快速掘进基本知识

液压钻车施工情况

-1100东大巷液压钻车施工的巷道
华丰矿液压钻车作业线使用情况介绍



1、华丰矿液压钻车作业线使用情况介绍 华丰煤矿-1100m岩石集中巷埋深已达1250m，巷道呈现出深部围 岩的高地应力和剧烈的软岩流变大变形的特性，为确保巷道变形收缩 后断面仍然能够满足使用要求，－1100m巷道掘进断面全部14m2以 上，风钻打眼爆破难以实现全断面一次掘进。 自2005年下半年开始在我矿-1100水平大断面岩石巷道尝试采用 CMJ17履带式全液压掘进钻车代替气腿式凿岩机。在05年应用的基 础上，06年重点解决了岩巷掘进的液压钻车、侧卸式装岩机配套使用 的施工技术问题，采用了高强锚杆一次锚喷支护优化措施、中深孔爆 破技术、后部设矸石仓8T电瓶车运输系统优化有效解决了制约深部岩 巷掘进最为关键的爆破、支护、运输等技术难题，实现了深部大断面 岩巷的全断面一次打眼、一次定炮、一次爆破、一次支护、一次出矸 不留尾工的一次掘进，实现了深部大断面岩巷的安全高效掘进。 2006年，华丰煤矿积极积极组织凿岩台车岩石作业线快速掘进公 关和创水平活动，单台凿岩台车岩石作业线连续7个月月进尺在100 米以上。
1 快速掘进技术现状与分析



生产接替紧张 岩巷速度多为80~100m/月 煤巷岩巷速度多为200~300m/月 地质条件复杂地段进尺缓慢（地压大、断 层构造、含水等）
主要问题：岩巷钻眼、排矸时间过长，配套不合理 煤巷支护跟不上、系统不合理 平行作业不够、安全难保障等
2 岩巷快速掘进技术

一次支护原则
高预应力与预应力扩散原则 “三高一低”原则：高强度、高刚度、高可靠性，低密度。 临界支护刚度和强度原则，不能低于临界值； 相互匹配原则；
可操作性原则；
经济合理原则
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施

辅助工序
辅助工序主要包括人员的运送和材料的运输。 人员运输－上下山推广猴车、单向猴车。

2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施


排矸工序 目前仍以普通轨道运输为主，当副提能力受限时 ，增加水平矸石仓或矸石卸载坑，或使用具有连续 扒装能力的挖斗装岩机配合大容量的索式矿车。（ 见下图）
梭式矿车
挖斗装岩机＋索式矿车
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施

确定支护形式与参数的原则


2.2 目前岩巷快速掘进存在的制约因素

⑶在掘进机械化作业方面 目前我国作业线的形式主要是气腿式风动凿岩机＋耙斗装 岩机＋转载机＋矿车＋电机车，同时由于协调性、匹配和 辅助设备配套上还存在一些问题。

⑷在巷道支护方面 目前我国对于地压不大、围岩破坏不严重的巷道，广泛 采用锚喷支护。虽在巷道掘进中大力推广使用锚喷支护， 但仍存在粉尘大、回弹率高等缺点，尚未形成机械化作业 线，湿喷机具仍不过关等问题。
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施

中深孔全断面一次起爆新技术


准直眼掏槽爆破技术 中深孔光面爆破技术 全断面一次起爆技术 爆破参数设计自动化
400
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 637 23 62 22 63
48 49 660
47
46
45 44 43
掘进方法 1、工作 2、采用
2300
88 °
80 °
° 80
1300
° 88
100
470
700
480
480
700
470
100
4800
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施

装岩（连续装载）
①扒装能力150m3/h；扒渣宽度5m；扒渣高度3.85m； ②卸渣高度：1.9m；行走速度：0.3-0.6m／s；机重：13.5t ③轨距;900mm； 转弯半径：13 m； ④电压：660V/380V；功率：45KW； ⑤机体几何尺寸：长×宽×高＝9.32×2.05×2.42m； 挖斗装载机能连续装载，装载速度快（150m3/h），迎头矸石清理干净（宽 度达5 m），下挖深度达0.65 m（轨面以下）可带挖水沟；自带动力行走， 有轮轨式和履带式两种，履带式爬坡可达20°， 可用于上下山 掘进；适应性 强，摆臂分长臂（7 m）、中臂（5 m）和短臂（3.83 m）三种，用于不同的 巷道断面。

材料运输－采用皮带运输的巷道采用机轨合一布 置，巷道断面较小时，使用双向皮带，实现底皮 带的材料运输。
案例一：全岩液压钻车作业线 ①装备：CMJ17液压钻车、ZC－3B侧卸式装岩机 和电瓶车排矸和运输 ②运行方式： 破岩及排矸：液压钻车打眼，中深孔光面控制爆破 ， ZC－3B侧卸式装岩机将矸石装入1吨矿车内→8t 电瓶车牵引矿车运至巷外，若车皮供应不足，迎头 矸石装入底卸式矿车运至巷外水平矸石仓缓存,水平 矸石仓安设耙斗式扒装机将矸石扒入1吨矿车。 支护：液压钻车打锚杆眼。 支护材料运输：矿车运输。 ③适用条件：该方案适用于巷道断面14m2以上的 全岩巷道。
近几十年来，我国在岩石平巷掘进中虽然取得了令人 欣慰的成就，但仍存在相当的差距。 ⑴凿岩爆破 在凿岩机械方面，平常使用的YT－23(7655)、YT－24、 YT－26、YTP－26、YT－28等型号的气腿式风动凿岩机 ，噪音高、振动大、打眼速度慢，输出功率的提高和性能 的改进受到限制等问题不易解决。 在爆破方面，目前，在岩巷掘进中炮眼直径一般为32～42 毫米，眼深1.5～2.0米。55毫米孔径，4.0～5.0米眼深的 爆破技术刚刚开始试验，高威力水胶炸药及乳化炸药虽然 己应用，但尚有不少问题。
（1）LW150C型挖斗装载机



（2）侧卸式装岩机
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施
运输（连续）
大型SS(B)20梭式矿车 ①容量：20m3 ；载重：40t；自重：20.2t； ②装载高度：1590mm； ③卸载高度：1590mm；卸载时间：2.5分钟 ④转弯半径：20m； 轨距：900mm； ⑤行走速度：20Km／h； ⑥电压：660V/380V；功率：2*22KW； ⑦外形尺寸：长×宽×高＝12.96×1.8×2.25m； 大型梭式矿车容量大（有25、20、16、14、8m3几种），卸载速度快 （2-3分钟），装卸载方便。
华丰矿液压钻车作业线使用情况介绍




3、施工组织 采用“三八”工作制组织施工，中深孔爆破施工方法，使用煤矿许用 水胶炸药。毫秒延期电雷管，全断面一次爆破，掏槽方式多对斜眼复式 楔形掏槽方式。 4、有关工艺要求： ⑴工艺流程：打眼→装药放炮→临时支护→装矸出矸→打锚杆→复喷 →清理。 ⑵巷道掘进钻眼液压钻车双臂同时作业，工作面打眼时，装岩机必须 停稳在空车道一侧，后面组织喷浆，打眼与复喷平行作业。炮眼全部打 完后，液压钻车退回原位。放炮后，及时初喷封闭工作面打锚杆，后装 矸出矸，最后打锚杆平行作业。 ⑶为提高出车速度，并确保设备有足够的安全距离，防止放炮崩坏设 备，设备停放在距迎头30～50米为宜，同时必须采取必要的遮盖保护措 施。 ⑷为缩短时间，打眼时双臂同时进行，左臂打眼顺序为从左帮至中线 逐步进行，右臂从中线向右帮逐步进行，快臂协助慢臂力求同时打眼结 束。
华丰矿液压钻车作业线使用情况介绍



2、岩石作业线的主要设备方案 CMJ-17A型液压钻车，双臂同时打眼，PZ-5B型喷浆 机喷浆、MQT-120型气动锚杆钻机支护打眼，ZC-3B型 侧卸式装岩机装矸，后部设水平矸石仓，矿车供应不及时 时，矸石暂进矸石仓存放，8T蓄电池电瓶车牵引1T矿车 运输。 CMJ17液压钻车的基本情况：采用双臂凿岩，凿岩速度 快，工作效率高，凿岩速度可达1.5～2.0米/分；液压系统 先进，操作方便；采用履带行走方式，工作稳定，爬坡能 力强。另外，CMJ17钻车采用模块式结构，拆装方便，动 力单一化，能耗低，噪音低，可大幅度改善工作环境，提 高施工效率和施工质量。
2.4 岩巷快速掘Baidu Nhomakorabea配套方案


岩石巷道掘进的液压凿岩台车及配套装备技术
CMJ17液压钻车、 ZC－3B侧卸式装岩机、矿车，2台8t电 瓶车，铺设24kg/m轨型。 液压钻车作业线在大断面岩巷掘进应用的优越性 （1）凿岩和装岩速度快，单进和效率高。液压钻车由液压 凿岩机凿岩，凿岩速度一般达到1.5mmin，比气动凿岩机提 高2倍。大断面岩巷钻凿70余个炮眼，可在60min内完成， 而气动凿岩机需200min；侧卸装岩机装岩生产率比普通耙斗 装岩机提高2倍。凿岩速度和装岩生产率的提高，促进了单 进的提高，现在已达到月进100m左右，比普通炮掘提高 50%～100%。如加强管理，设备可靠，配套合理，并采用 中孔爆破，单进可达150m，工效大大提高。
缺点：体积庞大，截割成型控制差，没有相应的后运输配 套设备，安装撤除困难，设备保养复杂。
AM105型掘进机
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施

提高钻眼速度
多台气腿式凿岩机 凿岩台车
CMJ17液压钻车
设备性能参数：钻孔速度，0.8~2.0米/分；钎杆长度：2.745米；孔
径，27~42mm；适应断面2×2~5.02×4.23；行走速度，3km/h；爬坡 角度(%)，25；外形尺寸，7200×1030×1800mm；电机容量，45千瓦 ；整机重量(吨)，8；钻臂性能升/降幅度(度)，升55降16；摆臂(度)， 内14外47；回转(度)，正180反180；推进器俯仰角度，俯105仰15；摆 动角度，左45右15。
2.2 目前岩巷快速掘进存在的制约因素

⑸在巷道掘进机方面
国内岩巷掘进仍以钻爆法为主，进入21世纪，国内开始 引进全岩掘进机进行试验，但由于价格昂贵，发展缓慢部 分矿井进行试验，在支护、防尘和连续使用方面还存在不 少问题，距推广应用尚有很大距离。
2.3 提高岩巷快速掘进的技术措施

掘进机掘进
优点：AHM105C掘进机机重120吨，可经济截割岩石硬 度150MPa，适应性强，其截割岩石硬度可以达到f15的 经济截割系数。该机防尘系统好，截割断面大，掘进速度 快。并且为掘锚一体机，可以实现掘进和锚杆支护同时作 业。
中国矿业大学博士学位论文答辩 中国矿业大学力学与建筑工程学院
快速掘进技术研究与应用
陈坤福 博士、副教授
主要内容
1. 2.
3.
4.
现状 岩巷快速掘进技术分析 煤巷快速掘进技术分析 工程应用案例分析
2019/4/15
快速掘进技术
1
1 快速掘进技术现状与分析
系统设计 开挖技术
支护技术
装备技术
施工管理与组织

2.2 目前岩巷快速掘进存在的制约因素

⑵装岩运输 在装载机械方面，我国先后研制了铲斗后卸式装岩机、耙斗 装岩机、蟹爪装岩机、立爪装岩机以及侧卸铲斗装岩机。目 前各类巷道掘进的装载机械化程度不到70％，耙斗式装岩机 作为主要扒装机械，但耙斗式装岩机存在装岩效率低，装岩 不彻底且留有死角，作业环境较差，工人劳动强度大等问题 。 在运输方面，目前工作面调车可采用固定错车场调车法、活 动错车场调车法和利用转载设备进行调车，其装载机的工时 利用率分别为20～30％、30～40％和80～90％。
2.1 岩巷快速掘进技术现状
目前，国内岩巷掘进仍以钻爆法为主，大多采用中 深孔爆破技术，循环进尺2米以上，基本解决制约 掘进单进水平的最为关键的爆破问题。进入21世纪 ，国内开始引进全岩掘进机进行试验，但由于价格 昂贵，发展缓慢，如新汶2006年引进一台奥钢联的 AHM－105C硬岩掘进机。
2.2 目前岩巷快速掘进存在的制约因素



（2）劳动强度低，人员少，安全可靠。液压钻车 钻凿炮眼从根本上消除了繁重的体力劳动，劳动强 度大大降低；没有废气；噪声低，比用气动凿岩机 降低10～20dB；操作人员远离工作面，在永久支护 下工作安全可靠。液压钻车作业线在5～6人的情况 下，仍可正常作业并完成劳动定额，减人提效效果 显著。 （3）施工成本低。液压钻车钻出的炮眼能达到爆 破图表的各种要求，爆破后的巷道表面平整，尺寸 符合要求，眼痕率能达到70%～80%，仅喷浆材料 就比普通炮掘降低30%左右。
28 27
29
30 31
0 63
19 18 500 12 11
42
17 16 10 4 5
26
32
700
650
25
20
3
480 15
33
39 38 37
9
24
500
450
21
2
8
500
500
14
34
1 64 637
7 65 4600 4800 500
6
13 66
35 67
36 68
3900
41 470 40