岩巷机械化快速掘进技术的应用与研究

岩巷机械化快速掘进技术的应用与研究

摘要：我国是能源大国，随着经济的发展，煤矿开采步伐的越来越快，传统的

采掘失调问题是目前急需解决的重要内容。因此，快速掘进技术的充分发挥就显

得尤为重要，根据现阶段我国快速掘进技术在煤矿岩巷中的实际应用情况来看，

多表现在悬臂式掘进机配带式输送机作业线以及液压钻车配侧卸载岩机作业线等

方面。基于此，本文就主要简要探析了岩巷快速掘进技术的研究与应用，希望可

以为相关从业者提供参考借鉴。

关键词：岩巷机械化；掘进技术；应用与研究

引言

煤炭产业作为我国的基础能源产业之一，是我国经济的支柱产业，其运行稳

定关系到我国的经济建设大局和国家安定大局。当前，我国煤矿开采主要是井下

作业的方式，换言之，巷道掘进作业对于我国煤矿开采至关重要。近年来，在煤

机制造方面我国政府出台了系列的政策，在这些政策的支持之下，我国煤机科技

创新取得了瞩目的成就，且技术产业化程度高，转化速度快，产学研一体化的良

好结构逐步成型并日渐成熟。

1发展现状

中国采煤工艺技术与装备发展很快，而岩巷掘进工艺技术和装备不尽如意。

国内外煤矿巷道掘进施工工艺主要有钻爆法和综合机械化掘进法。钻爆法以其多

年的成熟掘进技术在快速发展中，该方法仍然是硬岩巷道主要的掘进方式。除爆

破之外，实施液压钻车打眼、机械化装载作业等具有小功率、结构紧凑、灵活性强、适应能力强、能耗低、成本低、凿岩速度快、作业环境好、噪声低、粉尘少

等特点，是岩巷钻爆法掘进的发展方向。尤其是钻眼爆破和锚杆支护为一体的多

功能液压钻车成为岩巷掘进的主导产品和发展方向。综合机械化掘进法是一个发

展方向。由于硬岩层的硬度大（f≥8），内部结构致密，使岩巷掘进机向着大截割

功率、大吨位、高智能的方向发展。国内各厂家经过不断创新和改进，一大批大

截割功率的岩巷掘进机已投入工业性试验。国内外着重于岩巷掘进机械化方面的

研究，但在硬岩掘进时依靠机械破岩，高强度、高研磨性岩层掘进的突出问题是

单位能耗大，动力消耗和掘进费用比钻爆法高10多倍，截齿损耗严重、机器笨重，机器可靠性和适应性较差。进入21世纪，提高煤矿岩巷掘进机械化水平问

题重新引起了人们的关注，到目前为止，仍没有比巷道掘进机解决硬岩施工更为

有效的方法或手段。目前岩巷掘进主要存在六大关键问题：①破岩效率低。钻爆法破岩虽爆破效率高，但钻眼、装药等工序烦琐，准备时间长，综合效率低；切

削式破岩应用压应力破岩，效率差，特别是岩石硬度f≥8以上的巷道，效率极差，截齿消耗量大，机组振动大，设备损坏严重；盘式滚刀破岩比切削式破岩效率高，但刀盘磨损严重、设备损坏严重、粉尘大、作业环境差、掘进效率低；球形滚刀

破岩单刀切岩量小、磨损严重、成本高、效率低；②装运效率低。现有岩巷掘进工艺，普遍存在着块率偏小或偏大的问题，岩石不能及时有效装运，效率低下，

影响掘进进尺；③粉尘浓度高。现有的岩巷施工作业，均存在粉尘浓度大的突出问题，可呼吸粉尘浓度超标，对员工身体健康危害极大；④支护效率低。现有的岩巷施工工艺，支护效率低下，普遍采用气钻或单体液压钻作业，支护速度慢，

支护效率低；⑤探放水效率低。探放水作业占用时间长，每月占用时间8d左右，严重影响着单进水平；⑥喷浆效率低。目前喷浆作业主要是潮喷，粉尘大、作业环境差、回弹率高、成本高。因此，开发一种能对岩巷全断面快速掘进的工艺技

术及装备十分迫切。

2岩巷机械化快速掘进技术的应用

2.1岩巷机械化快速掘进技术的应用光面爆破技术

我国在上世纪六十年代开始对预裂爆破和光面爆破进行试验和推广，到七十

年代左右已经被广泛应用于水利、地下建筑以及煤矿行业中。煤矿岩巷工程技术

在有效统一的光面爆破技术与锚喷支护技术后已经比较完善。在保证施工质量及

安全性、提升掘进速度、降低体力消耗和减少材料消耗上，都获得了比较理想经

济效益与社会效益。近年来，我国在地下与煤矿工程中广泛应用了光爆锚喷支护

技术，并且体现了良好的应用效果，其优势主要有三点：首先，效率得到了提升，便于机械化的开展，有效降低了人工劳动的成本；其次，光爆锚喷施工的质量比

较高，降低了围岩松动、破坏以及位移发生的概率，进一步提升了安全性；最后，大幅度降低了成本的损耗。光面爆破其实从本质上讲，就是利用装药构造的独特性，选用科学的光爆参数以及起爆次序，使得实现了光滑、平整岩石壁面的开掘。

2.2利用液压凿岩机

我国未来的煤矿岩巷掘进机械化发展应当利用液压凿岩机，将其作为核心提

高全液压钻车水平。选用正确的液压凿岩机，明确其参数、结构以及性能等。液

压凿岩机由于具有侧供水密封的特点，所以应用的时候要注意。研制全液压钻车

的时候需要充分考虑到液压凿岩机在冲击、回转以及推进等方面的参数以及相关

数据，同时还要结合使用地的岩石条件，掌握钻凿爆破孔以及锚杆孔等数据信息，确保所形成的全液压钻车不再有以前的劣势和缺点。此外为了能够推进与其相关

技术的开发和应用，要充分地分析断面以及岩层变化，掌握其存在的不同和特点，积极应用和开发双臂和单臂煤矿用掘进钻车，重视液压凿岩机整体性能的提高，

也要重视液压凿岩机各个部件的使用寿命和可靠性提高。

2.3支护水平的提升技术

实时支撑围岩是在开挖岩巷后必须及时进行的作业内容，以此来避免出现岩

石破碎冒落的情况发生。目前，我国在煤矿施工主要采用的是锚杆支护，其主要

是利用锚入围岩的锚杆，来改变围岩力学的状态，促使巷道周围形成稳定的岩石带，从而利用锚杆与围岩的一起作用实现巷道的维护。与架棚支护相比，这种支

护方式的优势就比较明显，比如可以降低通风阻力、适应能力强、工作安全、巷

道变形情况少、维护成本少以及掘进断面小等优点。但是，同样这种支护方式也

存在着一些不足，如不能有效预防围岩的风化、不能避免锚杆之间裂隙岩石的剥落。所以，在使用这种支护技术的过程中要结合其他的支护手段一起。锚喷支护

是近些年来发展和应用较广的一种支护方式，可以最大程度提升其经济效益。

3岩巷机械化快速掘进技术发展方向

整体来看，在一段时间内，全岩巷掘进技术仍然会沿着综合机械化与钻爆发

的发展轨迹推进。首先是综合机械化，在机械化的基础上着力提高技术之间的融

合性以提高整体效益，探索智慧型装备。目前，我国已有部分大截割功率的岩巷

掘进机研发完毕并进入试验阶段。钻爆法作为掘进技术中的一个较为成熟的技术

仍然是硬岩巷道掘进的主力。此外，综合其功耗、经济、效率等多方面的优势，

液压钻车、机械化装载等技术受到了业内的广泛好评，或可成为未来岩巷钻爆法

掘进的一个趋势。

结语

现阶段矿井生产中的主要手段还是以岩巷快速掘进技术为主，由于岩巷施工

作业的过程中会受到较多因素的影响，导致生产的进程无法得到有效保障，所以