煤矿岩巷快速掘进技术的优化

煤矿岩巷快速掘进技术的优化

孟令江

新汶矿业集团有限责任公司翟镇煤矿 271200

摘要：随着煤矿开采强度的增大，采掘接替紧张问题已经成为限制煤炭产量进一步提升的障碍。要想缓解采掘接替紧张的情况，就要实现巷道的快速掘进。虽然煤巷的快速掘进问题已经解决，但是，岩巷的快速掘进是难点。简要阐述 了目前常用的几种岩巷掘进技术，在此基础上分析了实现岩巷快速掘进的方法，以期为采矿掘进技术人员日后工作的顺利进行提供参考。

关键词：煤矿开采；采掘接替；岩巷；

快速掘进中国的煤炭资源埋藏比较深，井工开采是煤炭开采的主要方式。井工开采时，需要开掘大量的巷道，巷道位于煤层中，将其称之为煤巷；有的巷道位于岩层中，将其称之为岩巷。对于煤巷，可以利用连 续采煤机来实现快速掘进，这是因为煤体的强度较低；对于岩巷，采用连续采煤机很难实现巷道的快速掘进，这是因为岩石的强度大，破岩需要的时间较长。虽然大多数巷道是煤巷，但是，岩巷在煤矿开采中也是经常存在的[1]。因此，实现岩巷的快速掘进，有助于进一步提高煤矿的生产效率。对于岩巷的掘进，多采用钻爆法和综合机械化掘进法，这两种方法有其各自的适用范围。由于钻爆法的原理相对简单，技术难度低，因此，本文重点分析机械化掘进方法，并提出一些实 现岩巷快速掘进的方法。

0. 煤矿岩巷掘进技术分析

经过多年的发展，中国的煤矿建设已经取得了突破性进展，例如：煤

层开采已经基本实现了完全机械化，立井或斜井的施工水平达到了国际领先水平，与西方采煤国家的技术差距越来越小。但是，在巷道掘进技术方面仍处于探索阶段，岩巷的掘进多采用一些打眼爆破的技术，掘进速度很慢，虽然也发展了一些综合机械化掘进技术，但其中依然存在很多问题。下面将对中国岩巷掘进所采用的技术进行分析。

1.1 液压钻车岩巷掘进

岩巷掘进的机械化是巷道快速掘进的发展目标。机械化掘进时有多种类型的掘进机，它们适应不同的生产条件，其中，常用的是液压钻车配备侧卸式装岩机来进行掘进作业。液压钻车应该与装岩机配套使用，以进一步加快巷道掘进的速度。在巷道掘进时，装岩机发挥了重要作用，它主要是将掘进过程破碎的岩石运到工作面以外。常见的装岩机型号为 ZCD60R，其主要特点是装岩能力强、效率高且在狭小的空间内便于移动。在掘进施工时，装岩机可以装运巷道全断面破碎的岩石，减轻掘进过程中需要清理碎石的任务。同时，在装岩机上配备溜槽和托板，可以实时将碎石运输出巷道，使巷道的掘进效率明显提高。为了与装岩机配套，多采用 CMJ17 型号的液压钻机，

该钻机的优势是设备机身较小、紧凑，操作灵活，可一次性实现对巷道的全断面掘进。由于该钻机采用了双臂凿岩，凿岩的速度较快，正常情况下掘进的进尺为 0.8～2.0m/min，这就需要大容量的装岩机配合作业。液压钻机配备侧卸式装岩机，基本上能在一定程度上实现对岩巷的快速掘进，其主要优势有以下几点：a）实现了凿岩的自动化。采用侧卸式装岩机能够有效防止掘进过程中钢丝绳断裂，掘进的效率和安全性大幅提高。b）凿岩和装岩的速度快。现场实践表明，液压钻车的凿岩速度是普通气腿式凿岩机的 3 倍以上，侧卸式装岩机是耙斗式的 2 倍以上。c）实现了巷道的全断面掘进。巷道断面的一次成型率高，且比较规则，方便巷道后期支护，使得工人的整体劳动量 大幅度减少，是一种理想的巷道掘进技术。

1.2 气腿式凿岩机岩巷掘进

液压钻车的购置成本较高，而且对地质条件的适应性很差。很多煤矿多采用气腿式凿岩机，配备耙斗装岩机来进行岩巷掘进作业，其优势是 a）实现了多个工序的平行作业，破岩的效率相对较高；b）工艺比较成熟，对地质条件的适应性强，凿岩和打眼受掘进断面尺寸的影响较小；c）破岩效率总体较高，在正常作业的情况下，掘进量为 30～40m3/h。由于气腿 式凿岩机的体积相对较小，在井下移动也相对容易。

1.3 综掘法岩巷掘进

与上述 2 种传统的掘进方法相比，综掘法的装备更加完善，效率更高且安全性更高。采用综掘法掘进岩巷时，用带式输送机来装岩，悬臂式掘进机来破岩，用梭车将破碎岩石运输到掘进工作面以外。其技术优势是自动化水平高，掘进速度快，掘进时震动较小，对巷道影响较小，能实现对巷道的临时支护，整体的安全性和效率都极高。综掘法适用于更大断面巷道的掘进，是未来巷道掘进中需重点发展的技术。综掘法使用过程中也会遇到一些技术问题，即设备运输不便，需要更大的断面，掘进的岩层较硬。因为综掘法配套的使用设备比较昂贵，所以，需要技术员熟练操作。鉴于此，综掘法适用于岩层较为坚硬、巷道断面较大的矿井掘进。

• 岩巷掘进技术的发展趋势

以上重点分析了岩巷掘进过程中采用的机械化掘进方法，总的来说，

岩巷的掘进可以分为 3 类：a）采用高效率的全液压钻机进行岩巷掘进。在地质构造等 正常的情况下，巷道的月进尺可达到数千米。b）中小型矿井采用气腿式凿岩机掘进，巷道的每月进尺可以达到几十到百米左右。c）大断面掘进采用的综掘法，掘进速度快，安全性高，是岩巷快速掘进技术发展的趋势。3 种不同的技术都有其各自的技术优势，相当长一段时间内这三种技术会并存[4]。有争议的是岩巷掘进的钻爆法，这项技术在极其 坚硬的岩石下破碎时优势特别明显，但是，其劣势在 于爆破参数选择困难，而且施工具有一定的危险性。钻爆法可以满足不同断面尺寸岩巷的掘进，例如：德国采用钻爆法对 35m2 断面的岩巷进行掘进，对地质条件的适应性非常强。与综掘法相比，钻爆法的成本较低，施工起来相对容易，而且需要的设备比较少。对比钻爆法和机械式掘进，在未来岩巷的掘进过程中，应该大力推广的是机械式掘进法；而对于一些特殊的岩巷，掘进时可以适当采用钻爆法。因此，在改善钻爆法的缺点后，也能扩大钻爆法的使用空间。

• 结语

随着煤矿开采强度的增加，采掘接替紧张问题已经成为限制煤炭产量

进一步提升的关键。要想缓解采掘接替紧张的问题，就要实现巷道的快速掘进。煤巷快速掘进问题已经解决了，但岩巷的快速掘进仍是难点。对于岩巷的掘进，多采用钻爆法和综合机械化掘进法，2 种方法的适用范围不同。由于钻爆法的原理相对简单，技术难度低，因此，文中重点分析了机械化掘进法，并提出了一些实现岩巷快速掘进的方法。岩巷的掘进可以分

为 3 种：a）采用高效率的全液压钻机掘 进岩巷。在地质构造等正常的情况下，巷道的月进尺可达到数千米。b）中小型矿井采用气腿式凿岩机进行掘进，巷道的月进尺可以达到几十到百米左右。c）大断面掘进采用综掘法，掘进速度快，安全性高，是岩巷快速掘进技术日后的发展方向。

参考文献：

1. 邵文岗.煤矿岩巷快速掘进技术的优化[J].石化技术，2019，26（8）：

289-290.

2. 宋沁红.煤矿岩巷快速掘进技术的探讨[J].能源与节能，2019（8）：

150-151.

3. 刘贵心.煤矿岩巷快速掘进的自动化技术研究与应用[J].电子技术与软件工程，2019（13）：115.

4. 张业.煤矿岩巷快速掘进技术研究与应用[J].中国新技术新产品，

2018（23）：76-77.