邸广强 薛常庆 孙立庆
桑树坪二号 陕西省韩城市 715400
摘要：我国煤炭资源多数储存于深地层，由于地层复杂的地质结构，煤矿开采掘进时经常遇到硬岩巷道。目前硬岩巷道掘进机械化智能化水平低，掘进机存在掘进速度慢、截齿消耗量大以及掘进成本高等问题。文章重点就煤矿岩巷快速掘进技术现状及发展趋势进行研究分析，以供参考。
关键字：煤矿岩巷；快速掘进技术；现状；趋势
引言
煤矿生产包括对岩巷的掘进和煤巷的开采，二者生产能力相互匹配才能保证煤矿高效安全的生产。目前煤巷开采设备的自动化水平和开采工艺的提升保证了开采效率和安全性。对于岩巷掘进而言，虽然其在机械设备和工艺方面较以往相比已经取得了极大的进步，但是掘进速度仍然无法与煤巷开采相匹配。因此，在当前形势下如何实现岩巷的快速、安全掘进是提升煤矿生产能力和采掘综合水平的关键。
1煤矿岩巷快速掘进技术现状
1.1后置支护快速掘进技术
在进行巷道掘进作业的具体施工时，施工人员不应该按照既定施工计划盲目施工，而是应该让掘进作业和支护作业基于实际作业情况来调整，同时配合好临时支护与永久支护。若要提高作业完成率，这个时候为了缩短掘进时间，可以在作业空间上做出一定的让步来完善后置支护方式。在进行后置支护作业时，主要用到的设备有掘进机、支架组、锚杆钻机等，其中最主要的就是起到临时支护作用的支架组。大概的施工过程如下，即使用掘进机对矿井进行掘进，然后将产生的矸石用装运机清理，同时临时支架防护也搭建起来，最终运锚机完成永久支护作业来收尾，以上就是一个简单的支护作业循环流程。施工人员在工作过程中一边掘进一边清理矸石，而临时支护和永久支护也同时作业，这样大大提高了掘进效率，实现了根本的巷道快速掘进。但实际操作中，后置支护工艺也存在着些不足，大概就是以下几点：一是对于临时支护作业所使用的支架组的结构体积相较于一般支架更大一些，这样搭建起来会影响掘进机的调度，而且在设备维护上的工作量也比较大；二是施工时整个工作面是不间断同时进行的，因此支架组可能会使顶板破碎，而这对于巷道顶板管理来说又是一项比较艰巨的任务。若使用后置支护，其防护强度相对来说达不到要求，而且支架组需要多次对顶板进行支撑作用，所以对于那些顶板不是很稳定的巷道，这种支护方式就不是很合适，后置支护这项工艺比较适合应用在那些巷道的顶板属于比较稳定，而且地质条件比较好的施工环境，这个时候对于提高巷道的掘进效率有很大的帮助。
1.2前置支护快速掘进技术
前置支护工艺总的来说就是掘进施工开始阶段就将顶板永久支护的作业完成，掘一锚一与掘一锚二即其主要采用的支护方式，这项工艺在实施起来会对掘进时间有一定的影响，但是它对于矿井顶板的支护作用强度更大，在施工安全方面更加有保障。在使用前置支护快速掘进工艺时，可免去临时防护作业，或者在永久支护作业时仅仅需要借助机载临时支护设备来进行简单的支护，这样施工效率会大大加强。这项掘进工艺在现实操作中的的主要步骤如下：先使用掘进机来掘进一两个锚杆排距，然后让掘进机停止工作或适当后退，接着使用锚杆钻机来进行锚杆支护，完成以后让锚杆钻机退出现场，然后让掘进机到迎头中试着掘进一个锚杆排距或两个锚杆排距。
以上就是单个的循环作业工序，在使用前置支护工艺进行快速掘进作业时，不仅对普通的支护顶板进行了有效的防护，而且对于那些顶板不稳定容易出现破碎现象的巷道，防护效果会更好，因为掘进作业与支护作业没有办法同时进行，所以在巷道施工中，锚杆支护作业的完成速度直接决定了整个施工掘进速度，再就是这项工艺严格要求迎头空间，所以相对来说在提高掘进效率这方面并不会很出色。
2煤矿岩巷快速掘进技术发展趋势
2.1巷道掘进基础理论与方法
由于煤矿井下巷道掘进技术的施工对象是煤岩体，所以这项工程相对来说比较复杂。利用遥感、大数据、云计算等智能化手段对所要开采的煤矿区域进行勘测分析，选择合适的工艺和设备；提高锚杆支护效果、加强围岩条件的在线监测水平，这样可以实时调整工艺参数，降低了掘进工作面支护密度的同时还保障了掘进的安全性，把支护任务尽可能的留给后期的钻机施工来完成，这样掘锚平行作业率将会得到科学的提高，同时还应该对多物理场耦合作用下围岩强化机理进行研究，搭建相应的耦合作用模型，为后期永久支护的效果评价和维护优化提供相应的参考。
2.2智能化和成套化的高端装备
煤炭生产行业在经济科技日新月异的今天对于设备上的选择更趋于智能化和成套化，而且在发展中供不应求。当前的掘进设备已经不断地将信息化、自动化、远程遥控和人机交互等技术应用其中，设备的智能水平日益增强，煤炭掘进系统所搭建的集中控制平台可以实现自动顺序控制、高级诊断、积极性能监测等功能，能够使整个掘进系统中各个设备都处在一个高效低耗的最优状态，掘进机自动截割控制系统可以使得截割断面在掘进过程中自动成形。在倡导节约能源绿色发展的时代背景下，矿井也要求绿色安全。所以如今的掘进系统发展方向正靠拢功能集成化及装备成套化。而所谓装备成套化，即设备在快速掘进作业中时完成掘-支-运一体化，不过在掘-探一体化、智能锚钻及智能控制等方面表现还不够出色，有待提高。全断面掘进工作面超前探测这个问题的解决需要依靠掘-锚-探一体化技术，为实现无人掘进工作我们必须大力发展自动锚杆钻机和掘锚一体机技术；多台机器自动跟进及安全预警的实现离不开超宽带定位技术的发展；开展掘进工作面数据感知、交互、上传和诊断等技术的研究；无线通信网络的全覆盖实现了视频、语音、工业数据等复杂信息的高速传输；掘进系统地面监控中心的建设步伐一刻也不能停歇，掘进工作面人、机、环境的集中管控早日实现，应用大数据和云计算等技术实现数据的自动存储、分析和判断。
2.3掘进机器人的研制
煤矿井下的环境比较恶劣，安全隐患数不胜数，施工安全备受威胁，格外是在矿井中那些巷道顶板易破碎且瓦斯含量比较高的。因此，掘进机器人的出现是时代所需，这样巷道掘进技术不仅会向智能化的方向发展，而且有效地实现掘进设备可以远程操控或无人操控的功能，取代施工人员到恶劣的矿井环境中进行掘进作业。掘进机器人的首先要具备一定的自主决策能力，同时这些功能也不能少，如具备导航、定位、各种参数采集、状态监测和故障预警等，这样施工人员可以精准定位掘进机器，也实现了对掘进环境进行一个实时监测。而临时支护机器人主要就是具备对巷道周围的围岩状态的自主感知能力，同时还应该具备自主移动定位、智能控制支撑力强度、智能调整支撑姿态、多个机器人可以相互协作和远程干预等功能。钻锚机器人应该由锚杆机、锚杆仓和智能控制系统等部分组成，其主要功能就是实现锚杆间排距的自动定位，钻锚机器人应该可以自主实现或者遥控实现钻孔、装卸锚杆和锚杆锁定等一系列功能，这样对巷道顶板的快速支护就不成问题。
结束语
综上所述，相关施工人员必须从作业的矿井实际情况考虑，这样才能从根本上有效提高矿井巷道掘进效率，研发出适合不同矿井巷道的掘进工艺，然后更加科学专业地分配管理掘进时间与支护时间，让掘进施工的效率得到最大化的提升，实现矿井巷道的快速掘进，最终企业获得更多的经济收益。
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