全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)施工巖石平巷

王靜平

（七臺河技師學(xué)院，黑龍江七臺河 154600）

全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)施工巖石平巷

王靜平

（七臺河技師學(xué)院，黑龍江七臺河 154600）

巖石全斷面掘進(jìn)施工是當(dāng)今最先進(jìn)的地下施工方法，掘進(jìn)速度快、機(jī)械化程度高、勞動條件好、對環(huán)境影響較小，因此，日益受礦業(yè)人士的重視，已廣泛應(yīng)用于煤礦等能源開采領(lǐng)域。由于煤礦的地質(zhì)條件復(fù)雜，開發(fā)適合煤礦地質(zhì)條件的中小型掘進(jìn)機(jī)也是今后需要解決的課題。

巖石掘進(jìn)機(jī)；施工；巖石平巷

掘進(jìn)機(jī)按一次開挖斷面占全部斷面的比例分為部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)和全斷面掘進(jìn)機(jī)兩種。部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)一般為懸臂式，主要用于軟巖巷道、煤巷和半堞巖巷道。巖石全斷面掘進(jìn)機(jī)（即TBM），也叫隧道掘進(jìn)機(jī)，在軟巖和土壤中施工的又稱為盾構(gòu)機(jī)，應(yīng)用于巖石隧道的稱巖石掘進(jìn)機(jī)。巖石全斷面掘進(jìn)施工是當(dāng)今最先進(jìn)的地下施工方法，掘進(jìn)速度快、機(jī)械化程度高、勞動條件好、對環(huán)境影響較小，對圍巖擾動小，因此，日益受礦業(yè)人士的重視，已廣泛應(yīng)用于煤礦及幾乎所有能源開采領(lǐng)域和水利、鐵路、交通建筑等部門的地下工程建設(shè)。

巖巷掘進(jìn)機(jī)是能實(shí)現(xiàn)破巖、裝巖、運(yùn)輸、支護(hù)等工序的聯(lián)合機(jī)組，即聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)。它具有機(jī)械化程度高、施工速度快、效率高和工作安全等優(yōu)點(diǎn)，因此國內(nèi)外都在積極研制。聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)有部分?jǐn)嗝婧腿珨嗝婢蜻M(jìn)機(jī)兩類，前者用于軟巖或煤巷，即煤巷掘進(jìn)機(jī)。后者用于巖巷，即巖巷掘進(jìn)機(jī)。全斷面巖巷掘進(jìn)機(jī)型號較多，其構(gòu)造大同小異。

1 掘進(jìn)機(jī)的刀具和破巖原理

巖石巷道一般采用滾刀破巖，其中盤形滾刀應(yīng)用得比較廣泛，它有單刃、雙刃和三刃之分。它是由可更新的刀圈和刀體組成。刀體是由鍛鋼制成，內(nèi)有軸承和密封裝置。刀圈緊裹在刀體內(nèi)，是破巖部分，一般是用經(jīng)過表面硬化處理的合金鋼制成，對于堅硬巖石則用鑲嵌碳化鎢齒粒的刀圈。

工作時，掘進(jìn)機(jī)的推力通過刀體將刀固壓入巖石，與刀圈直接接觸的巖石將被壓碎，而臨近的巖石由于楔刃的作用將產(chǎn)生剪裂破壞，因此巖石是由壓碎和剪裂兩種力破壞的。根據(jù)資料顯示，它們的比例為1∶5，即這種破巖方式以剪裂為主。

2 全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)是一種將機(jī)械破巖和轉(zhuǎn)運(yùn)巖石等工序進(jìn)行聯(lián)合作業(yè)，并能連續(xù)掘進(jìn)的設(shè)備，它由移動和固定支撐推進(jìn)兩大部分組成。

掘進(jìn)機(jī)各主要部分的結(jié)構(gòu)分述如下：第一，破巖裝置。由刀盤和工作頭組成，刀盤裝在工作頭的前端，上面裝有若干滾刀。工作時，由電動機(jī)驅(qū)動刀盤回轉(zhuǎn)帶動滾刀旋轉(zhuǎn)，同時由工作頭傳遞推進(jìn)力，使?jié)L刀的刀刃壓向巖面，擠壓剪切破碎巖石。第二，行走推進(jìn)裝置。巖巷掘進(jìn)機(jī)的行走推進(jìn)方式，一般多采用支撐通步式，行走推進(jìn)裝置由前撐靴、后撐靴和支撐板組成。前撐靴位于移動部分，用來定位，使工作頭對準(zhǔn)掘進(jìn)方向。后撐靴位于推進(jìn)部分，和前撐靴共同支撐機(jī)器重量，支撐側(cè)板緊撐巖幫，起固定機(jī)身作用。一次推進(jìn)行程結(jié)束后，松開支撐板，向推進(jìn)油缸反向給油。第三，巖碴轉(zhuǎn)運(yùn)裝置。轉(zhuǎn)運(yùn)裝置由鏟斗、卸渣溜槽和輸送機(jī)組成。工作時，裝在回轉(zhuǎn)刀盤周邊的鏟斗，隨刀盤一起回轉(zhuǎn)，鏟取破碎下來的巖石。巖石在機(jī)器上方卸入卸碴溜槽，再由溜槽溜入輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載到機(jī)器后方，由運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)出。第四，驅(qū)動裝置。刀盤由電動機(jī)通過減速箱和齒輪來轉(zhuǎn)動，采用液壓油缸給推進(jìn)壓力和支撐、固定、移動機(jī)體。所有傳動系統(tǒng)設(shè)備都固定在主機(jī)體上。第五，動力供給裝置。由液壓站、配電箱和變壓器等組成，均布置于機(jī)器后部。第六，方向控制裝置。掘進(jìn)時可按光點(diǎn)偏離十字準(zhǔn)線交點(diǎn)的方向和距離調(diào)整掘進(jìn)方向。第七，除塵裝置。一般采用完善的濕式空氣過濾集塵系統(tǒng)，這樣也有利于強(qiáng)力抽風(fēng)機(jī)除塵。第八，錨桿支護(hù)安裝裝置。

3 全斷面掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 全斷面掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

第一，成巷速度快。它能連續(xù)掘進(jìn)，一次成巷，效率較高。

第二，成巷質(zhì)量高。超挖量少，一般小于開挖工程斷面積的5%，減少了襯砌量。

第三，安全。可以避免爆破施工造成的人員傷亡，事故發(fā)生較少。

第四，經(jīng)濟(jì)。由于掘進(jìn)機(jī)施工速度快，縮短了工期，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。由于超挖量小，節(jié)省了大量襯砌費(fèi)用。

3.2 全斷面掘進(jìn)機(jī)的缺點(diǎn)

第一，在大直徑、硬巖中開挖速度慢。一般認(rèn)為其適用范圍在250MPa以內(nèi)，以50～150MPa為最佳。

第二，使用范圍有一定的局限性。在煤礦井下，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，應(yīng)用受到了限制。

第三，初期投資大。掘進(jìn)機(jī)一次性配套成本大，要求巷道工程有一定長度。掘進(jìn)機(jī)必須一機(jī)一洞，即一個工程施工完成后下一個工程的斷面必須與前次相同。掘進(jìn)機(jī)設(shè)備龐大，需配備良好的運(yùn)輸裝卸條件。另外，對刀具材質(zhì)和結(jié)構(gòu)、施工人員的素質(zhì)等要求也比較高。由于煤礦的地質(zhì)條件復(fù)雜，掘進(jìn)機(jī)的使用受到限制，應(yīng)用較少。研制、開發(fā)適合煤礦地質(zhì)條件的中小型掘進(jìn)機(jī)也是今后需要解決的課題。

［1］馬鵬飛.數(shù)字式液壓流量閥設(shè)計研究［J］.建筑機(jī)械，1998，（11）：98.

［2］葉平，曹靜，秦廣鵬.復(fù)合軟巖頂?shù)装宕笞冃位夭上锏揽焖倬蜻M(jìn)技術(shù)［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012，（08）：82.

［3］祁志，宋宏偉.全斷面掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景［J］.建筑機(jī)械化，2002，(06)：93.

TH12

A

1674-8646（2016）01-0039-02

2015-10-11

王靜平（1963-），女，遼寧東溝人，講師，主要從事礦業(yè)工程教學(xué)與研究。