤巷施工条件以及作业环境较为恶劣，所以需要对掘进设备的性能进行层层把关，确保掘进设备的先进性。具体煤矿企业引进设备时，需要秉承先进性、实用性、经济性的原则，选择高质低价的掘进设备;在设备投入使用之前，需要对其进行质检，确保设备性能与掘进需求相符;提高设备的综合配套能力，这主要是由于在煤巷快速掘进的过程中，涉及到许多的配套环节，重视设备的配套能力，可以有效提高煤巷快速掘进的速度。