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煤矿岩巷快速掘进技术的探讨

作者：郑全红

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第01期

摘要：随着综采技术的发展，煤矿的开采强度逐渐增加，采掘失调已经成为影響煤炭产量继续提高的障碍。因此，有必要开发煤岩巷道的快速掘进技术，以保证综采的技术优势得以发挥。本文分析了当前煤矿所采用的快速掘进技术，并对其未来的发展趋势进行了分析，可以供有关技术人员提供参考。

关键词：综采技术;煤岩巷道;快速掘进;发展趋势 1 引言

煤炭是我国的主体能源，其供给量对我国经济的正常运行起着重要的作用。煤矿开采是获取煤炭资源的途径，由于我国的煤层埋深比较深，多采用井工开采。在过去煤炭开采主要通过炮采和普采工艺，到现在大多数矿井已经采用综采工艺。随着综采技术的改进，煤炭开采的效率越来越高。然而，开采速度过快时，旧的工作面已经回采完成，新的准备工作面还未完工，这种情况时有发生，也称之为采掘接替紧张。造成采掘接替紧张的因素有很多，既有人为因

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素，也有技术因素。由于人为因素的不可控制和分析，本文只分析了技术因素。通过分析煤巷的快速掘进技术与工艺，分析了未来快速掘进的发展方向。 2 煤岩巷道快速掘进技术应用及分析

随着我国煤矿行业的发展，在煤矿建设方面已经取得了许多令人瞩目的成就，例如煤矿巷道的综合机械化掘进，煤层工作面的综合机械化开采，在斜井或立井的开凿工艺已经达到了国际先进水平，可以与欧美等发达国家进行竞争。但是现在煤矿巷道的掘进中仍以耙斗机装岩、气动凿岩机打眼等形式为主，掘进的速度依然很慢。由于掘进的技术未得到有效的改进，矿井的建设速度直接受到影响。下面对煤矿巷道的快速掘进技术进行具体的分析。

目前，煤矿井下巷道的掘进多采用钻眼爆破方法，为了改进掘进的速度，悬臂式挖掘机已经应用到巷道的掘进中。从目前的整个岩巷的机械化作业来看，掘进技术主要可以分为以下几个方面：第一，目前常用的气腿式凿岩机配耙斗装岩机作业线的每月掘进速度控制在60-70m左右;第二，在大进尺掘进作业时多采用全液压钻车配侧卸装岩机作业线，这种全液压钻车的使用范围越来越广，随着我国综采技术强度的增加;第三，采用带式输送机、配梭式矿车、悬臂式掘进机的综掘法作业线，由于掘进的速度快，目前已经成为我国岩巷掘进的主要技术之一[1]。

2.1 液压钻车岩巷掘进技术

液压钻车配侧卸装岩机掘进作业线，在进行巷道掘进时要做好侧卸装岩机、履带式液压钻车的选用。下面以常见的侧卸装岩机的选型进行分析，常用的装岩机的型号为ZCD60R类型。该型号的装岩机具有很高的岩石装载能力和生产效率，而且在移动方面具有很大的技术优势。在实际施工过程中，可以选用全断面进行装载，这样在掘进时不需要的破碎的岩石进行清理便可进行装载。对于较多溜槽、托板等物料可直接运输，整体操作效率较高。在选择液压钻车时，多以主流的CMJ17 类型液压钻机为主，如图1所示。该钻机的主要优势在于设备具有灵活的操作性能，而且其机身的体积较小而紧凑，在掘进时可以完成对巷道的全断面进行凿岩作业。在施工的过程中，该类型设备采用双臂凿岩，提高了凿岩的速度，在正常情况下凿岩的速度可以达到0.8-2.0m/min。

液压钻机掘进技术在选型合理的基础上，在进行作业时其技术优势主要体现在以下几个方面：第一，在掘进过程中钻眼实现了自动化操作，无需人工操作，由于采用的是侧卸式装岩机，可以有效的防止在装岩机在运行过程中钢丝绳断裂造成的人员伤亡问题;第二，装岩、凿岩以及掘进效率较高，实践表明，在大断面巷道掘进时，气腿式凿岩机凿70个眼需要200分钟，而液压钻车只用了60分钟，液压式掘进是气腿式凿岩机工作效率的3倍以上，此外侧卸装岩机的工作效率也是耙斗装岩机效率的两倍以上;掘进产生的巷道质量比气腿式凿岩机高，由于炮眼的方向得到有效的控制，形成的巷道的断面比较规则，巷道的形状比较完美;该技术作业条件下，工人的劳动强度大幅度降低，自动化程度较高，无需过多的人工操作便可实现作

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业，便于技术管理。然而，这种掘进方式也存在一定的技术难题，主要是在巷道掘进时很难对掘进成型的巷道进行临时支护，这也制约这种掘进技术的应用[2]。 2.2 气腿式凿岩机岩巷掘进技术

在我国中小型煤矿，气腿式凿岩机陪耙斗装岩机的作业形式得到了广泛的应用，如图2所示。其技术的优势主要体现在以下几个方面：可以实现各道工序的平行作业，由于该技术的工艺性较高，装岩和打眼时不会受到掘进巷道断面的影响;具有较高的岩巷掘进效率，经过统计发现该作业方式每小时能掘岩30-40m3。虽然存在这些较为明显的技术优势，但是由于在作业时环境差、劳动强度大，存在一定的危险性、机械化水平很低，其掘进的速度很难得到提升。这也限制了其在大型矿井巷道掘进中的使用。 2.3 综掘法岩巷掘进技术

相比较而言，综掘法具有更为完善的装备体系，主要包括带式输送机、悬臂式掘进机（如图3所示）以及梭车等。其技术的优势主要是具有较高的自动化水平，掘进速度比前两种掘进方式快;由于掘进机的质量较大，在掘进时不对围岩造成很大扰动，在很大程度上保证了巷道周围岩石的完整性，降低了支护的难度。但是，综掘法适用于大断面巷道的掘进，而对于16 m2以内的断面，综掘法的掘进的效率较低，且对于不同岩性的岩巷，综掘法也不具备较强的适应能力。因此，实际应用中要求做好作业条件分析，需保证断面较大、岩石普氏系数超出8且地质条件较为简单，这样才可保证掘进效率。 3 岩巷掘进技术的发展趋势

目前，岩巷的掘进技术主要以钻爆法和综掘法为主。由于综掘法的设备体积重量较大，在实际安装运输过程中存在困难，导致其对地质条件以及矿井的生产条件适用性很差。钻爆法掘进的速度低、安全性能差、施工难度大，但是其对地质条件和场地的适用性较强，仅需做好爆破参数调整以及其他预注浆或预裂措施，便可完成掘进工作。此外，钻爆法能满足不同巷道形状与断面尺寸的需要，仅仅利用锚杆和锚索就可以实现巷道的掘进。对比两种掘进方式的优缺点可以发现，在未来我国煤矿岩巷掘进应主要以钻爆法为主。即使在大断面情况下，钻爆法也具有不错的效果，例如德国采用钻爆法成功掘进工作面22-35 m2，在掘进时侧卸装岩机发挥了重要作用。尽管德国煤矿岩巷主要以半煤岩巷为主，但仍将钻爆法作为主要掘进技术，充分说明我国全岩巷道方面应考虑充分发挥钻爆法的作用。因此，在未来应该着重改善钻爆法的缺点，使其具有较高的工作效率，这在未来是可能的。 4 小结

通过对煤矿巷道的掘进技术进行了分析发现，在未来几年，钻爆法应该成为我国巷道掘进的主要方式，这同时也是由我国煤炭的复杂的赋存条件决定的。但是钻爆法也存在着其自身的缺点，例如掘进的速度低、安全性能差、施工难度大。这也是我们未来几年所需解决的关键性