浅谈几种井巷常用快速掘进方式的优劣

王义勇

（山东方大工程有限责任公司，山东 淄博 255150）

单纯通过合理劳动组织，优化施工工序，已远远不满足煤矿发展的需要。 因此，通过提高机械化程度，优化劳动组织，降低人工劳动强度，是实现巷道快速掘进的必经之路。

1 工程实例

1.1 全岩综掘机生产线

现有机械化程度最高的巷道掘进方式为全岩综掘机，取消了钻眼爆破的工序，大大提高掘进效率。 国外进口全岩掘进机的以龙固煤矿的奥钢联AHM-105 大型硬岩综掘机、 淮南矿务局的DOSCO 生产的MK3 岩巷综掘机、新汶矿务局的三特维克生产的MR340 系列岩巷掘进机为代表，国内的以三一重工、佳木斯的全岩掘进机为代表， 大型的掘进机切割功率超过了300KW，切割岩石硬度系数达到13，理论适应坡度达到18°，后接胶带输送机运输矸石，实现连续出矸，在新汶矿区应用中，掘进断面25m2月进可达236m，最高日单进可达9.6m。 但缺点亦很明显，主体结构尺寸大，长度均在8m 以上，调向困难，自重大，可重达96T，对巷道地板承载力要求较高，适合长距离直巷掘进，粉尘治理难度很大，虽然采取负压抽出、附壁风筒、水箱净化等措施，效果不甚理想，亟需改进。

1.2 凿岩台车生产线

其主要特点是在迎头打眼工序采用气动式或液压式凿岩台车，同时可进行部分锚杆眼打设工作。 设备相对轻便，适应性强，主要解决了巷道开拓掘进中的破岩工序机械化问题，大大节省人力，降低人工劳动强度。 后续的运矸配套设备有多种选择，一是采用常规的钢丝绳牵引的耙矸机接矿车运输，此套生产线只是单纯的解决了人工凿岩的问题， 但作业方式改变不大，比较容易改造和接受，实现预期目标。 但总体效率提升较小，如果提升运输环节受制约，将抵消破岩环节提升的效率。 因此，针对此种情况，在耙矸机后采用移动式矸石仓，后接串车轨道运输，将破、运环节相对隔离，不互相干扰，提高了整体施工效率。 本方式在巨野煤田等矿区进行过应用，但效果不甚理想，未大规模推广。

1.3 新型挖斗式耙矸机生产线

其主要特点是针对掘进工作面出矸石环节影响掘进速度而采取的生产线组织方式。 主要是采用履带式或轨道式挖斗式耙矸机，取代老式的钢丝绳牵引式耙矸机，提高清理掘进工作面矸石时的效率。 其布置形式也主要有两种，一是耙矸机接轨道运输方式。 本方式适应范围广，受巷道坡度、断面的影响小，但受后续轨道运输方式是否连续的影响大，如果后续调车车场配套合理，矿车循环效率高，可实现连续出矸，达到高效高产目标。二是耙矸机接胶带运输方式。此方式为保证迎头供料，需要布置辅助运输方式，一般是机轨合一巷道，最大的优势是可实现连续出矸，但受巷道坡度及断面的影响大，以及迎头供料方式受制约，耙矸机与胶带运输机的衔接处的改造是否合理将直接影响出矸速度。 施工实例，2011 年在陕西省富县党家河煤矿主斜井施工中， 采用履带式挖斗耙矸机后接斜巷箕斗，1.6m 直径凿井绞车提升，巷道断面23m2，坡度-15°，月均进尺115m，最高进尺130m。2013 年在新河煤矿试验履带式挖斗耙矸机，采用第二种配套方式，因后续运输方式仍为轨道运输，且巷道坡度较大（超过-18°），在耙矸机与胶带运输机衔接处因坡度问题多次进行改造，截止到目前最高日进尺未突破5m。

据统计，在国内煤矿巷道掘进实际应用中，除传统钻爆耙装机生产线外，90%的机械化作业线是全岩综掘机生产作业线和新型挖斗式耙矸机生产作业线， 其中全岩综掘机推广最快，运用最多，约占75%，优势明显，而且杜绝了爆破作业，减少一项威胁安全生产的不安全因素。

2 国外同类工程现状

在国外煤矿建设及生产过程中，因为地质条件的优越性，各类机械化掘进作业线发展迅速，技术水平远领先于国内。 现在最为先进的为TBM 隧道掘进机，硬岩TBM 代替传统的钻爆法，在相同的条件下，其掘进速度约为常规钻爆法的4～10 倍，最佳日进尺可达15m；具有快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护等优点。 特别是高效快速可使工程提前完工，提前创造价值，对我国的现代化建设有很重要的意义。 但其造价高昂，组装工期长，组装费用与施工费用一般为4∶6，设备长度一般在二百米左右，调向困难，基本为长距离平巷掘进，巷道断面局限于圆形。 据有关报道，国内神华集团将在内蒙古实验满足-6°掘进的TBM 掘进机，现在项目正在实行过程中。

在生产矿井开拓巷道中， 现在运用比较普遍的为各类机械化设备的模块化组合生产作业线。 例如，全岩综掘机接无轨胶轮车作业线，破岩、支护一体；凿岩台车接铲车及无轨胶轮车，人工装药联系爆破。 由于国外大部分井巷工程地质条件优良，围岩稳定，适合大断面掘进，可以运用各类机械化设备往返调配，大大降低了工人工作强度，节省了人力，通常每个掘进迎头每班4-6 人。

3 小结

在国外，机械化掘进生产线发展很快，科技水平远远领先国内， 国内采用的各类机械化掘进设备均来源于国外成熟的成套设备，或引进或合作研制，随着在国内矿山、隧道、地铁等工程的不断发展， 自助研发的各类机械化掘进设备在质量及售后服务上均有较大提升， 也大大加快了煤矿掘进机械化程度提高的步伐。 但我国因为条件复杂，特别是后续配套设施的不完善， 即使是采用国内最先进的全岩综掘机生产作业线的迎头，每班实际作业人员均在8 人以上，而且多是负责最艰苦的体力劳动，与先进的掘进设备形成鲜明对比，即最先进的设备后面紧跟最原始的辅助工作，大大拉低了人均进尺效率。 因此，如何均匀提升迎头掘进各环节的机械化水平，成为当代煤矿发展亟需解决的问题，也是煤矿人真正脱离脏、累、苦、险环境的唯一途径。