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經(jīng)過多年發(fā)展，中國煤礦開采技術(shù)得到了很大的改善，煤礦產(chǎn)量和安全性得到了大幅度提升。然而，目前中國煤礦面臨著不同程度的采掘接替緊張問題，主要體現(xiàn)在煤礦工作面的掘進速度低于開采速度。煤礦嚴重采掘接替緊張問題的出現(xiàn)，會導(dǎo)致礦井產(chǎn)量下降[1-2]。隨著煤礦生產(chǎn)進入深部開采，采掘接替緊張問題將變得更加嚴重。煤礦生產(chǎn)條件不同，引起的采掘接替緊張問題也會存在差異。本文分析了煤礦采掘接替緊張的主要原因，重點分析了緩解采掘接替緊張的措施。

1煤礦采掘接替緊張的主要原因分析

通過對大多數(shù)煤礦的采掘接替緊張問題進行分析，發(fā)現(xiàn)造成采掘接替緊張的原因主要有技術(shù)原因、地質(zhì)原因和管理原因[3-4]。為了更深刻地認識這幾方面原因，下面將進行具體分析。

1.1技術(shù)原因

為了準備工作面，需要掘進大量巷道。巷道掘進時采用的掘進技術(shù)和支護技術(shù)對巷道掘進速度有著顯著影響。一般地，掘進技術(shù)越先進，掘進也就越快。但是掘進速度受到支護技術(shù)的制約。為了保證安全，必須對掘進后的巷道進行及時支護。在支護不當時，巷道不僅會存在巨大的安全隱患，還需要重新掘進斷面。也就是說，掘進和支護要匹配。然而，在實際生產(chǎn)中，很難做到二者的合理匹配，這導(dǎo)致巷道成形速度慢。

1.2地質(zhì)原因

巷道掘進過程會受到地質(zhì)條件不確定因素的影響。在掘進工作面穿過一些地質(zhì)構(gòu)造，例如斷層、陷落柱、導(dǎo)水帶時，需要采取大量的安全措施，使得進展速度緩慢。在一些特殊情況下，例如在不能保證安全支護的前提下，需要更換巷道位置，這使得掘進的巷道廢棄，浪費了大量的時間。此外，隨著進入深部開采，煤層瓦斯含量增加，煤與瓦斯突出的危險性增加，這使得在很多情況下不能直接掘進煤巷，而是需要掘進巖巷。巖巷掘進比煤巷掘進慢許多。當掘進工作面瓦斯?jié)舛冗^高時，所有工人必須撤離，設(shè)備必須斷電，這使得高瓦斯巷道掘進速度受到巨大限制。當煤層中瓦斯含量過高或具有突出危險時，通常要對煤層中的瓦斯進行預(yù)抽。煤層透氣性比較低時，需要很長時間才能抽采達標，這使得工作面的準備需要花費較長的時間。

1.3管理原因

準備工作面的管理不善會導(dǎo)致工作面的掘進不能按照預(yù)定計劃進行，主要原因有以下幾方面：a)巷道位置設(shè)計不合理。在進行設(shè)計時未對巷道所在區(qū)域進行地質(zhì)資料精查，導(dǎo)致掘進過程中面臨的地質(zhì)構(gòu)造較多，憑借現(xiàn)有的技術(shù)手段難以解決。b)人員配置不合理。由于沒有充分考慮掘進過程中的變化，巷道掘進各工藝的工人數(shù)量分配出現(xiàn)了失誤，使得整體的進度緩慢。c)難以有效地對工程進度進行監(jiān)管，這使得掘進過程中很容易出現(xiàn)“磨洋工”現(xiàn)象。

2緩解煤礦采掘接替緊張的措施分析

以上分析了采掘接替緊張的原因。在實際生產(chǎn)中，需要針對這幾方面原因采取具體的改善措施，進而緩解采掘接替緊張。改善措施主要包括改善掘進技術(shù)、加強地質(zhì)構(gòu)造的勘探、采用無煤柱開采技術(shù)和加快新型支護技術(shù)的研發(fā)。下面將進行具體分析。

2.1改善掘進技術(shù)

為了緩解采掘接替緊張，應(yīng)改善掘進技術(shù)。近幾十年來，采煤技術(shù)得到了飛速發(fā)展，但掘進技術(shù)的發(fā)展緩慢。目前，煤礦使用的掘進技術(shù)主要有鉆爆法掘進技術(shù)、綜掘法掘進技術(shù)（見圖1）及連續(xù)采煤機掘進技術(shù)。前兩種技術(shù)主要用于巖巷掘進，后一種主要用于煤巷掘進。隨著煤層瓦斯含量越來越高，煤巷掘進的風(fēng)險也越來越大。在深部開采時，爆破引起的應(yīng)力擾動會誘發(fā)一些動力災(zāi)害，不利于煤礦掘進的安全。在未來應(yīng)該大力發(fā)展巖巷掘進技術(shù)。煤礦巷道綜掘機雖然解決了破巖的機械化問題，但是并未解決掘進過程中的通風(fēng)和支護問題。近幾年來，受到隧道盾構(gòu)掘進的啟示，一些煤礦巷道也開始采用盾構(gòu)機進行掘進。與隧道相比，巷道尺寸相對較小。為此，一些公司研發(fā)了適用于煤礦巷道掘進的盾構(gòu)機（見圖2），并在一些煤礦中進行了應(yīng)用。例如：華陽一礦采用江蘇神盾工程有限公司研發(fā)的EQS3000型小型盾構(gòu)機進行巷道掘進，實現(xiàn)了巖巷日最高進尺51m和月最高掘進608m，不但巷道掘進速度快，而且粉塵濃度和工人勞動強度均大大降低[5]；淮南礦業(yè)集團采用北方重工集團研發(fā)的QJYC045M型盾構(gòu)機進行巷道掘進，實現(xiàn)了巖巷日最高進尺30.7m和月平均進尺404m，比傳統(tǒng)掘進工藝進尺提高了4.5倍，經(jīng)濟效益非?？捎^[6]。

2.2加強地質(zhì)構(gòu)造的勘探

在煤礦巷道掘進過程中，地質(zhì)構(gòu)造對掘進速度影響極大。地質(zhì)構(gòu)造可能導(dǎo)致支護工藝流程變得十分復(fù)雜，也容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。為此，應(yīng)該做好煤礦地質(zhì)勘探。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探多采用鉆探的方法，勘探數(shù)據(jù)非常有限，而且施工速度慢，成本高。為此，應(yīng)該采用綜合探測的方法，即采用相應(yīng)的物探方法進行探測。常用的物探方法主要有瞬變電磁法和無線電坑透法。瞬變電磁法可以用于對礦井水異常區(qū)域的探測（見圖3），而無線電坑透法多用于對孔洞和異常構(gòu)造的探測。隨著科技的進步，瞬變電磁儀和無線電坑透儀的價格可以被企業(yè)接受。

2.3采用無煤柱開采技術(shù)

為了緩解采掘接替緊張問題，一種有效的方式就是采用無煤柱開采技術(shù)。目前，可以采用的無煤柱開采技術(shù)主要有沿空留巷和沿空掘巷兩種。沿空留巷通過將靠近采空區(qū)一側(cè)的巷道采用巷旁支護的方式保留下來，作為下一個工作面的回采巷道。這樣，在煤礦開采時可以少掘進一條巷道。但是在應(yīng)用該技術(shù)時，需要考慮到沿空巷道受到二次采動的影響而出現(xiàn)較大變形的情況。為了提高沿空留巷的成功性，可采用柔?；炷林ёo作為巷旁支護手段[7-9]。沿空留巷技術(shù)由西安科技大學(xué)研發(fā)，目前在許多礦得到了應(yīng)用，并取得了不錯的效果。圖4所示為預(yù)應(yīng)力裝配混凝土墻沿空留巷技術(shù)。目前，何滿潮院士提出的切頂卸壓沿空留巷技術(shù)，也稱“110工法”，在許多煤礦得到了應(yīng)用[10-12]。該方法主要是采用一定的手段將靠近采空區(qū)一側(cè)巷道的頂板切斷，進而阻斷礦山壓力的傳遞，對沿空巷道采用預(yù)應(yīng)力錨索進行加強支護（見圖5）。

2.4加快新型支護技術(shù)的研發(fā)在巷道掘進過程中，巷道支護占用了大量時間。由于煤礦開采過程中，回采巷道（服務(wù)于工作面回采的巷道，主要是開切眼、回風(fēng)巷和運輸巷）的比例較高，多采用臨時支護方式。臨時支護需要回收支護材料，由人工完成，工人勞動強度非常大。因此，需要研發(fā)一種可裝配式臨時支護技術(shù)，在進行臨時支護時可快速完成支護材料的組裝，進而大幅度縮短支護時間。

3結(jié)語

在煤礦開采過程中，很多煤礦都面臨著不同程度的采掘接替緊張問題。煤礦企業(yè)亟需解決采掘接替緊張問題，進而提高煤礦開采效率。造成采掘接替緊張的原因主要有技術(shù)原因、地質(zhì)原因和管理原因，應(yīng)該從改善掘進技術(shù)、加強地質(zhì)構(gòu)造的勘探、采用無煤柱開采技術(shù)和加快新型支護技術(shù)的研發(fā)等方面入手，解決采掘接替緊張問題。

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作者:高青鋼 單位:山西蘭花集團東峰煤礦有限公司