煤礦巷道掘進技術現狀及發展

周保國

（大同煤礦集團大同地煤公司青磁窯礦，山西 大同037003）

在我國的自然資源中，基本特點是富煤、貧油、少氣，這就決定了煤炭在一次能源中的地位。我國煤炭資源總量為5.6萬億噸，其中已探明儲量1萬億噸，占世界總儲量的11.60%。我國煤層賦存條件復雜，呈現多樣性，煤層厚度從零點幾米到幾十米之間變化，為了開采煤炭，需要開掘大量的煤巖巷道。掘進和回采是煤礦生產的重要生產環節，采掘技術及其裝備水平直接關系到煤礦生產的能力和安全。高效機械化掘進與支護技術是保證礦井實現高產高效的必要條件，也是巷道掘進技術的發展方向。

1 巷道掘進技術

我國煤巷高效掘進方式主要有3種：第1種是懸臂式掘進機與單體錨桿鉆機配套作業線，也稱為煤巷綜合機械化掘進，在我國國有重點煤礦得到了廣泛應用，主要掘進機械為懸臂式掘進機，它適應范圍廣；第2種是連續采煤機與錨桿鉆車配套作業線，在我國神東、萬利等礦區及鄂爾多斯地區進行了推廣應用，主要掘進機械為連續采煤機，它需要多巷掘進，交叉換位施工；第3種是掘錨機組掘錨一體化掘進，僅在一些礦區進行了使用，目前處于試驗階段。

1.1 煤巷綜合機械化掘進

煤巷綜合機械化掘進由懸臂式掘進機、轉載機、可伸縮帶式輸送機（或刮板輸送機）、單體錨桿鉆機、通風除塵設備及供電系統等設備組成。懸臂式掘進機是煤巷綜合機械化掘進的關鍵設備，掘進機的性能對于提高掘進工效和掘進進尺具有重要作用。

我國研制的新一代煤巷掘進機具有以下技術特點：

1）整機結構緊湊、設計合理；

2）機身矮、重心低、工作穩定性好；

3）生產能力大、破巖能力強、適應性好；

4）采用液壓馬達直接驅動裝載機構，結構簡單，工作穩定，可靠性高，減少了維護量；

5）采用無支重輪履帶行走機構和履帶導向輪黃油缸張緊裝置，提高了履帶行走機構的可靠性；

6）液壓系統簡單可靠，增設了自動加油裝置，提高了液壓系統的可靠性；

7）電氣系統采用了PLC控制，具有工礦檢測和故障診斷功能。

懸臂式掘進機在我國重點煤礦已普遍使用，發揮了重要作用。但由于是單巷掘進，且采用單體錨桿進行錨桿支護，掘進和支護不能平行作業，影響了掘進速度的進一步提高。

1.2 大斷面煤巷連續采煤機高效掘進

連續采煤機是一種具有較大截割寬度的集落煤、裝運及行走為一體的綜合機械化掘采設備，在國外廣泛應用于矩形斷面的雙巷或多巷快速掘進，以及短壁開采，已成為現代高產高效礦井的重要設備。我國引進連續采煤機始于1979年，迄今為止大體經歷了單機和成套設備引進兩個階段。

2 巷道掘進影響因素

巷道掘進是一個系統工程，影響因素較多，該系統中包含人（施工者和管理者）、技術裝備、生產技術以及管理、安全、技術革新的影響等諸多因素所構成的綜合復雜體系?，F將其歸納以下兩個主要方面：（1）人的因素（施工人員的基本素質和管理組織形式）；（2）施工機械設備及生產技術因素。下面就制約巷道快速掘進諸因素探討分析：

2.1 人的因素

2.1.1 施工人員的素質培養

一項工程如果沒有人的參與，其永遠不可能實現。無論是全自動機械化作業還是全人工原始施工，施工人員是關鍵因素，在施工過程中起積極能動作用，超過其他任何因素，其具體包括以下兩點：

（1）勞動者的素質

勞動者的素質主要包括受教育程度、技術熟練程度、勞動者的生產積極性、安全教育等幾個方面。影響地下礦山井巷掘進的因素很多，比如操作人員沒有按照規程作業，操作人員文化水平比較低，對生產工藝不熟悉，對生產設備的性能了解不夠，操作不熟練等等。因此，在施工前和勞動過程中，加大對工人的技能培訓尤為重要，勞動者的勞動技能獲得改善，可極大提高工作效率。

（2）管理者的能力

管理者，特別是基層直接管理者的技術水平、組織能力、管理能力、培訓能力等方面在施工組織中尤為重要。施工過程中，作業規程編制及技術交底質量差，對生產的指導性不強；安全規程不完善，現場管理不到位或制定的管理制度未認真貫徹；技術人員業務素質低，巷道掘進設計不合理，生產工藝不完善，支護設計不合理等都會給生產造成隱患，從而影響施工的順利進行。

2.1.2 管理組織形式

（1）基本管理制度

健全和堅持以崗位責任制為中心的各項管理制度，是施工技術措施、施工設備和施工組織得以順利實施的保證，是加快施工速度、降低生產成本、保證施工質量和安全的基礎。

（2）合理的施工方法

對于巷道掘進，采取一次性開挖成型或多次開挖成型方式，根據圍巖情況進行超前支護或初期支護，必要地段加強支護，以保證安全。在支護過程中，改善施工藝，如采用濕噴工藝、發揮圍巖自承能力的錨桿支護等，既減少工人勞動強度，又改善施工環境。

（3）科學的施工組織

科學地施工組織要求作到以下幾點：

①確定每個工序作業時間和循環時間；

②多工序平行作業；

③編制合理高效的循環圖表，優化勞動組織；

④合理選擇施工作業方式和循環方式；

⑤確定循環合理的循環進尺。

2.2 施工機械設備及生產技術因素

2.2.1 機械設備

鉆眼、爆破與裝運是巷道施工中主要工序，而鉆眼與裝運設備的合理選擇及使用將直接決定巷道掘進速度。

（1）鉆眼

當前巷道掘進普遍使用的仍是氣腿鑿巖機 （如7655型、YT-28型、YTP26型等），由于氣腿鑿巖機輸出功率小，鉆速低，所鉆炮孔深度淺，要想提高工作面鉆孔速度，就得多機作業，但掘進工效仍無法提高。我國部分工程項目已采用單臂、雙臂或三臂鑿巖臺車進行施工，但就我國鑿巖設備使用及更新程度來說，大部分仍停留在第一、第二代水平，即氣腿鑿巖機或半液壓鑿巖臺車水平。

（2）裝運

裝巖工序在平巷掘進中占整個循環時間的30～50%，當前國內已基本實現機械化作業。從五十年代到現在，我國工程施工中裝運機械共進行了四個階段的更新，在裝巖上總的趨勢是從效率低的裝載設備為主的間斷出碴設備配套，向高效率連續出碴設備配套發展，即采用連續作業的蟹爪式或立爪式裝載機與皮帶轉載機和礦車配套，或采用的無軌鏟運機出碴或與大噸位自卸汽車配套出碴，其可把掘進工效提高1～2倍，采準時間縮短75～80%。

2.2.2 生產技術

根據我國井巷掘進當前施工水平，廣泛采用的仍是鉆爆法施工，而支護方式基本為錨噴支護。該方法在施工速度、安全質量、勞動強度、生產成本方面均優于傳統的架棚支護和砌碹支護方式。

（1）改進光爆技術，加強巷道成形

當前巷道爆破均采用光面爆破，而大多為淺孔爆破，為提高進尺，可從加大孔深和孔徑入手，并且經多年實踐，中深孔（5m）爆破也是可行的。

（2）合理選擇錨桿，提高安裝質量

錨桿是否發揮作用，最關鍵是選型是否正確及安裝規范與否。不同圍巖需選用合理的錨桿，如砂漿錨桿、樹脂錨桿、中空注漿錨桿及預應力錨索、對穿頂應力錨索等。錨桿安裝角度、錨墊板是否貼緊巖面及注漿是否飽滿，都將直接影響錨固質量。

（3）選用合格材料，保證網噴質量

金屬網主要增加噴砼的抗彎強度和韌性，但其安裝時必須緊貼巖面。選用合格的噴漿料生產砼，并選擇濕噴工藝，不但可提高噴漿效果，減少回彈率，還可改善工作環境。

［1］何滿潮，袁和生，靖洪文，王方榮，景海河.中國煤礦錨桿支護理論與實踐[J].科學出版社，2004,04.

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