掘錨機在煤巷快速掘進中的應用

王 濤 石 虎 劉 雷

（山東能源重裝集團魯南裝備制造有限公司，山東 棗莊 277500）

0 引言

在現代深部資源逐步開采的背景條件下，資源開采的經濟性、勞動人員的安全性和救援的難易程度成為研究人員關注的重點問題，安全高效的開采方式成為資源開采技術發展的必然要求，智能化和機械化是時代發展的必然趨勢，因此大量的掘進設備被運用于地下深部的能源開采。在煤炭開采領域，由于掘錨機具有一體化的開挖支護方式，具備削切煤體、鉆孔和支錨功能，大大降低了人工勞動強度，提高了圍巖的預支護效果，達到了控制變形的目的，因此其成為巷道開挖、煤層開采的主要掘進錨固施工機械。盡管如此，煤層屬于軟弱的塑性圍巖體，在開挖作用下，圍巖的應力狀態和位移狀態發生不同程度的改變，使巷道圍巖出現松動和落煤，給煤層巷道的安全連續開采帶來巨大的挑戰。

1 掘錨機在快速掘進條件下煤層的應力和變形分析

在煤層中開挖巷道，煤層的力學特性將發生擾動和卸載效應，導致應力場和位移場發生變化，當采用掘錨機對煤層快速開挖時，這種繞能擾動效應和卸載效應有所減緩，但會產生另一種不利影響，即巷道煤層周圍容易產生“耳朵狀”的應力集中。在巖體力學中，認為煤層是一種黏彈性的圍巖體，其在受到削切和掘進作用力后，圍巖體的力學性質受到損傷，其應力應變模型可以應用煤層黏彈性Maxwell彈性模量和黏性系數串聯后與彈性模量并聯進行描述，應力應變關系如公式（1）和公式（2）所示?！?br>