淮河能源集团煤业分公司潘三矿生产技术科 安徽省淮南市 232000
摘要：现阶段的矿井巷道掘进施工过程中一般以最大优化开采作为主要生产原则，大多数巷道的掘进沿煤壁进行，井下巷道掘进的机械化水平也得到了较为显著的提升。但实际生产过程中巷道的掘进会受到多方面因素的影响，因此其生产效率还有很大的提升空间。基于此，本文对现阶段矿井巷道掘进的施工工艺以及设备进行分析，以供参考。
关键词：复杂地质 煤矿掘进 技术研究
1 施工工艺优化设计
复杂地质条件下的巷道掘进技术是现阶段较为先进的综合化矿井生产技术，但实际生产过程中经常会受到多方面因素的影响，在掘进设备的配套以及技术的选用、人员安排、工艺改进等方面都会存在一定的差异，从而导致整个矿井的掘进工作更加复杂化。
1.1过陷落柱
目标矿井巷道推进长度达到150ｍ后，经过专业探测发现目标区域前方30ｍ存在含水层，经过查阅地质资料发现目标区域内存在较小区域范围的陷落柱。当对目标区域进行放水处理后，陷落柱逐渐显露出来，其长度横向及纵向分别为40ｍ及50ｍ。结合其发育特征，选择锚网索联合支护方式对该区域进行支护，通过该区域后再进行后续的加固措施。这种支护方式能够有效避免巷道掘进速度较慢的问题，属于较为先进的新型过陷落柱的方法。
1.2巷道层位布置
目标矿井煤层顶板岩性属于砂岩，其材质较为坚硬。在矿井巷道的掘进过程中，砂岩中包含的水会随着支护而出现大面积的泄漏，为后续得巷道维护及排水造成了较大的难度，同时降低了巷道的掘进效率。基于此，在矿井巷道的施工过程中，需要提前对其巷道的分布形式进行分析，避免出现漏水的情况，从而提升掘进效率。现阶段，浅部资源含水量逐渐降低，原来复杂的地质条件也较为少见，现阶段出现较多的是巷道的软岩问题，由于软岩遇水会使其力学性能显著降低，硬度降低，从而为后续的支护造成困难。
2 掘进工艺合理优化
2.1做好地质勘探
在巷道掘进前就应做好必要的地质勘探工作，提高地质条件预报以及地质灾害提前应对能力。采用“有掘必探、有疑必探”方针，充分利用物探、钻探技术对巷道掘进前方地质条件进行详细勘探，为后续的巷道掘进、支护以及安全措施制定提供参考。在巷道掘进过程中，合理制定检修作业时间，利用设备检修时间对巷道掘进面前方煤岩体进行综合勘探，实现巷道掘进、地质勘探相接进行，减少地质勘探对掘进工作的影响，提升掘进效率。
2.2钻探与物探结合
在进行巷道掘进工作之前，首先需要对目标区域进行综合地质勘探，提升勘探的准确性是实现巷道快速掘进的基础。现阶段的探测主要表现在掘进前选用钻探与物探相结合的方法，对于原有的区域进行地质构造分析，选择适合目标区域的掘进方案及对应的安全措施；同时，在施工过程中需要合理安排检修时间，进行综合决策，做到掘进与探测相并而行，从而减少设备的停机时间，提高掘进效率。
3 设备选型及工艺优化
3.1设备选型
一般在掘进开始之前需要对目标巷道进行综合评判，确定掘进机的进尺量。一般情况下，皮带安装距离为90ｍ，保证其与刮板输送机的衔接，同时巷道断面应足够大且岩石硬度不大，从而避免繁琐的工序实现巷道的快速掘进。目标矿井最终选用EBZ200型掘进机，此掘进机能够完成一般岩石的破碎，同时操作系统智能化，操作简单，维护方便。
3.2工艺优化
割煤工艺一定程度上决定了整个巷道的掘进效率，原有的割煤工艺先割上半部分，仅能完成一个锚杆间排距，后半部分需要沿巷道底板进行割煤，每班为两个循环进尺，进尺量为2.5ｍ。优化之后，先截割后半部分的煤随后再进行上半部分的切割，每次能够完成两个间排距，且割煤结束后才进行后续支护，能够实现两个循环进尺，进尺量可达3.5ｍ。
4 机械化运输
巷道掘进过程中的物料运输时常是制约巷道快速掘进的一个因素，原巷道掘进采用铺轨矿车运输方式，存在倒车频繁、铺轨困难等问题。
对掘进巷道运输进行优化，采用“落地刮板输送机＋带式输送机＋转载机＋带式输送机”的方式，将掘进煤、矸石直接从掘进工作面运输至地面。通过转载机与带式输送机连接，结合小角度拐弯技术，避免布置井下车场，减少运输人员使用量，实现了煤、矸石快速运输，提升了巷道掘进效率。
5 巷道支护优化设计
5.1临时支护
原临时支护采用围岩喷浆，该种支护只能人工实施操作，存在工序繁琐、费时费力、作业环境恶劣及支护效果较差的缺点，而传统的前探梁、管梁临时支护面积较小，安全性能较差。为此，结合新掘进机与配套设备对巷道支护进行优化设计。研发出适合该矿复杂地质条件下型拱形机载液压临时支护系统，改系统具有支护面积大、安全性能高及作业简便的优点。
5.2永久支护
根据复杂地质条件下巷道围岩支护变形破坏机理，采用工程类比法和数值模拟方法相结合的办法，对巷道支护进行耦合支护优化设计
5.2.1初次耦合支护
巷道进行优化后，选用左旋无纵筋高强螺纹钢锚杆，间排距为，配合拱形钢托盘，锚固剂选用和型树脂锚固剂，锚网网孔为70mm。
5.2.2二次耦合支护
待锚网支护变形趋于稳定后，即为最佳的支护期，掘进工作面滞后40m左右，对巷道顶板实施锚索支护，这样能够保证巷道关键部位最大限度实现应力耦合支护，其锚索规格为，间排距，选用K2550和两卷Z2880锚固剂，锚固有效长度不低于6000mm。新掘进机、配套设备和支护方案实施后，巷道月平均进尺由之前120m提高到了180m，掘进效率提高了50%，应用新的设备后，工作环境得到较大改善，工作安全系数得到明显提高。
6 煤矿掘进安全管理措施
6.1充分运用高科技测控技术
首先，在掘进作业过程中，自动化模式的具体内容包括，掘进截面面积控制、开凿方位控制、动力电机功率自行调整等；其次，完成故障判定与掘进设备状态监测。通过先进测控工艺对电机温度与载荷、外输电压控制、环境污染、油压系统油路压力等进行监测，同时，实现了对掘进设备的远距离控制、问题评估，以及实时监测。极大程度的强化了作业效果，实现了巷道掘进工艺的创新与优化的过程。此外，煤矿掘进工作的工作人员与研究人员，要对自动控制技术的作业方式进行积极的研究与创新，不断的改进工艺流程，实现对自动化控制技术的科学管理，完善对机械化设备的控制，进而促进自动化掘进机械开采技术的发展。
6.2做好施工人员管理
煤企要完善掘进作业的考核机制，加强生产培训教育。首先，重视对员工的岗前培训工作，特别是一线施工与管理人员，加强其安全教育培训工作，不仅能推广安全的作业理念，还能保证施工作业的有序开展。此外，通过老带新的模式，充分发挥老员工的作用，实现全体员工安全素养的整体提升。其次，健全激励奖惩制度与考核评价体系，通过“考核”与“奖惩”的方式，提升员工对企业的归属感，实现安全管理与员工自身利益的紧密结合，为员工树立正确的安全理念。同时，完善安全责任机制，让安全管理能追根溯源，不仅能保障施工人员的生命安全，还能确保设备的安全，促进有序施工的正常开展。
结语
综上所述，在复杂地质条件下的巷道掘进过程中，巷道的掘进效率经常会受到多方面因素的影响，最终导致巷道的掘进在一定程度上存在较大的技术难度。通过本文的分析可知，为保证巷道的高效掘进，在巷道掘进开始之前首先应当进行较为详细的勘探工作，及时了解目标巷道所处区域的地质条件，从而选择相对来说较为合理的掘进方案及支护方案，同时应当制定对应的巷道安全保护措施，以促进掘进工程的安全顺利开展。
参考文献：
［１］侯建立．复杂地质条件下煤巷掘进技术研究［Ｊ］．内蒙古石油化工，２０１９（８）：８１－８２．
［２］于晋军．复杂地质条件下矿井煤巷快速掘进技术［Ｊ］．水力采煤与管道运输，２０１８（３）：１４６－１４８．
［３］王光金．复杂地质条件下安全快速掘进技术的探索与实践［Ｊ］．中国设备工程，２０１７（１７）：２０６－２０７．
［４］李勇．复杂地质条件下煤巷快速掘进与控制技术［Ｊ］．内蒙古煤炭经济，２０１６（１２）：１３７－１３９．