煤矿岩巷掘进技术发展状况综述

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【摘 要】对我国煤矿岩巷掘进的发展状况进行了回顾，对目前岩巷掘进主要使用的两种方法――钻爆法和综掘法分别进行了介绍。钻爆法施工速度较慢、工人劳动强度大、施工环境差，但是其适应能力强、准备工作简单，在今后较长的一段时期内，仍然是主要的掘进方法之一。综掘法掘进速度快，自动化程度较高，是未来掘进技术发展的方向，但目前还存在适应性较差、对巷道形状和尺寸要求比较严格等不足。

【关键词】煤矿；岩巷掘进；钻爆法；综掘法

巷道掘进是煤矿生产中的重要环节之一，它工序多，技术复杂，当地质条件不好时，更是一大难题，还容易发生安全事故。随着采煤技术的不断进步，巷道掘进日益成为制约煤矿开采高产高效的瓶颈。下面本文拟对我国煤矿岩巷掘进的现状进行一个分析总结，并对岩巷掘进的未来发展趋势进行展望。

1 我国岩巷掘进技术现状

解放前，巷道掘进基本以人工为主，用钢钎打眼放炮，然后人工出渣。解放以后，我国在苏联的帮助下不断发展自己的民族工业，采矿也也有了初步的发展，巷道掘进开始采用气腿式凿岩机打眼放炮，同时配以后卸铲斗装岩机和耙斗装岩机等出渣。到了上世纪七十年代以后，锚喷支护技术在巷道支护中得到了应用，大大提高了支护的速度和质量，同时，我国在这时开始引进国外的履带装载机和全液压钻车等先进设备，掘进效率进一步提高。到上世纪末期，我国一些煤矿开始尝试引进岩巷悬臂式掘进机，但是效果不是很理想。另外，全断面岩石掘进机（TBM）开始在铁路、公路中的隧道挖掘中使用，但在煤矿巷道掘进中还没有使用先例。目前，我国，煤矿岩巷掘进主要有两种作业线，其一是钻爆法机械化作业线，主要设备为全液压钻车和侧卸装岩机；其二是综掘法机械化作业线，主要设备是悬臂掘进机。下面分别对这两种作业线进行介绍。

1.1 钻爆法

该施工作业工艺以CMJ17履带式全液压钻车配ZCD60R履带式侧卸装岩机为代表，在岩巷掘进中创较好掘进水平。该机械化配套作业线主要具有以下特点：①现场操作安全，操作人员不必进入掘进工作面钻眼，避免了原施工方式钻眼过程中的不安全因素，侧卸装岩机代替耙斗装岩机装矸，避免了人员因耙斗装岩机钢丝绳甩动、断绳伤人等事故；②提高了掘进效率，凿岩和装岩效率高。大断面岩巷钻凿70余个炮眼，液压钻车可在60min内完成，而气腿式凿岩机需200min；侧卸装岩机生产效率比普通耙斗装岩机提高2倍；③降低了劳动强度，作业由体力劳动转向技术操作，减少作业人员，缩短作业时间；④巷道成形好，使用液压钻车比气腿式凿岩机容易控制炮眼方向，使全断面周边眼的轮廓更趋于完美，光面爆破后巷道成形好。但临时支护困难、操作不熟练和维修技能不高，不能发挥机械应有性能的缺点。具体工作面设备布置如图1所示。

图1 全液压钻车配侧卸装岩机布置

该工艺是钻爆法岩巷快速掘进的主要发展方向，但该作业线的配套属20世纪80年代水平，钻车和侧卸装岩机品种单一，设备的安全性能和可靠性能不高，成为在我国煤矿推广缓慢的主要原因。

1.2 综掘法

该施工作业工艺称综掘法，其优点是掘进速度快、对围岩扰动小、施工质量高、作业人员少、自动化程度高、施工环境好，配套性能好，安全可靠等。但目前存在以下难以克服的缺点：①为了克服切割时的反作用力，机重较重，体积大，不便于下井以及不适用于小于16m2的断面；②掘进岩巷岩石普氏系数不大于8；③截齿寿命低，使用成本高；④对于不同地质构造，不同岩性，适应能力较差。具体工作面设备布置如图2所示。

图2 悬臂式掘进机配带式输送机布置

该工艺主要适用地质条件比较简单、岩石普氏系数不大于8、断面大的条件，经济岩巷掘进距离大于2km，应用受到极大限制。

2 岩巷安全高效掘进技术展望

近10年来，虽然我国岩巷的平均月进尺约以每年1m的速度增长，但岩巷掘进月进尺水平依然很低。我国岩巷掘进技术要在以下几个方面取得突破。

2.1 钻爆法方面

基于新型液压钻车的深部大断面巷道深孔爆破配套技术及装备研究。深部大断面岩巷的快掘，深孔爆破时必然趋势，深孔掏槽技术和破岩机理的研究是关键，尤其是炮孔深度超过2.5m情况下，气腿式凿岩机已不适应安全高效掘进，全液压钻车将是钻爆法掘进的主要设备，尤其是研究钻支一体的新型液压钻车，以及基于新型液压钻车的深孔爆破技术和与之配套的排矸运输设备是钻爆法发展方向之一。

2.2 综掘法方面

（1）综掘的自动化和遥控化研究。综掘自动化研究的重点是掘进机自动控制系统。该系统应具有推进方向监控、全功能遥控、智能监测、预报型故障诊断、记忆截割及数据远程传输等系统的总称。综掘自动化是建设数字化矿山的重要环节，通过数字化矿山建设，实现远程控制、可视化，真正实现综掘自动化、智能化，促进煤矿企业的安全高效发展。

（2）全断面硬岩掘进机（TBM）适应性研究。全断面硬岩掘进机是当今世界上公认的快速开挖隧洞的最有效的机具。现阶段岩石全断面掘进机虽然可连续作业，工序简单，施工速度快，但构造复杂，成本高，对掘进巷道的岩石性质和长度及断面均有一定要求。所以，其小型化是适应煤矿岩巷条件必然趋势。

3 结束语

对我国煤矿岩巷掘进的发展状况进行了回顾，对目前岩巷掘进主要使用的两种方法――钻爆法和综掘法分别进行了介绍。钻爆法施工速度较慢、工人劳动强度大、施工环境差，但是其适应能力强、准备工作简单，在今后较长的一段时期内，仍然是主要的掘进方法之一。综掘法掘进速度快，自动化程度较高，是未来掘进技术发展的方向，但目前还存在适应性较差、对巷道形状和尺寸要求比较严格等不足。

参考文献：

[1]王虹.我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展[J].煤炭科学技术，2010（1）.

[2]赵宏伟.我国煤矿岩巷快速掘进技术现状及展望[J].煤炭科学技术，2012（1）.