淺談幾種井巷常用快速掘進方式的優劣

王義勇

（山東方大工程有限責任公司，山東 淄博 255150）

單純通過合理勞動組織，優化施工工序，已遠遠不滿足煤礦發展的需要。 因此，通過提高機械化程度，優化勞動組織，降低人工勞動強度，是實現巷道快速掘進的必經之路。

1 工程實例

1.1 全巖綜掘機生產線

現有機械化程度最高的巷道掘進方式為全巖綜掘機，取消了鉆眼爆破的工序，大大提高掘進效率。 國外進口全巖掘進機的以龍固煤礦的奧鋼聯AHM-105 大型硬巖綜掘機、 淮南礦務局的DOSCO 生產的MK3 巖巷綜掘機、新汶礦務局的三特維克生產的MR340 系列巖巷掘進機為代表，國內的以三一重工、佳木斯的全巖掘進機為代表， 大型的掘進機切割功率超過了300KW，切割巖石硬度系數達到13，理論適應坡度達到18°，后接膠帶輸送機運輸矸石，實現連續出矸，在新汶礦區應用中，掘進斷面25m2月進可達236m，最高日單進可達9.6m。 但缺點亦很明顯，主體結構尺寸大，長度均在8m 以上，調向困難，自重大，可重達96T，對巷道地板承載力要求較高，適合長距離直巷掘進，粉塵治理難度很大，雖然采取負壓抽出、附壁風筒、水箱凈化等措施，效果不甚理想，亟需改進。

1.2 鑿巖臺車生產線

其主要特點是在迎頭打眼工序采用氣動式或液壓式鑿巖臺車，同時可進行部分錨桿眼打設工作。 設備相對輕便，適應性強，主要解決了巷道開拓掘進中的破巖工序機械化問題，大大節省人力，降低人工勞動強度。 后續的運矸配套設備有多種選擇，一是采用常規的鋼絲繩牽引的耙矸機接礦車運輸，此套生產線只是單純的解決了人工鑿巖的問題， 但作業方式改變不大，比較容易改造和接受，實現預期目標。 但總體效率提升較小，如果提升運輸環節受制約，將抵消破巖環節提升的效率。 因此，針對此種情況，在耙矸機后采用移動式矸石倉，后接串車軌道運輸，將破、運環節相對隔離，不互相干擾，提高了整體施工效率。 本方式在巨野煤田等礦區進行過應用，但效果不甚理想，未大規模推廣。

1.3 新型挖斗式耙矸機生產線

其主要特點是針對掘進工作面出矸石環節影響掘進速度而采取的生產線組織方式。 主要是采用履帶式或軌道式挖斗式耙矸機，取代老式的鋼絲繩牽引式耙矸機，提高清理掘進工作面矸石時的效率。 其布置形式也主要有兩種，一是耙矸機接軌道運輸方式。 本方式適應范圍廣，受巷道坡度、斷面的影響小，但受后續軌道運輸方式是否連續的影響大，如果后續調車車場配套合理，礦車循環效率高，可實現連續出矸，達到高效高產目標。二是耙矸機接膠帶運輸方式。此方式為保證迎頭供料，需要布置輔助運輸方式，一般是機軌合一巷道，最大的優勢是可實現連續出矸，但受巷道坡度及斷面的影響大，以及迎頭供料方式受制約，耙矸機與膠帶運輸機的銜接處的改造是否合理將直接影響出矸速度。 施工實例，2011 年在陜西省富縣黨家河煤礦主斜井施工中， 采用履帶式挖斗耙矸機后接斜巷箕斗，1.6m 直徑鑿井絞車提升，巷道斷面23m2，坡度-15°，月均進尺115m，最高進尺130m。2013 年在新河煤礦試驗履帶式挖斗耙矸機，采用第二種配套方式，因后續運輸方式仍為軌道運輸，且巷道坡度較大（超過-18°），在耙矸機與膠帶運輸機銜接處因坡度問題多次進行改造，截止到目前最高日進尺未突破5m。

據統計，在國內煤礦巷道掘進實際應用中，除傳統鉆爆耙裝機生產線外，90%的機械化作業線是全巖綜掘機生產作業線和新型挖斗式耙矸機生產作業線， 其中全巖綜掘機推廣最快，運用最多，約占75%，優勢明顯，而且杜絕了爆破作業，減少一項威脅安全生產的不安全因素。

2 國外同類工程現狀

在國外煤礦建設及生產過程中，因為地質條件的優越性，各類機械化掘進作業線發展迅速，技術水平遠領先于國內。 現在最為先進的為TBM 隧道掘進機，硬巖TBM 代替傳統的鉆爆法，在相同的條件下，其掘進速度約為常規鉆爆法的4～10 倍，最佳日進尺可達15m；具有快速、優質、安全、經濟、有利于環境保護和勞動力保護等優點。 特別是高效快速可使工程提前完工，提前創造價值，對我國的現代化建設有很重要的意義。 但其造價高昂，組裝工期長，組裝費用與施工費用一般為4∶6，設備長度一般在二百米左右，調向困難，基本為長距離平巷掘進，巷道斷面局限于圓形。 據有關報道，國內神華集團將在內蒙古實驗滿足-6°掘進的TBM 掘進機，現在項目正在實行過程中。

在生產礦井開拓巷道中， 現在運用比較普遍的為各類機械化設備的模塊化組合生產作業線。 例如，全巖綜掘機接無軌膠輪車作業線，破巖、支護一體；鑿巖臺車接鏟車及無軌膠輪車，人工裝藥聯系爆破。 由于國外大部分井巷工程地質條件優良，圍巖穩定，適合大斷面掘進，可以運用各類機械化設備往返調配，大大降低了工人工作強度，節省了人力，通常每個掘進迎頭每班4-6 人。

3 小結

在國外，機械化掘進生產線發展很快，科技水平遠遠領先國內， 國內采用的各類機械化掘進設備均來源于國外成熟的成套設備，或引進或合作研制，隨著在國內礦山、隧道、地鐵等工程的不斷發展， 自助研發的各類機械化掘進設備在質量及售后服務上均有較大提升， 也大大加快了煤礦掘進機械化程度提高的步伐。 但我國因為條件復雜，特別是后續配套設施的不完善， 即使是采用國內最先進的全巖綜掘機生產作業線的迎頭，每班實際作業人員均在8 人以上，而且多是負責最艱苦的體力勞動，與先進的掘進設備形成鮮明對比，即最先進的設備后面緊跟最原始的輔助工作，大大拉低了人均進尺效率。 因此，如何均勻提升迎頭掘進各環節的機械化水平，成為當代煤礦發展亟需解決的問題，也是煤礦人真正脫離臟、累、苦、險環境的唯一途徑。