煤巷高效快速掘進技術(shù)優(yōu)化淺析

1煤巷高效快速掘進關(guān)鍵技術(shù)問題探討
　　煤巷快速掘進所面對的主要矛盾與所處的煤炭賦存條件、機械裝備、配套設(shè)備以及巷道斷面、預(yù)期進尺等多重因素關(guān)聯(lián)，因此煤巷快速掘進采用的模式和需要研究的問題就不盡相同。
　　1.1掘進與支護速度
　　掘進速度慢的主要原因在于掘、支不平衡，工作面掘進機割煤時間通常占17%～34%，而打錨桿支護時間需占50%～67%，掘進快而支護慢。這種傾向隨著掘進機截割功率不斷增大，推進能力不斷增強，矛盾就越顯突出。為了緩解這個矛盾，各個快速掘進項目，在頂板條件允許的情況下，都將空頂距拉大，盡量使掘進和支護均擁有互不干擾的作業(yè)空間，做到平行作業(yè)。這個現(xiàn)象在上述實例中有很多。目前，主要解決辦法是創(chuàng)造條件，使掘進工作面頂板滿足拉大空頂距的條件，盡量在隨后的場地完成剩余支護工作。這樣僅解決了一部分條件較好工作面的問題，不能在大范圍內(nèi)推廣。掘快支慢的矛盾，也應(yīng)該使掘進能力與錨桿支護能力平衡配置，適當(dāng)降低掘進機的掘進能力，為支護設(shè)備的運行留出空間和時間。以掘進機不橫向移機截割1個斷面的時間，略微小于錨桿機具支護1個斷面的時間為配置平衡較為合理。這樣可以使掘進系統(tǒng)所有設(shè)備，特別是掘進機與錨桿機均能發(fā)揮最大能力，而不是僅單獨提升進尺指標(biāo)。
　　1.2錨桿支護機具自動化
　　目前，巷道支護是制約快速掘進的主要因素。在掘進機掘進功率不斷擴大，截割1個斷面所需時間不斷縮短的情況下，通過增加錨桿機的鉆臂數(shù)量，提高錨桿操作及其輔助人員在掘進隊所占比例，也很難從根本上解決巷道支護慢等問題。如果將機載錨桿臂實現(xiàn)自動化，研制打錨桿機器人，將大幅提高各機載錨桿機，特別是掘進（錨）機機載錨桿機的運行概率，減少人的參與程度甚至減少作業(yè)人員。為最終實現(xiàn)多臂錨桿機自動化打錨桿和鋪網(wǎng)工作，提高掘進系統(tǒng)的自動化水平打好機械技術(shù)基礎(chǔ)。
　　1.3分布式錨桿支護機具
　　機載多臂錨桿機大部分是仿照進口錨桿機設(shè)計的，原來的主要用途是發(fā)揮調(diào)動靈活、作業(yè)機動的特點，配合連續(xù)采煤機在多巷掘進中進行錨桿支護作業(yè)。目前，八臂錨桿機體量大，能力強。但是，這樣的布置方式占用了巷道大部分?jǐn)嗝?，影響了輔料運輸通道布置。如果將機載錨桿臂按照快速掘進整體需求在巷道內(nèi)分散布置在不同的機械上，將會解決快速掘進系統(tǒng)整體布置方面的輔料運輸通道布置問題，也可增加錨桿鉆機同時開機的概率。
　　1.4掘進工作面部分支護
　　掘進支護原指在新掘斷面的裸露頂板及時完整采取措施管理頂板的工序。隨著快速掘進技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)頂板條件適度局部支護，實現(xiàn)安全管理。但是，此做法在一定程度上具有一些法規(guī)或程序缺陷。通常，新裸露頂板及時完成錨桿支護對保護頂板的完整和安全是最有效的。但是，在頂板條件好的前提下，在掘進工作面僅打部分錨桿，既能保護頂板的完整和安全，又能加快掘進速度，滿足礦井生產(chǎn)需求。
　　1.5輔助作業(yè)機械化
　　通風(fēng)、供電、供水、除塵、輔助運輸、帶式輸送機延伸等保障作業(yè)是巷道掘進過程中必須完成的作業(yè)環(huán)節(jié)。保障作業(yè)由人工加簡單的機械輔助完成，且作業(yè)時間和作業(yè)質(zhì)量很難保證，是阻礙掘進工作面進一步提高功效的重要因素之一。各快速掘進項目，除需努力解決掘進與支護的矛盾外，還需解決掘進和輔助工序的矛盾。如果這一矛盾解決了，快速掘進的實際推進作業(yè)時間將由目前通常的2班擴展到2班半，甚至全天。目前，輔助作業(yè)時間約為1個班，占全天的1/3，其中移輸送帶、拉水管、盤（掛）電纜、扛錨桿、掛風(fēng)筒等重體力勞動，既耽誤時間，用人又多，效率低下。因此，應(yīng)考慮將盤放掛電纜、水管、風(fēng)筒等輔助工序?qū)崿F(xiàn)機械化、自動化，進而實現(xiàn)掘進與輔助工序的平行作業(yè)。例如，將一段距離內(nèi)需要延伸的動力電纜在井上卷到卷電纜裝置上，運輸?shù)焦ぷ髅婧髮㈦娎|卷整體安放在使用位置，隨著推進作業(yè)電纜緩慢放出。以此類推，其他需要每天或1個大循環(huán)重復(fù)作業(yè)的輔助工序，均應(yīng)該納入機械化作業(yè)的規(guī)劃中，并在快速掘進系統(tǒng)設(shè)計時完成。
　　1.6動力控制聯(lián)合設(shè)計
　　掘進工作面各裝備中，一般均具有獨立的電氣控制箱、操作臺（含電氣和液壓）、各類機電液保護、簡單的檢測系統(tǒng)和故障診斷，司機在駕駛臺全面掌控操作掘進機正常運行。其他裝備的機械化、自動化、信息化程度均很低，絕大部分作業(yè)均是自成體系，單機操控。實施快速掘進后，掘進工作面到后續(xù)巷道內(nèi)布置了很多設(shè)備，隨著各種工序不斷實現(xiàn)機械化、自動化，控制、操作也越來越復(fù)雜、多樣。巷道內(nèi)所有設(shè)備的配電、控制、操作以及泵站、通信、監(jiān)控等如能分散在各個設(shè)備上，按照適當(dāng)集中、合理分布的原則，在快速掘進系統(tǒng)裝備設(shè)計中，統(tǒng)一安排、集中設(shè)計、合理布置、方便操作，將能夠在空間布置、動力源分配等方面更加合理。同時也為機械化掘進工作面的整體自動化、信息化打下基礎(chǔ)。
　　2提高煤巷快速掘進技術(shù)水平的具體措施
　　2.1提高掘進人員的綜合素質(zhì)
　　掘進人員的綜合素質(zhì)對煤巷快速掘進的技術(shù)水平具有直接影響，因此煤礦企業(yè)需要采取相應(yīng)的措施來提高人員的綜合素質(zhì)。首先，應(yīng)該提高人員的錄入門檻，可以高薪聘請一些具有豐富經(jīng)驗以及專業(yè)院校畢業(yè)的人才，這些人才的理論知識豐厚，可以在短時間內(nèi)滿足崗位需求。其次，需要做好在職人員的專業(yè)技能培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容主要以快速掘進技術(shù)、快速掘進流程等為主，使得工作人員樹立相應(yīng)的責(zé)任意識。在開展煤巷快速掘進作業(yè)之前，可以進行實地勘測，選擇一些條件較好的煤層進行開采，在培訓(xùn)結(jié)束后，企業(yè)內(nèi)部也需要構(gòu)建相應(yīng)的考核機制對培訓(xùn)結(jié)果進行檢驗，并在考核機制中結(jié)合相應(yīng)的獎懲措施。例如，對一些表現(xiàn)優(yōu)異的工作人員進行物質(zhì)與精神激勵，如薪資補貼、額外假期等;對一些表現(xiàn)較差的工作人員不僅要進行批評教育，還要安排其重新培訓(xùn)。
　　2.2健全現(xiàn)場管理制度
　　為了確保現(xiàn)場快速掘進流程的規(guī)范性，需要健全現(xiàn)場管理制度、落實責(zé)任到人的制度，對掘進、支護、運輸?shù)裙ぷ魅藛T進行統(tǒng)一的指揮與管理，避免崗位交叉、崗位缺失等現(xiàn)象的發(fā)生。對此，需要針對各個崗位以及煤礦生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的權(quán)利、責(zé)任，將權(quán)責(zé)落實到個人，同時構(gòu)建相應(yīng)的問責(zé)制度、績效考核制度，以此來約束工作人員的行為，激發(fā)其主觀能動性。
　　2.3科學(xué)地選擇掘進設(shè)備
　　在煤巷快速掘進中，需要掘進機等設(shè)備作為支撐，其性能與掘進效率息息相關(guān)，由于煤巷施工條件以及作業(yè)環(huán)境較為惡劣，所以需要對掘進設(shè)備的性能進行層層把關(guān)，確保掘進設(shè)備的先進性。具體煤礦企業(yè)引進設(shè)備時，需要秉承先進性、實用性、經(jīng)濟性的原則，選擇高質(zhì)低價的掘進設(shè)備;在設(shè)備投入使用之前，需要對其進行質(zhì)檢，確保設(shè)備性能與掘進需求相符;提高設(shè)備的綜合配套能力，這主要是由于在煤巷快速掘進的過程中，涉及到許多的配套環(huán)節(jié)，重視設(shè)備的配套能力，可以有效提高煤巷快速掘進的速度。