1、探讨煤矿巷道掘进技术现状及发展 摘 要：随着矿井开采技术的日趋完善，当今巷道掘进仍是煤矿开采的重要环节。针对巷道掘进的有关技术及发展进行探讨，加强我们的采矿专业的专业素养。 关键词：掘进技术 矿山巷道 掘进 发展 在我国的自然资源中煤炭资源总量为 5.6 万亿吨，我国煤层赋存条件复杂，呈 现多样性，煤层厚度从零点几米到几十米之间变化，为了开采煤炭，需要开掘大量的煤岩巷道。掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，采掘技术及其装备水平直接关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。 巷道掘进技术近年来，我国对矿井设计进行了改革，取消
2、了岩石集中巷布置方式，将开拓巷道和采准巷道布置在煤层中，增加了煤巷在井巷工程中的比例。 我国煤巷高效掘进方式主要要：悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进、掘锚机组掘锚一体化掘进，等。前者在我国重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机，它适 应范围广。1.煤巷综合机械化掘进 煤巷综合机械化掘进由悬臂式掘进机、转载机、可伸缩带式输送机（或刮板输送机）、单体锚杆钻机、通风除尘设备及供电系统等设备组成。悬臂式掘进机是煤巷综合机械化掘进的关键设备，掘进机的性能对于提高掘进工效和掘进进尺具有重要作用。同时，国内加强对引进机型的消化吸收工作，积极研制开发了适合我国地质条件
3、和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过多年的消化吸收和自主研发，目前，我国已研制生产了 20 多种型号的掘进机，初步形成系列化产品，基本能够满足国内市场的需求。 近年来，我国相继开发了以 EBJ-120TP 型掘进机为代表的替代机型，在整体技术性能方面达到了国际先进水平，正在推广应用。 我国研制的新一代煤巷掘进机具有以下技术特点：1)整机 结构紧凑、设计合理；2)机身矮、重心低、工作稳定性好；3)生 产能力大、破岩能力强、适应性好；4)采用液 压马达直接驱动装载机构，结构简单 ，工作稳定，可靠性高，减少了维护量； 5)采用无支重轮履带行走机构和履带导向轮黄油缸张紧装置，提高了履带行走机构的可靠性
4、；6) 液压系统简单可靠，增设了自动加油装置，提高了液压系统的可靠性；7) 电 气系统采用了 PLC 控制，具有工矿检测和故障诊断功能。近几年，国产掘进机在煤巷掘进中取得了较好的成绩，实际年进尺可达 6 0008 000m，基本满足了煤巷高效掘进的需要。 巷道掘进影响因素巷道掘进是一个系统工程，影响因素较多，该系统中包含人（施工者和管理者）、技术装备、生产技术以及管理、安全、技术革新的影响等诸多因素所构成的综合复杂体系。现将其归纳以下三个主要方面：（1）人的因素（施工人员的基本素质和管理组织形式）；（2）施工机械设备及生产技术因素；（3）施工工作地点安全因素（即环境因素）。三者之间如“木桶理论
5、”一样，任何一个环节的欠缺都会影响到整个掘进施工的进度。下面就制约巷道快速掘进诸因素探讨分析：1人的因素 1.1 施工人员的素质培养 一项工程如果没有人的参与，其永远不可能实现。无论是全自动机械化作业还是全人工原始施工，施工人员是关键因素，在施工过程中起积极能动作用，超过其他任何因素，其具体包括以下两点：（1）劳动者的素质 劳动者的素质主要包括受教育程度、技术熟练程度、劳动者的生产积极性、安全教育等几个方面。影响地下矿山井巷掘进的因素很多，比如操作人员没有按照规程作业，操作人员文化水平比较低，对生产工艺不熟悉， 对生产设备的性能了解不够，操作不熟练等等。因此，在施工前和劳动过程中，加大对工人的
6、技能培训尤为重要，劳动者的劳动技能获得改善，可极大提高工作效率。 在新工艺施工前，要对职工进行技术培训，使工人尽快掌握每一道工序及要求，这样才能保证此施工工艺顺利进行。在掘进施工中，在人员配备上做到工种齐全、分工明确、密切配合，各工程衔接紧密，有效地利用工时，提高工效、提高工人素质，培养出尽可能多的多面手，只有这样才能使其掘进效率保持较高的水平。 （2）管理者的能力 管理者，特别是基层直接管理者的技术水平、组织能力、管理能力、培训能力等方面在施工组织中尤为重要。施工过程中，作业规程编制及技术交底质量差，对生产的指导性不强；安全规程不完善，现场管理不到位或制定的管理制度未认真贯彻；技术人员业务素
7、质低，巷道掘进设计不合理，生产工艺不完善，支护设计不合理等都会给生产造成隐患，从而影响施工的顺利进行。1.2 管理组织形式 （1）基本管理制度健全和坚持以岗位责任制为中心的各项管理制度，是施工技术措施、施工设备 和施工组织得以顺利实施的保证，是加快施工速度、降低生产成本、保证施工质量和安全的基础。 （2）合理的施工方法 对于巷道掘进，采取一次性开挖成型或多次开挖成型方式，根据围岩情况进行超前支护或初期支护，必要地段加强支护，以保证安全。在支护过程中，改善施工艺，如采用湿喷工艺、发挥围岩自承能力的锚杆支护等，既减少工人劳动强度，又改善施工环境。（3）科学的施工组织 科学地施工组织要求作到以下几点
8、：、确定每个工序作 业时间和循环时间，尽量压缩关键线路上关键工序外时间； 、多工序平行作 业； 、编 制合理高效的循环图表， 优化劳动组织；、合理 选择 施工作业方式和循环方式；、确定循环合理的循环进尺。2施工机械设备及生产技术因素 2.1 机械设备 钻眼、爆破与装运是巷道施工中主要工序，而钻眼与装运设备的合理选择及使用将直接决定巷道掘进速度。 （1）钻眼 当前巷道掘进普遍使用的仍是气腿凿岩机（如 7655 型、YT-28 型、YTP26 型等）由于气腿凿岩机输出功率小，钻速低，所钻炮孔深度浅，要想提高工作面钻孔速度，就得多机作业，但掘进工效仍无法提高。我国部分工程项目已采用单臂、双臂或三臂凿
9、岩台车进行施工，但就我国凿岩设备使用及更新程度来说，大部分仍停留在第一、第二代水平，即气腿凿岩机或半液压凿岩台车水平。而国外在大断面巷道中已基本采用盾构机或 TBM 掘进机，小断面内均采用凿岩台车，使得钻孔时由换钎、定位、开孔钻孔、返 钎均全部自动化控制。（2）装运 装岩工序在平巷掘进中占整个循环时间的 3050%，当前国内已基本实现机械化作业。从五十年代到现在，我国工程施工中装运机械共进行了四个阶段的更新，在装岩上总的趋势是从效率低的装载设备为主的间断出碴设备配套，向高效率连续出碴设备配套发展，即采用连续作业的蟹爪式或立爪式装载机与皮带转载机和矿车配套，或采用的无轨铲运机出碴或与大吨位自卸汽
10、车配套出碴，其可把掘进工效提高 12 倍，采准时间缩短 7580%。2.2 生产技术 根据我国井巷掘进当前施工水平，广泛采用的仍是钻爆法施工，而支护方式基本为锚喷支护。该方法在施工速度、安全质量、劳动强度、生产成本方面均优于传统的架棚支护和砌碹支护方式。但施工中仍存在一些问题，如由于巷道成形欠佳造成网、喷质量差，锚杆安装质量不好等，对于围岩较差地段不但会存在安全隐患，而且还会制约井巷掘进进度。 （1）改进光爆技术，加强巷道成形 当前巷道爆破均采用光面爆破，而大多为浅孔爆破，为提高进尺，可从加大孔深和孔径入手，并且经多年实践，中深孔（5m）爆破也是可行的。同 时，为加强巷道成型，由于加大孔径而减
11、少的扩炮孔数量可转移至周边，即增加周边眼数量，保证光爆效果。而且，增加孔深和炮眼数可以提高台车的纯钻眼时间，充分发挥高效设备的利用率。 （2）合理选择锚杆，提高安装质量 锚杆是否发挥作用，最关键是选型是否正确及安装规范与否。不同围岩需选用合理的锚杆，如砂浆锚杆、树脂 锚杆、中空注浆锚杆及预应力锚索、对穿顶应力锚索等。锚杆安装角度、锚垫板是否贴紧岩面及注浆是否饱满，都将直接影响锚固质量。 （3）选用合格材料，保证网喷质量 金属网主要增加喷砼的抗弯强度和韧性，但其安装时必须紧贴岩面。选用合格的喷浆料生产砼，并选择湿喷工艺，不但可提高喷浆效果，减少回弹率，还可改善工作环境。3施工地点安全（环境因素）
12、 （1）自然因素地下突水、瓦斯、高地温及高压力围岩变形等自然灾害将直接危害巷道施工安全，其在施工中可借助相关设备（如地质雷达、红外线设备等）进行监测，采取必要措施达到安全条件，但其势必影响施工进度。 （2）人为因素平巷掘进，基本为独头施工，掌子面空间狭小，人员、机械较多，空气质量差，特别是钻眼和出碴时。对此必须加强通风，保证空气质量及能见度，减少安全隐患。人在施工中的随意性，是最不安全因素。在保证个人施工能力及操作规范性同时，安排合理工作时间、保持施工人员的良好施工状态，也是安全施工必备条件。 我国平巷掘进发展方向凿岩爆破方面，在中小型矿山进一步推广半液压凿岩台车，在先进的大型矿山，特别是新建矿山引进推广先进的全液压凿岩设备，在长巷道独头掘进中，研制和推广凿岩装载联合设备，同时，进行小直径全断面掘进机的引进和应用。 出碴方面，采用效率较高的装载设备，比如蟹爪式和耙斗式装载机，大力推广梭式矿车，长巷道独头掘进尽量搭接使用，采准巷道多头掘进时，采用铲运机出碴。加强平巷施工组织和管理工作。平巷施工要达到快速、优质、低耗和安全的要求，除合理地选择先进技术和设备配套外，还要正确选择作业方式，采用行之有效的施工组织与科学的管理方法。作为科研项目，重点研究全断面掘进机，因为其势必将成为主流的破岩设备。 探讨煤矿巷道掘进技术及发展锦程煤业技术科二一二年九月十日
