复杂地质下煤巷快速掘进技术探析

煤炭资源在我国分布广泛，但人均含量偏少，尤其是工业发展都以煤为能源。因此，需改进煤矿开采技术，提高开采效率，从而促进国家经济发展和提高人们的生活水平。巷道掘进和支护工作影响煤矿开采。通常，采煤是先勘测，再挖掘，最后开采。因此，巷道的安全与否事关员工的生命安全和煤企的长远发展。具体的煤矿开采中，部分巷道距离较长，所处地理位置危险，挖掘和支护时需投入较大成本。随着机械化的引入，煤矿开采技术和设备不断完善，保证了煤矿开采的高效、安全，促进了煤企发展。目前，年产超过万吨的机械化综采工作面已比较常见，需做好复杂条件下煤巷的快速安全掘进。
　　1 煤巷所处地理环境
　　某矿所处地理位置海拔较高，西北高于东南，高度差约为500m，S3303工作面开采的3号煤层底板等高线平均为690m。通过计算，该矿煤深约580m。最初预计煤矿巷道走向1 750m，巷道长269m。鉴于该矿较深，瓦斯含量可能较大，爆炸风险较高，设计巷道时，需预留瓦斯回风巷，以防止瓦斯含量过大而影响工作人员的健康。
　　2 煤矿快速掘进的具体方式
　　2.1 悬臂式掘进机
　　利用此设备打开巷道的技术相对比较成熟，兴起于欧洲，但缺点也比较明显，即挖掘速度慢，无法满足当前煤炭开采需求，增加了煤企成本，已被逐渐淘汰。
　　2.2 连续采煤机组锚杆钻机掘进
　　该技术起源于美国，应用比较广泛。通过多个煤矿巷道运煤，提高采煤速度，降低煤矿巷道的瓦斯含量，保障工作人员的安全。虽然该技术应用成本较高，但被较多国家用于采煤。
　　2.3 掘锚联合机组掘进
　　工业革命后，多数国家开始大力发展工业。煤炭作为主要能源，已供不应求。所以，多数国家开始创新采煤技术。其中，起源于英国的掘锚联合机组掘进技术，加快了采煤速度，满足了市场的煤炭需求，促进了经济发展。
　　3 片帮原因
　　煤矿巷道受掘进技术的影响，边缘易发生变形和片帮等问题。其中，变形主要经历五个阶段：第一，影响阶段，掘进之初巷道周边受影响很小;第二，稳定阶段;第三，一次回采影响阶段;第四，一次回采稳定阶段;第五，二次回采稳定阶段。随着掘进的深入，巷道周边受影响变大。巷道掘进时，需经常检查和修缮巷道周边，以避免发生危险事故。
　　由于开采力度加强且煤企监管不到位，易出现片帮问题。巷道跨度和高度较大，煤层承载能力弱，极易松散和破碎。此外，煤层质地较脆，节理裂隙较多，受掘进应力扰动，易发生片帮。
　　4 巷道片帮问题解决策略
　　4.1 短掘短支策略
　　该方法可有效解决巷道片帮问题，主要施工方式为一次成型。向前切割时，需一次性切割2m;向高切割时，需一次性切割全高，切割线路为S形。短掘短支钢带搭接时，需分段进行，并与岩面充分结合，避免使用木板。该方法减少了空顶时间，延长了巷道的安全时间。需要注意的是，实施快速掘进时，需考验采煤人员的专业能力和心理素质，应多加宣传安全挖掘事项。
　　4.2 支护技术
　　支护技术因支护位置的不同而有不同要求。首先，托顶煤时，煤层上至巷道顶板或是以上部位，将损坏巷道，需采取支护方式，以确保巷道的安全。其次，煤层上至巷道顶板时，顶板煤层易坍塌，需采取多样化支护手段，且需根据开采情况设置支护距离，以保证巷道安全。最后，巷道设计时，需以坚固为首要原则，不同阶段采用不同的支护方式，并引入永久支护手段，以确保巷道安全。
　　4.3 完善煤矿的管理策略
　　调查研究显示，煤矿开采过程中，工作人员自身的疏忽是导致安全事故发生的重要原因。此外，煤企的管理不善也是發生安全事故的重要原因。煤矿开采时需要开采人员相互配合，关注巷道结构变化，且需要管理人员进行科学管理，做好设备和工具的管理。若管理者不善管理，将致使员工数据和工具数据丢失而影响煤矿安全。
　　4.4 加强工作人员的安全意识
　　煤矿安全事故的发生多与员工的不规范操作和安全意识淡薄有关，因此需加强员工安全意识。复杂地质环境中应用快速掘进技术，需告知相关人员注意事项，避免因行为不规范而引发安全事故。煤企管理者需做好安全知识方面的培训工作，同时做好特定危险位置的人员防护工作[1]。