煤礦巖巷快速掘進作業線配套工藝探討

摘要：本文介紹了煤礦巖巷施工技術發展過程，分析了機械化作業線的發展現狀，提出了煤礦巖巷機械化作業線發展方向和需解決的問題。

關鍵詞：巖巷 掘進 快速 工藝

在煤礦建設和生產中，由于巖石硬度高，一般硬度系數f≈4-8，個別能達到12甚至更高，再者，為保證煤質，矸石一般不能進入主運煤系統，只能采用輔助運輸系統，不容易實現連續運輸，所以巖巷實現機械化快速掘進作業比較困難。相對煤礦煤巷掘進而言，巖巷掘進技術相對落后，掘進效率較低，因此煤礦巖巷掘進已成為制約我國煤礦工業快速發展的瓶頸。近年來巖巷綜掘機、鑿巖臺車等機械化設備在一些煤礦企業相繼引進使用，但由于截齒強度低、機械適用性、穩定性差等原因大都不能充分發揮其效能，因此如何提高煤礦巖巷掘進機械化作業線掘進效率已成為煤礦建設和生產急需解決的關鍵性問題。

1 我國巖巷機械化施工的發展過程

20世紀50年代，人力施工是煤礦巖巷施工的主要方式，如裝巖推車出矸需要人力完成，打眼時需要工人手持鑿巖機作業，在支護上，需要人工搭建木支架進行臨時支護或采用料石砌碹作為永久支護。這種施工方式決定了煤礦巖巷掘進機械化程度低，效率低，體力勞動強度大。到了60年代，隨著鏟斗后卸式裝巖機的推廣以及氣腿式風動機鑿巖的應用，使得煤礦巖巷施工中工人的體力勞動強度得到一定程度的降低。但是，由于裝運效率依然很低、支護方式較為落后，造成施工作業的效率仍然受到很大限制。70年代，耙斗裝巖機在實際的煤礦巖巷施工中得到了普及推廣，同時，氣腿式鑿巖機的性能得到了改進和完善。在施工作業中，不少施工單位將耙斗裝巖機或者鏟斗后卸式裝巖機與氣腿式風動鑿巖機的應用結合了起來，使得掘進進度有了很大提高。到了70年代后期，煤礦巖巷施工的許多環節都實現了機械化，在一些主要的工序，如鉆、裝、轉、運、支等作業中，方便靈活、性能可靠的機械設備得到了廣泛應用，巖巷施工技術得到全面發展。新型爆破器材、中深孔光面爆破、錨噴支護技術等的推廣應用更是極大降低了工人勞動強度，使得工序得到了簡化，巖巷掘進速度和效率得到了提升，真正實現了支護機械化。80年代，煤礦行業開始進行巖巷施工機械化作業線的試驗和推廣，這種機械化作業線以多臺氣腿式鑿巖機、側卸式裝巖機的應用為主。通過對國外技術的研究，我國在1986年實現了鑿巖臺車的國產化。在此基礎上，我國一些煤礦開始推廣以鑿巖臺車、側卸式裝巖機為主的機械化作業線，并取得了一定的效果。但是因為當時國產液壓件質量無法滿足實際要求，導致漏油現象嚴重，設備故障頻發，使得這種作業方式沒能得到較好的普及應用。

2 巖巷施工機械化作業現狀分析

目前，我國煤礦巖巷掘進主要采用鉆爆法，從施工工藝上看主要有：①傳統施工工藝，即采用手持式風動鑿巖機來打炮眼及錨桿孔、耙斗裝巖機裝渣、固定箱式礦車運輸的施工方法；②液壓鑿巖臺車和側卸式裝載機或挖斗式裝巖機配合固定箱式礦車運輸的機械化作業線；③巖石平巷綜掘機配皮帶轉載機和皮帶運輸機的機械化作業線。

2.1 傳統施工工藝 目前，風動鑿巖機打炮眼，耙巖機裝巖是我國巖巷施工的主要工藝 主要工序：打眼→裝藥爆破→臨時支護→打錨桿→噴射混凝土→耙巖機出矸、裝巖→礦車運輸。目前進度水平一般為60-80m，若采用多用人，工作面上下臺階法作業、巷幫錨桿支護在耙巖機后面施工等措施，施工月進度也可達80-100m。

該施工工藝優點：①設備構造簡單，性能可靠，維修方便，工人容易熟練掌握。②設備造價低，初期投入少。③適用范圍廣，滿足了各種地質條件和工程條件巷道的使用要求。④各工序平行作業程度高，循環時間短，勞動組織靈活。⑤耙巖機前方可貯存1-2個循環矸石，當礦車供應不足時，矸石運輸不受影響。

該作業方式主要缺點：打炮眼及錨桿眼機械化水平低，工人體力勞動強度較大，多人同時在迎頭作業，危險性高，作業環境較差。

2.2 液壓鑿巖臺車為主的施工工藝 液壓鑿巖臺車和側卸式裝載機或挖斗機配合固定箱式礦車運輸機械化作業線的施工工序：鑿巖臺車打眼→裝藥爆破→臨時支護→打錨桿→噴射混凝土→側裝機或挖斗機配合固定箱式礦車運輸矸石。該施工工藝目前月進度水平為80-100m，通過優化作業工序和勞動組織月進度也可達100-150m。若采用側裝機或挖斗機配合耙巖機裝矸，耙巖機前可貯存1-2個循環矸石，礦車供應可適當滯后，可實現打眼、支護、出矸等工序平行作業，矸石運輸對掘進制約較少，則掘進效率還能提高。

該施工工藝優點：①打炮眼機械化程度高，降低了打眼工人勞動強度，操作者遠離迎頭，人員相對較少，提高了安全性。②炮孔深度、角度便于控制，光面爆破效果好，支護簡單，且不浪費噴漿料。③降低噪音、粉塵，改善了工作環境。④提高了打炮眼的鉆孔速度，加快了施工進度。⑤采用了側卸式裝巖機和挖斗機出渣清底，降低了勞動強度。⑥相對于傳統工藝，施工效率高、成本低。

該施工工藝缺點：①初期投資大。②要求施工隊伍機電維修力量強。③液壓鉆車和裝巖機可靠性有待進一步提高。④只能適用于巷道寬度大于3.8m巷道，且巷道坡度不能太大。

2.3 巖巷綜掘機作業線 巖巷綜掘機可使巖巷工程實現綜合機械化，在部分軟巖地質條件下的煤礦得到了推廣應用，其施工工序：掘進機割巖→皮帶出矸→打錨桿支護。

該作業線優點不言自喻，其缺點：①對巖石普氏系數f>7的情況，切割效率低，截齒消耗多。②刀具壽命短，其費用占總費用85%，掘進成本高。③掘進機體積大，要求巷道斷面不低于19m2。④初期投資高，掘進機機電設備多，要求機電管理水平較高。⑤掘進機割巖時，最好實現連續運輸或階斷性連續運輸，才能發揮掘進機效率。

2.4 另外，還有巖巷一體機等巖巷掘進設備 巖巷一體機主要設備有錨桿鉆車、裝巖機組成，可實現打爆破眼、出矸，打錨桿的全部機械化作業。錨桿鉆車可實現臨時支護、打錨桿，打炮眼等機械化作業，具有性能穩定，操作容易方便的特點。裝巖機可裝巖和清底，且裝有破碎錘，但破碎效率不高。目前，該作業線尚處于試驗推廣中，裝巖機適用性能尚需進一步提高。

3 煤礦巖巷機械化作業線的發展方向和需解決問題

為保證煤質，矸石與煤要實現分裝分運，必須采用礦車運輸，無法實現連續運輸，矸石運輸費工費力，是造成掘進效率較低的重要制約因素。在未來一定時期內，液壓鑿巖臺車鑿眼，側卸式裝巖機配合耙斗機裝巖將逐漸成為巖石平巷機械化作業線主流。若巖層硬度系數f<7的條件，巖巷綜掘機則成為巖巷掘進的較好選擇。

需解決問題：①研究的矸石運輸方式和運輸設備，實現連續運輸或階段性連續運輸，提高運輸效率。②提高鑿巖機液壓系統穩定性，從而提高打炮眼效率。③提高截齒性能，提高巖巷綜掘機適用性。④研究可靠濕式混凝土噴漿設備，改善井下工作環境。

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作者簡介：溫永慶（1973-），男，龍灣籌建處副總經理，1997年7月1日畢業于陽泉煤炭專科學校，現從事礦井基建管理工作。