煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机的应用

煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机的应用

邓进

淮河能源煤业公司张集矿开拓二区 安徽淮南 232000

摘要：现阶段，国内各科研院所、掘进装备研制企业以及矿业集团等单位，通过产学研联合攻关，积极开展硬岩截割、综合机械化快速掘进研究，取得了许多创新性成果，推动了我国煤矿综掘技术向安全高效发展。目前，提高掘进效率与作业安全性仍然是掘进技术发展的主攻方向，还需要在破岩技术、智能控制、快速掘进等方面继续开展深入研究。针对煤矿岩巷施工特点对全断面岩巷掘进机的使用进行分析，总结技术的优势性，旨在通过设备的规范使用，提高煤矿岩巷施工的稳定性，实现煤矿资源的开采效率需求。

关键词：煤矿；全断面掘进机；岩巷掘进

引言

在进入煤层采掘活动前；通常采用底抽巷对瓦斯进行抽采，在煤层下部的岩石中施工小断面瓦斯抽采巷道，采用穿层钻孔进行瓦斯抽采，抽采达标后才允许进行煤层的采掘生产。为了保证采掘生产的正常接续，瓦斯巷的掘进必须超前采煤工作面3年以上，瓦斯治理越充分，采掘生产时的瓦斯安全隐患越小。目前，煤矿井下全岩巷道掘进多采用的是钻爆掘进工艺，掘进效率低，用人多，劳动强度大，严重制约了矿井生产部署的问题。

1 全断面掘进机的优势

1.1 全可靠，减少劳动风险,主要利用滚刀对岩石进行挤压、切削、破碎，再利用刮渣板收集通过溜渣槽送到皮带机出渣，最后通过换步持续前进，从而达到掘进、出渣、衬砌等工序一次完成，全断面一次成型，是高度机械化、信息化和自动化的大型地下隧道开挖成套设备，具有高效、快速、优质、安全等特点。采用全断面掘进机掘进时，工人不再需要站在工作面前方打眼和进行临时支护，而是坐在操作室里，完成掘进工作，从而大大降低了工作面落矸伤人的几率。爆破作业是井下掘进过程中非常危险的一个环节，炸药的存放、运输、使用以及爆破时残爆、拒爆、瞎炮的发生，都给安全生产带来极大隐患；采用全断面掘进机掘进，则很好地规避了这些风险。同时，全断面掘进机施工过程噪音小、粉尘少，对工人伤害极低，这与目前我国煤矿行业提倡绿色、安全生产的大方向高度一致。

1.2 对围岩破坏小，易于一次成巷

巷道钻爆法掘进过程中，围岩由于受爆破动载损伤和震动影响，会产生大量的径向爆破裂隙，造成其内部节理裂隙面明显张开、压缩、错动，使其完整性变差。同时，爆破作业方式往往会造成巷道断面不规则，断面成型难以控制。全断面掘进机以刀盘挤压剥落岩石的方式掘进，一方面对围岩破坏较小，可保证巷道稳定性；另一方面掘进断面规则，成型感观较好，便于巷道一次成巷。

1.3 降低劳动强度，提高生产效率

传统的钻爆法，需要人工打眼，然后装药起爆。钻具的搬运、管路的连接、炮眼的施工、药卷的安装、警戒的设置及炮后检查与临时支护，都给工人带来很大的劳动强度及时间上的消耗。目前，国家正逐步废除落后产能，淘汰落后工艺。随着人力成本的不断提升，劳动力短缺现象在煤矿日渐显现。所以，利用先进设备来代替传统劳动密集型作业，提高生产效率，势在必行。

2煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机的运用

2.1 全断面掘进机设备选型

EBZ260H悬臂式掘进机是专门为煤矿井下岩石巷道的掘进而设计。该掘进机设备动力性强，液压系统配置高、安全智能 的电气控制系统，使整机可靠性高，故障率低。适用于岩石单轴抗压强度65～85MPa、岩石整体性较好、有一定自稳性的围岩岩巷掘进。（1）EBZ260H悬臂式掘进机主要结构件采用高强钢板焊接而成，有限元分析，设计强度安全系数大于3倍，各连接销剪切强度安全系数大于5倍，疲劳设计寿命为无限寿命，保证不开裂； 关重焊缝全部无损探伤，等级设置为A级，保证不 开焊； 连接采用特型螺纹连接，保证在强震动下不松动。（2）EBZ260H型全断面掘进机采用无线遥控技术,操作灵活,不受空间限制,可实现 远程遥控,保障操作人员安全。截割断面直径达6.15m，最大截割岩石单向抗压强度100MPa，爬坡能力±18°。

2.2 工程项目的掘进工艺

煤矿岩巷施工的全断面岩巷掘进机掘进过程中，具体工艺如下 ：第一，在掘进的过程中，系统的主液压缸会使截齿呈现均匀分布的状态，并将截齿紧紧压在岩石上，当截齿在马达上进行下旋转时，岩石在道具的作用下会出现压力破裂的现象，当破碎的岩石被转动铲斗收集病进入胶带传输系统之中，会将挖掘的矸石运出。第二，在机械设备前截割头以及截齿推动的作用下，系统会在大型液压缸的作用下撑住峒壁，以便为前截割头提供推力。第三，在机械系统前进到一定长度之后，设备中的截割头会停止运转，截割头会被伸缩油缸支撑，设备会固定在巷道岩壁之上，通过这种推动方法的使用形成循环掘进。第四，在一些内循环系统中，会随着后平台向前移动，配合二运长钢轨实现平台前移，提高系统运行的稳定性。

2.3 通风机除尘

煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机使用中，通过通风除尘技术的运用，应该考虑到系统运行的状态，每人供氧气保持在4m

³/min，风量为200m³/min等，通过系统使用标准的确定，提高通风机除尘的稳定性，实现煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机合理使用。在煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机系统运行过程中，采用内外喷雾降尘，高效除尘技术,改善矿工工作环境,总粉尘除 尘效率90%以上。作业员佩带正压呼吸器，首创矿用防尘呼吸系统,解决了高瓦斯矿施工时粉尘对施工人员健康危害的问题。

3煤矿全断面岩巷掘进机发展方向和趋势

3.1 全断面岩巷掘进机的国产化和煤矿化

巷道全断面岩巷掘进机和斜井全断面岩巷掘进机，采用先进的传动技术、滚刀技术以及钻探技术，使得全断面岩巷掘进机具备新的地质适应能力。开发煤矿千米井深的主斜井用双模式单护盾全断面岩巷掘进机，适应倾角16°以上。开发煤矿岩巷敞开式全断面岩巷掘进机，具备煤矿地质、坡度( 上下) 、截面和长度适应性以及经济适应性，同时在千米井深高应力、高瓦斯和高涌水情况下也能够适应。开发千米立井全断面岩巷掘进机，适应千米以上井深的建井要求。

3.2 煤矿全断面岩巷掘进机成套化

完全国产化全断面岩巷掘进机连续运输系统，开发 千米井深斜井长距离带式输送机和垂直提升带式输送机，适应现代大型煤矿岩巷和煤巷高效快速掘进要求。开发煤巷全断面高效掘进连续运输系统，适应大采高工作面高产高效开采要求。开发煤岩巷全断面高速高效掘进系统，适应薄煤层高产高效开采要求。开发立井全断面岩巷掘进机成套装备，完成高速高安全建井要求，实现竖井建设的充分机械化自动化。

3.3 煤矿全断面岩巷掘进机产品的自动化、信息化和智能化

充分利用现代传感器、网络和计算机等技术，使得煤矿全断面岩巷掘进机产品具有故障诊断和智能控制能力，采用变速驱动技术和机、电、液一体化技术，提升全断面岩巷掘进机产品的可靠性和寿命以及可用性，机械利用率提高到40%～60%，掘进速度提高到月进尺800～1200m。充分利用信息化技术，实现全断面岩巷掘进机产品三维设计和CAE，提高产品开发速度和质量，提高全断面岩巷掘进机产品的创新和研究开发能力。

4结束语

总而言之，在煤矿岩巷施工的过程中，为了提高工程项目施工的整体效率，应该结合煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机的施工特点，进行掘进施工方案的总结，构建针对性的系统运行机制，并通过煤矿岩巷施工中全断面岩巷掘进机使用状况的分析，提高系统运行的安全性、稳定性。我国应广泛吸取国际先进技术，组织跨地区、跨行业、跨学科的产学研技术队伍，立足自主技术创新，通过攻关掌握具有自主知识产权的设计集成技术，通过关键零部件国际优化采购的方式，逐步依托国内隧洞工程，实现自主设计、集成，制造出具有国际水平的掘进机及其配套系统，为国内工程建设服务。

参考文献：

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