煤矿煤巷大断面快速掘进技术探讨(1).pdf

171 科学管理 2020年第5期 1 前言 煤炭是我国重要的化石能源和原料，它在我国工 业发展中起到了至关重要的作用。煤炭的热电联产技 术为我国工业和城镇居民生活提供了重要的热能和电 能。煤炭的热解、气化技术为我国化工产业提供了宝 贵的基本生产原料。因此，保障我国煤炭开采产业安 全、健康、绿色、高效、可持续的发展，一直是我国 工业发展政策之一。随着各种自动化控制系统和自动 化设备在煤矿开采领域的应用，煤炭开采效率又上升 了一个阶层。但是，由于技术之间的壁垒，并不是采 矿工程中各个领域的技术都同步发展。例如，煤炭开 采效率和采矿巷道掘进两个领域的工作效率就存在显 著差异，由于巷道掘进缓慢而制约煤炭开采效率的情 况广泛地存在我国中小煤炭企业当中。这不仅仅是因 为技术壁垒导致的，还与矿井掘进面应力环境复杂、 煤气层瓦斯含量高等环境限制。因此，要保证整个煤 矿开采工程开采效率的提升，解决采矿和掘进工作不 协调的问题，推动各项技术协同稳步发展，企业必要 积极推动大断面快速掘进技术的开发与应用。在保证 工程安全性和环保性的前提下，全面优化设备、支 护、掘进工艺等，提高掘进速率。 因此，本文首先分析总结了影响煤矿煤巷打断面 快速掘进速率的各种因素，并有针对性的各类优化技 术的特点。 2 影响煤矿煤巷大断面快速掘进作业的因素 2.1 地质条件 地质条件时影响煤矿煤巷大断面快速开采速率的 一个重要客观因素。煤矿底层条件非常复杂，地质中 的岩层厚度、岩石硬度、岩层裂缝、储气储水量等各 项地质因素都影响着掘进速率、支护工作的有效性。 例如，煤矿巷道的地质层较为松软，则掘进作业时就 面临冒顶片帮的情况，增加支护作业的复杂性，降低 巷道的安全性，容易出现瓦斯喷发、冒顶、水害等安 去啊事故。 2.2 设备的配套性 准确的控制煤矿煤巷打断面快速掘进作业的循环 时间，离不开掘进作业设备的匹配性。在传统的煤巷 掘进作业单种，工作人员主要使用掘进机作为核心工 作设备开展工作，但是当掘进机遇到软弱底板地质环 境时，设备会出现下陷故障，影响正常掘金工作。还 有，支护钻机在巷道内的工作效率往往以来工人的工 作流程和工作顺序，设备的工作效率大打折扣，从而 影响整个掘进作业的工作速率。因此，如何控制支护 钻机设备工作顺序，协调支护钻机与其他掘进设备之 间的工作进度非常关键。例如，当掘进作业被割煤作 业限制时，掘锚作业作业的连续性被切割，一方面会 影响掘锚作业的效率，另一方面会缩短锚杆之间距 离，影响底板围岩安全性能。总之，要提高煤巷打断 面掘进作业的工作速率，作业管理人员要从掘进作业 的总体角度全面协调、合理安排各类作业顺序，分析 预测每种设备、每种作业 的耗时和相对顺序，基于设 备之间的匹配性制定合理的工作顺序。而相关工作人 员首先要熟练掌握各种设备的工作原理、工作程序， 严格按照工作计划安排执行工序作业。 2.3 管理制度 除了技术和地质因素两个关键性硬性要素以外， 企业的作业管理等制度也是影响煤矿煤巷大断面快速 掘进作业的另一种软性要素。例如，很多企业缺乏现 代化、先进的管理理念，即使通过改善设备、优化工 艺等措施，但是受到管理水平的限制，仍无法将技术 优势实现最大化。 3 提高煤矿煤巷大断面快速掘进技术应用效率的 有效策略 3.1 对支护作业的方案进行优化 通过上一小节的影响因素分析，可知煤矿煤巷打 断面掘进工程涉及到的工作性质复杂、繁琐，每一类 工作都有其特定的工作程序，工作状态也是动态变化 的，各个工作之间也存在大量的时间、空间交叉作 业。例如，如果使用掘进支护同步的作业方式，在安 装锚杆的作业同时，必须要停止掘进机作业，因此就 会导致实际的工作效率之后。根据统计，断面掘进的 各类工作当中，支护用时在整体之中的比例大概处于 40～50，因此作业管理人员在全面协同各类工作 时，应当以支护工作核心点，优先优化支护作业方 案，确定后，其他工作在“支护工作效率时间”区域 内进行协调优化。例如，在巷道掘进工作刚开展时， 只针对容易失去稳定性的顶板和两顶角通过锚杆进行 支护。然后再滞后于迎头10-20m的范围里采用永久 性支护。这种作业方式，在保证支护安全性的同时， 缩短了掘进机停机时间，同时还保留了足够的耗材运 输、设备检修空间。随着打断面巷道掘进面深度增 加，支护方式则可以调整为“锚杆锚索金属网”的 支护方式，既保证了围岩的安全控制效果，提高巷道 稳定性，有显著提高了弱化支护作用。 3.2 掘进工艺优化 低质条件决定了围岩切割工艺，选择适宜的掘进 工艺可以在保证巷道安全的前提下，提高工作效率。 例如，打断面巷道的围岩结构强度较高、结构紧实没 煤矿煤巷大断面快速掘进技术探讨 赵文涛 山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司 山西 临汾 042102 摘要针对煤矿煤巷断面掘进工作，本文分析提高掘进效率对生产的重要性。随后，分析了影响快速掘进技术的地质因 素、设备因素和管理因素，最后有针对性的提出了优化掘进工艺、优化支护方案、设备优化、整合管理等技术管理措施。 关键词掘进 支护 设备 地质 巷道 科学管理 172 2020年第5期 有明显裂缝的，应当从中心进到，逐步向四周刷帮。 如果顶板条件交叉，可以观察到较多的裂缝，则掘进 后应当及时支护，分批次进行截割，预留降低顶板的 悬空时间，提高支护效果。 3.3 设备优化配置 在优化支护工作方案和掘进工艺的基础上，其他 掘进作业要积极与它们的作业方式、作业时间、作业 空间进行衔接，优化设备配置，提高作业效率。选择 合理的掘金设备，根据地质条件和掘进工艺条件，设 置掘进机工作参数；根据围岩硬度、岩石粘结指数等 选择合理的截割头结构和功率；大断面巷道，优选 功率大的悬臂式掘进机，但是灵活性较差，小断面巷 道，优选微型掘进机，提高设备灵活性。选择先进的 锚杆钻机，企业要逐步淘汰依赖于人工安置锚杆的单 体锚杆钻机，而使用如凿岩台车等自动先进设备，提 高支护质量和效率。 4 结束语 除了从优化设备匹配性、作业方式以外，企业还 要从加强管理等方式提供员工的工作效率、工作质量 和工作素养。如制定与掘进工作强度时间相匹配的工 作时间表，严格执行巷道跟进测绘、数据反馈等工 作，对长时间设备进行保养检修，通过培训提高员工 素养等。 参考文献 [1] 杜启军， 赵启峰 . 复杂地质条件下大断面煤巷快速 掘进的研究与实践 [J]. 煤炭工程， 2013， 45（6） 76-79. [2] 田双 . 煤矿大断面巷道快速掘进技术研究 [J]. 煤矿 现代化， 2018（1） 34-36. [3] 贾清华 . 大断面煤巷快速掘进技术及装备的工业性 试验 [C]. 低碳智能， 持续创新煤矿机电一体化新技术 2014 年学术年会 . 2014. [4] 李军 . 大断面岩巷快速掘进技术研究 [J]. 山东煤炭 科技 （10） 38-38. [5] 芦志刚， 高文蛟 . 煤矿大断面岩石巷道快速掘进技 术研究 [J]. 矿冶工程， 2014， 34（4） 20-24. [6] 马其华， 王鹏， 范文昌 . 深井硬岩大断面巷道快速掘 进技术 [J]. 煤炭科学技术， 2014（4） 16-18. [7] 李清 [1]， 杨仁树 [1]， 汤增陆 [1]， et al. 深部大断面岩 巷快速掘进技术研究 [J]. 煤炭科学技术， 2006（10） 125- 126. 作者简介 赵文涛 （1987-） ， 男， 民族 汉， 籍贯 山西省临汾市乡 宁县， 学历 本科， 现有职称 中级工程师 ； 研究方向 煤炭。 3.2 合理安排放空及检维修作业计划 在生产运行日常管理过程中，由生产运行部门结 合站场的工作实际，统筹安排检维修作业计划，合理 安排放空、排污、检维修作业，安排有经验的技术人 员核算当日放空耗散量，以确保计量输差的精准性。 3.3 加强计量设备管理标准化建设 一是针对流量计选型不满足生产实际需求时， 为避免流量计长期处于小流量供气状态，一般采用间 歇性供气或利用调节阀调节流量供气。二是对于压力 变送器，应定期开展压力变送器的比对工作，与对比 变送器进行比较，以确定是否故障；利用变送器手操 器检查设置是否正确，核查示值误差是否满足计量精 度；定期检查手阀是否全开到位，引压管及手阀是否 阻塞；查看仪表安装是否正确，仪表是否是绝压表； 三是对于温度变送器，应定期检查导热油，如有变质 或者杂质应及时更换，防止温度传输的迟滞；四是针 对选型不合格的变送器，应及时更换。四是对于超声 流量计，利用流量计诊断软件，定期检查声速、气体 流速（零流量下的）、性能、增益限值及增益水平值 等，以确定流量计是否故障。五是对于流量计算机， 固定气源场站可以定期更新组分，多气源场站则应配 备气相色谱分析仪实时将组分计算结果传输至流量计 算机，以确保计算机的组分与管道气质组分一致，以 保证计量的准确性。六是坚持仪表定期送检制度，按 照检定周期及时送至第三方机构依法合规地检定。 3.4 加强计量人员与计量数据管控 一是配置合格的计量人员，切实有效迅速地解决 计量问题。二是加强计量数据统计以及比对工作，做 好每日的数据统计，同时跟上下游流量计进行比对， 以便发现问题。管网运行条件进一步成熟的情况下， 可将长输管道为下游计量的流量计与下游用户流量计 进行对比管理，以便精准定位输差问题[4]。三是在确 保计量队伍稳定的基础上，加强对计量队伍中高素质 人员的培养，建立起一支高水平的计量队伍。四是加 强对基层站场人员的业务培训，增强其综合业务素质 能力，以便最大限度减少计量输差，减少天然气运输 期间的损耗量。 4 结束语 天然气长输管道计量输差是一个错综复杂涉及多 专业的问题，本文结合工作经验，分析了目前较为常 见的输差原因，并提出了相应的控制措施。但是，随 着天然气行业的发展，新的输差问题也会随之而来。 为了有效管控输差问题，企业必须高度重视。 参考文献 [1] 天然气管道运行规范 [S].SY/T5922-2012. [2] 余道丞， 高盼 . 浅析天然气输差产生原因与控制 [J]. 石化技术， 2016， 23（3） 142. [3] 用气体超声流量计测量天然气天然气流量 .GB/ T18604-2014 [4] 高峰 . 燃气经营企业有效控制燃气输差的研究 [J]. 城市燃气， 2015（3） 39-44. （上接第167页）