1、专题部分岩石巷道快速掘进的优化与设计摘要:随着我国的煤炭行业的发展，煤矿采煤技术和采煤方法得到不断更新，采煤机械化水平也不断提高，而岩巷掘进速度却一直停留在较低的水平，使采掘接替普遍紧张。从施工工艺、掘进设备选择、地质条件及施工组织管理等方面对岩巷快速施工进行了分析和总结，并在此基础上为实现岩巷高速高效掘进施工提出了现实的技术措施。岩巷掘进的设备选型及配套设施的选择、支护方式的优化设计、作业方式优化，能够实现岩巷的高效快速掘进。关键词：岩巷掘进；设备选型及配套；优化设计；作业方式Optimization and design of rapid excavation in rock roadwa
2、yAbstract:With the development of our countrys coal industry，coal mining technology and mining method are constantly updated，coal mining mechanization level also constantly improve，and the speed of rock dnvage is still stuck in the lower levels，make the mining to replace common nervousfrom construct
3、ion technology，the equipment selection，the geological conditions and construction organization and management of quick rock construction are analyzed and summarized，and on this basis to realize the hi。gh efficient rock drivage construction practical technical measures are put forwardIt is that the r
4、ock drivage of equipment type selection and the selection of supporting facilities，optimization design， effectively remove dust，optimization of operation，Can realize the efficient quick rock drivageKey words:Rock drivage; Equipment selection and matching; Dust removal; Mode of operation1.绪论1.1问题的提出煤
5、炭的井巷开采需掘进大量的岩石巷道，为了满足矿山建设的需要和速度的发展，必须加快掘进速度，以满足矿山建设和发展的需要。目前岩石巷道掘进主要用钻眼爆破法破岩，施工工序多，作业环境差劳动强，效率低；采用掘进机掘进方法破岩，能有效改善钻爆法存在的不足，但是其成本高、巷道适应性差。近年来，掘进工作中一些关键环节的技术没有得到解决，岩石巷道快速掘进技术还需进一步加深研究。传统岩石巷道的掘进方式为炮掘，掘进速度慢，耗费时间长，严重限制了正常接替。为了改变这一现状，将传统的岩石巷道掘进爆破技术改为围岩巷道综掘施工，以便使掘进速度得到加快，缓解紧张的接替。1.2研究的意义巷道快速掘进是保障矿井高产稳产的重要步骤
6、是煤炭生产的重要环节。以掘进机为主的高效机械化掘进和支护技术是保证矿井实现高产稳产高效的必要条件，也是巷道快速掘进技术发展的方向。岩石巷道快速掘进一直以来是煤矿行业掘进施工的难题；其巷道掘进速度跟不上回采速度是成为制约采区接替和煤炭生产的关键所在。所以研究岩石巷道的快速掘进及其优化与设计是具有重大意义的。1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状1985年美国人查尔斯研制出第一台成功在岩石中连续掘进的机器。1956年，加拿大人Robbins为加拿大基础公司研制了第一台成功在岩石隧道掘进机是一台直径为3.28m的掘进机，掘进一条长4.5km、由砂岩、页岩、含石英等组成的隧道，岩石的抗压强度为51
7、86Mpa。自50年代中期工业化生产进行以来，掘进机在岩石隧道掘进技术上取得突飞猛进的成果，掘进机掘进有着钻爆法施工掘井不可比拟的优点，在世界科技飞速发展的今天，各国的能源、交通、城建、国防等部门的地下工程建设己广泛引进应用。现在用于全断面岩石巷道的掘进机，平均掘进速度达1012m/d，平均月进可达300400m。但是也存在一些问题，其中主要是掘进机器体积大，拆卸安装繁琐、时间久，不便转移运输，辅助作业时间长，作业率低，动力消耗大，刀具使用寿命短，其费用约占总费用的85%，掘进成本很高。并且所掘进巷道的曲率半径大，不满足我国的煤矿巷道要求。特别是遇着复杂地质条件，岩如性变化大，涌水，又陷落柱，
8、断层破碎带等时，掘进速度明显下降，有时甚至无法工作。因此岩石巷道掘进机的发展受到限制。1.3.2国内研究现状岩石巷道全断面掘进机作业在我国的研制是在60年代末开始的。1968古交矿区东宋平试验直径5m岩巷掘进机工作时，超过3600累计长度，最大月冗长的202m。1988年4月1989年2月，半径1.6m岩石巷道全断面掘进机在羊场矿使用，累计掘进长度1014m，最高月掘进长度260.17m，平均月掘进长度33.8m。我国矿井巷道快速高效掘进中使用的主要是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业。80年代初，淮南煤机厂引进了奥地利AM50型掘进机、佳木斯煤机厂引进了日本制作S.100型掘进机，对国外先进
9、技术的引进、消化、吸收，推动了我国综掘机械化的发展。但当时的掘进机设备功率都小、机身轻、破岩能力不高强等诸多问题。因此需加强对引进机型的消化吸收，并积极研制综合机械化掘进设备以适合我国的地质条件与生产工艺。经过近30多年的努力我国已研制出20多种型号的掘进机，形成了系列化产品。随后我国开发出EBJ-120TP型为代表的替代掘进机机型，在技术性能方面均达到国际先进水平。1.4研究内容论文围绕影响岩石巷道快速掘进的几个主要因素对岩石巷道快速掘进的优化与设计进行分析，开展以下几个方面的内容：(1) 岩石巷道快速掘进的设备选型，设备选择是影响岩石巷道快速掘进的主要因素，本文将对不同配套设施进行优化分析
10、，综合选型；(2) 设备选型后，进行深入分析机械装备如何实现快速掘进，支护优化，破岩最佳效能；(3) 优化作业方式，岩石巷道掘进时，不同的作业方式对掘进速度影响极大，寻找最合适的作业方式将极大提高岩石巷道掘进速度。2.影响快速掘进因素分析巷道掘进的施工工艺具有很强综合性，它不仅取决于掘进机械的现代化程度，还与各生产工序密切联系。进入掘进循环系统之后，都很难达到快速掘进的要求。这除了地质条件（由实际情况确定）、掘进装备、作业方式、人员素质和组织管理制约掘进速度。其各影响因素相互之间也有联系，他们的关系图如2-1所示。图2-1各因素之间关系图2.1掘进装备的影响分析我国岩石巷道机械化作业分为两方面
11、。一是高档机械化作业，即打眼、装岩、转载、运输等现机械化配套，用凿岩台车或钻装锚机组配大功率高效导轨式凿岩机打眼，无轨装载机装岩，大大降低工人的劳动强度，提高安全系数，并实现高速高效生产。二是装载、运输采用机械化，而打眼、喷浆等采用人工作业，普及型机械化作业。钻眼、爆破与装运是巷道施工中主要工序，所以合理选择及使用钻眼与装运设备将决定巷道掘进的速度。巷道要实现快速机械化作业，就必须合理选择凿岩机和装岩机及其配套机械设备，形成快速综掘作业线综掘作业线的配置必须满足机械化配套的要求，同时考虑以下原则：破岩、运岩、装岩等主要工序，基本采用机械化作业，减少体力劳动；施工中各工序所使用的机械设备，在生产
12、能力上要匹配合理，相互适应，避免因设备能力不均衡影响某些设备的发挥；配备的机械设备能力和数量要有富裕量和备用量。 机械设备事故是影响巷道快速掘进的重要因素，人为导致机械为主要，因为很多工人和维修机电设备的人员对设备的结构、性能、原理、维护的基础知识、常见设备故障、诊断方法、设备事故处理措施都不熟悉。施工单位没能采取严格的维修维护制度，不能及时更换、修理已损坏或磨损严重的配件，备件的存储工作准备不充分而降低了开机率，不能有效发挥设备的机械效能。设备的维修期短，故障频繁发生是影响施工工艺的一个重要原因。2.2作业方式影响分析资料显示，巷道掘进施工中的支护时间约占总施工时间的70，虽然在岩石巷道中采
13、用锚杆、锚喷和锚梁网等支护手段，简化巷道的支护作业，但掘进巷道施工中的掘进与支护的分离，是进一步提高掘进巷道速度的障碍。对于岩石巷道施工，目前国内外的作业方式主要有：单行作业平行作业混合作业和掘支一次成巷作业。这几种作业方式各有其不同的优缺点，具体表述见表2-1。表2-1施工方式作业优缺点序号作业方式优点缺点1单行作业安全性好对围岩要求高；主要对象为短、硬岩石巷道；需进行临时支护；施工速度慢。2平行作业施工速度比单巷作业30%40%；施工成本比单行作业低20%30%；安全性好。布置设备工作量大；施工组织复杂；需进行临时支护。3混合作业施工速度快；机械化配套设施能够得到充分发挥。掘支工序交替频繁
14、；施工组织复杂；安全性较差。4掘支一次成巷工序转换时间少；多层次利用巷道内空间进行作业。各工序相互影响；施工组织很复杂；施工安全性最差。2.3人员综合素质影响劳动者的素质包括受教育程度、技术掌握程度、劳动者的劳动积极性、对安全教育的重视程度等。影响矿山井巷工程快速掘进的人为因素很多，例如工人没有严格按照作业规程施工，工人文化水平低，对生产施工工艺不熟悉，对生产设备的性能不了解，操作不熟练或者不规范等等。因此，在施工前和劳动过程中，应加大对工人的技能培训；劳动者的素质得到提升，将极大改善工作态度及提高工作效率。在掘进施工时，人员配备上必须做到工种齐全、分工明确、密切配合，各工程衔接紧密，有效高效
15、地利用工时，提高工效、提高工人素质，培养出尽可能多的全面型人才，如此才能使其掘进效率保持较高的水平。2.4管理的能力及组织影响管理者，基层直接管理者的技术水平、组织能力、管理能力、培训能力等方面在施工组织中有很大影响。施工作业规的程编制及技术质量差，对生产起不到切实可行的指导性作用；安全规程不完善，管理者对现场管理能力不强、不到位或制定的管理制度未对施工人员认真贯彻；技术人员素质低，不能准确、规范的设计掘进巷道，掘进施工工艺不完善，对巷道的支护设计不合理等都会影响掘进施工的顺利进行。科学的施工组织要求：确定各工序作业时间和循环时间，关键线路上关键工序外的时间应尽量压缩；多工序平行作业；编制规范
16、高效的循环图表，优化劳动组织；合理选择施工作业方式和循环方式；确定循环合理的循环进尺。 3.岩石巷道快速掘进装备选型3.1综掘系统的优点及其各部分选型3.1.1综掘系统简述综掘机主要结构有截割机构、喷雾降尘系统、装运机构、电控系统、液压 系统、行走机构。以EBZ100为例，说明掘进机型号含义为E一掘进机，B一悬臂式，Z一纵轴式，100一截割电机功率100KW。掘进机的结构如图3-1所示。1一截割机构；2一喷雾降尘系统；3一装运机构；4一电控系统； 5一液压系统；6一行走机构图31 EBZ100掘进机示意图悬臂式掘进机由截割机构1、喷雾降尘系统2、装运机构3、电控系统4、液压系统5、行走机构6等组成，各部分作用为：(1)截割机构: 电动机驱动截割头
