关于“三软”煤矿地质条件下实现快速掘进的技术探讨

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摘要：我国是少有的煤炭生产大国和消耗大国，宝贵的煤炭资源是我们不可多得的财富，而在煤炭开采的科技领域。像“特厚三软煤层” 这类特殊的地质巷道，对于它的开采与掘进是需要有一定技术水平来做为支撑的，本文就将回顾总结对于该类煤层快速掘进方面的经验与技术，同时通过对水头煤矿中该地质结构的煤层进行综合分析研究，总结出一些具有参考价值的信息,供相关研究人员作为研究的参考。

关键词：“三软”煤矿地质；快速掘进；技术探讨

Abstract: China is one of the few coal producing countries and consuming countries, coal resources are our precious rare wealth, but in the coal miningareas of science and technology. Like the "thick" Three Soft "seam" of this special geological tunnel for mining and excavation, it is the need to have a certain level of technology as the support, this article will review the seam forrapid excavation of the experience and technology, at the same time, through a comprehensive analysis of the geological structure of the head of coal seam the coal mine, summarizes some valuable information for related research, as the study reference.

Key words: "three soft" coal geology; Speedy drivage; Technical discussion

中图分类号：TD82文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012

一、概述

淮北矿区是典型的“三软”地质条件，早在十多年前，淮北矿区就已经开始了相关的开采技术研究，而当时对于煤巷掘进的方式主要还是集中在利用传统设备对其进行掘进作业，由于该种施工技术老旧落后，技术含量不高，掘进效率低下致使掘进的巷道存在很多技术层面的问题。为了提高煤矿巷道掘进的速度，让煤矿开采更具效率，对地质层面煤矿的巷道进行快速掘进试验的研究。囊括的实验考查内容有：

a. 对施工锚杆机扭矩的合理选取，并考察其顶锚杆达到快速安装的最佳方案。

b. 对螺纹类钢锚杆的研究搭配，结合现场实际情况作出相应调整，实现锚杆可靠性操作。

c.为提高巷道的掘进速度，如何合理的加大设备间排距，如何提高该项目的掘进速度。

此次试验所采用的方式是先在个别具有代表性的巷道实施相关试验研究，此后再逐步推广到整个矿区。实验结果证明本次实验在进行中取得了可喜的成绩，同时在该项领域的研究也取得了突破性的进展。而该项研究的成功，充分的证明了煤矿开采与科学技术的紧密性，同时也大大提高了企业员工对煤矿开采效率的信心。

二、快速掘进方案的设计

2.1 为实现该类煤矿巷道的快速掘进，施工设备的选取就显得格外重要，尤其是当遇到不同特征结构的煤层时，较好的施工设备选取一般采用先进的技术来代替传统的掘进设备，而选取该技术的施工设备其主要的原因是：

a.要想实现“三软全煤”类巷道的快速掘进，其目的就是要达到顶锚杆的快速安装，同时也要尽可能地实现支护体与巷道内四周岩层的共同支撑。而要达到以上目的，最为关键的就是对锚杆钻机选型要精益求精，过去该煤区使用的都是老旧的风动锚杆机，而之后则更新换代为新款风动锚杆机。【1】而这两种不同规格的锚杆机的技术规格参照表1：

表1

由上表可以看出，这两种规格的锚杆机虽然自重相差不大，但130型锚杆钻机的额定扭矩和速矩都比90型的规格提高了许多，所以由此可以看出，在施工中采用该种规格的锚杆机，对整体的施工进度和施工质量都有很大的提高和帮助，同时也减轻了施工人员操作设备的难度。

b.作为用于锚杆设备的辅工具，风动扳手其最为主要的作用就是使锚杆的紧密度得到调节，而在之前所使用的型号中，因为它的扭矩不足，很难满足新型锚杆的相关操作需求，所以在之后进行了及时的换代处理，改用扭矩更大的新型扳手，这就很好地解决了机械扭紧度方面的问题。

c.对于帮锚杆机这种辅助型设备的选择，其主要的考虑因素则是使机械设备尽量做到动力源单一的选择，如果在整个煤矿开采建设工程中都采用风力设备来提供动力，将会对煤矿矿井的安全带来保障。

2.2对于煤矿施工而言，坚硬的煤层是施工开采的最大阻碍，所以合理的钻具选择对开采有很大的帮助，通过大量研究数据结果显示，要想整体提高锚杆的锚固力，就要满足三个先决条件，即钻孔的直径，药卷的直径和锚杆的直径这三者之间要尽可能的做到规格匹配科学合理。

2.3煤矿巷道支护性材料的选择。该类支护性材料通常包括顶部和帮部的锚杆及配件，而根据“三软煤层”的全煤巷道内的实际情况，相关材料的选择如下：

a.锚杆选择。对于顶锚杆可以选用较短的左旋螺纹钢，而帮锚杆则可选用较长的左旋螺纹钢。同时螺纹钢与圆钢相比，两者的实际报价相差无几但前者的强度要比后者大得多，所以当设备的孔径匹配符合要求时可以不再加工花型，这就节约了部分成本。在选取到合适规格的设备后，如果再在锚杆顶部加装一些减少磨损的垫片，这就会使得锚杆的可靠性更加有保障，为加快煤矿掘进的速度创造了有利环境。【2】

b.锚固剂选择。对于顶部和侧部锚固剂的挑选，顶部可以选取接近全长锚固的树脂药卷，侧部则可选取加长锚固的树脂药卷。而之所以要选择树脂药卷作为锚杆的凝固剂，其主要原因是安装简便，可实现快速安装，且在该药卷的合理保质期内，它的使用操作最为简便且固定能力可靠。

c.防护网选择。对于煤矿开采时使用的防护网则可以选用防漏效率高一点的菱形金属网，但由于煤块较为细碎，所以在对网孔规格的选取上可以选择网孔小一点的防护网，这样煤矿开采的防护效率将会更高。

d.梁与大托板选择。如果开采现场的煤体出现容易泄漏且无法成排施工作业时，便可采用托板来对煤体进行压合。

2.4 支护材料参数的设计。对于煤矿支护材料的具体参数，在这里所主要讨论的则是锚杆与锚杆间的实际排距，而当施工研究巷道内的土质较为松软时，便可考虑对巷道内施加拱形设计，来保持整体结构的稳定性。

锚杆间排距的适当加大，可以节省大笔建造经费，早在十几年前，相关设计施工人员就已经开始了在此方面的研究设计，在对该地区的同一煤矿巷道里的锚杆间排距展开了长期的取舍研究，经过长期的跟踪监测，从最初的高密度支护逐渐发展到间排距的加大。到目前为止,煤矿巷道内的所有属性指标依旧符合相关设计要求，所以这就在很大程度上节约了煤矿巷道的建设成本。

2.5 具体施工方法的设计选择。对于煤矿开采施工而言,各类科学合理的开采方案比比皆是,但如何科学的结合现实中的煤区现状,合理选择对煤矿巷道建设施工的有益方案则显得至关重要。所以对于不同的煤矿现场，就要根据不同的实际情况设立出最为合理的施工建造方案。

2.6 施工管理。因为对于煤矿开采来讲，开采的每块大小不一，一些细碎的煤块就很容易洒落，不但浪费资源而且干扰施工进程，所以在对防煤泄漏防护排网之间的距离设计上就要尽可能的做到细密。【3】

2.7 让压变形。煤矿的巷道结构很大程度上受制于当地实际的地质条件，所以当遇到那种土质松软的全煤巷道时，就要及时的考虑加装相关让压设备来加固巷道内的土层结构，使巷道的整体结构变得更加稳定。

结语

本文通过对“三软”煤矿快速掘进技术的探讨，我们能够得知。设备选型上的科学合理，能提高锚杆强度，减轻了工作人员的负担。预紧力的提高，使得巷道内的稳定性得到了改善。采用高强度锚杆，适当加大间排距。先进的科学工艺使得现今使用的单根锚杆的强度和锚固力都得到了大幅提升，提高了掘进的速度。掘进速度的快速提升，使得此次工程的煤矿巷道建成费用减少了一成。

参考文献

[1]方猛.关于“三软”煤层掘进锚喷支护措施的探讨[J].时代报告（学术版）,2012,(6):400

[2]张学功.锚带网索注联合支护在童亭矿深部“三软两高”煤巷中的应用[J].科技传播,2011,(13):141-142

[3]王延润,尹文国,孙广忠等."三软"地层条件下掘进机快速掘进锚喷支护顶板安全管理[J].山东煤炭科技,2010,(4):18

作者简介：孙 义（1961年3月生） 男 ，汉族，徐州煤校，主要从事煤矿测量、掘进技术管理工作。