淺談幾種井巷常用快速掘進(jìn)方式的優(yōu)劣

王義勇

（山東方大工程有限責(zé)任公司，山東 淄博 255150）

單純通過(guò)合理勞動(dòng)組織，優(yōu)化施工工序，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足煤礦發(fā)展的需要。 因此，通過(guò)提高機(jī)械化程度，優(yōu)化勞動(dòng)組織，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，是實(shí)現(xiàn)巷道快速掘進(jìn)的必經(jīng)之路。

1 工程實(shí)例

1.1 全巖綜掘機(jī)生產(chǎn)線

現(xiàn)有機(jī)械化程度最高的巷道掘進(jìn)方式為全巖綜掘機(jī)，取消了鉆眼爆破的工序，大大提高掘進(jìn)效率。 國(guó)外進(jìn)口全巖掘進(jìn)機(jī)的以龍固煤礦的奧鋼聯(lián)AHM-105 大型硬巖綜掘機(jī)、 淮南礦務(wù)局的DOSCO 生產(chǎn)的MK3 巖巷綜掘機(jī)、新汶礦務(wù)局的三特維克生產(chǎn)的MR340 系列巖巷掘進(jìn)機(jī)為代表，國(guó)內(nèi)的以三一重工、佳木斯的全巖掘進(jìn)機(jī)為代表， 大型的掘進(jìn)機(jī)切割功率超過(guò)了300KW，切割巖石硬度系數(shù)達(dá)到13，理論適應(yīng)坡度達(dá)到18°，后接膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸矸石，實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸，在新汶礦區(qū)應(yīng)用中，掘進(jìn)斷面25m2月進(jìn)可達(dá)236m，最高日單進(jìn)可達(dá)9.6m。 但缺點(diǎn)亦很明顯，主體結(jié)構(gòu)尺寸大，長(zhǎng)度均在8m 以上，調(diào)向困難，自重大，可重達(dá)96T，對(duì)巷道地板承載力要求較高，適合長(zhǎng)距離直巷掘進(jìn)，粉塵治理難度很大，雖然采取負(fù)壓抽出、附壁風(fēng)筒、水箱凈化等措施，效果不甚理想，亟需改進(jìn)。

1.2 鑿巖臺(tái)車生產(chǎn)線

其主要特點(diǎn)是在迎頭打眼工序采用氣動(dòng)式或液壓式鑿巖臺(tái)車，同時(shí)可進(jìn)行部分錨桿眼打設(shè)工作。 設(shè)備相對(duì)輕便，適應(yīng)性強(qiáng)，主要解決了巷道開拓掘進(jìn)中的破巖工序機(jī)械化問(wèn)題，大大節(jié)省人力，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度。 后續(xù)的運(yùn)矸配套設(shè)備有多種選擇，一是采用常規(guī)的鋼絲繩牽引的耙矸機(jī)接礦車運(yùn)輸，此套生產(chǎn)線只是單純的解決了人工鑿巖的問(wèn)題， 但作業(yè)方式改變不大，比較容易改造和接受，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。 但總體效率提升較小，如果提升運(yùn)輸環(huán)節(jié)受制約，將抵消破巖環(huán)節(jié)提升的效率。 因此，針對(duì)此種情況，在耙矸機(jī)后采用移動(dòng)式矸石倉(cāng)，后接串車軌道運(yùn)輸，將破、運(yùn)環(huán)節(jié)相對(duì)隔離，不互相干擾，提高了整體施工效率。 本方式在巨野煤田等礦區(qū)進(jìn)行過(guò)應(yīng)用，但效果不甚理想，未大規(guī)模推廣。

1.3 新型挖斗式耙矸機(jī)生產(chǎn)線

其主要特點(diǎn)是針對(duì)掘進(jìn)工作面出矸石環(huán)節(jié)影響掘進(jìn)速度而采取的生產(chǎn)線組織方式。 主要是采用履帶式或軌道式挖斗式耙矸機(jī)，取代老式的鋼絲繩牽引式耙矸機(jī)，提高清理掘進(jìn)工作面矸石時(shí)的效率。 其布置形式也主要有兩種，一是耙矸機(jī)接軌道運(yùn)輸方式。 本方式適應(yīng)范圍廣，受巷道坡度、斷面的影響小，但受后續(xù)軌道運(yùn)輸方式是否連續(xù)的影響大，如果后續(xù)調(diào)車車場(chǎng)配套合理，礦車循環(huán)效率高，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸，達(dá)到高效高產(chǎn)目標(biāo)。二是耙矸機(jī)接膠帶運(yùn)輸方式。此方式為保證迎頭供料，需要布置輔助運(yùn)輸方式，一般是機(jī)軌合一巷道，最大的優(yōu)勢(shì)是可實(shí)現(xiàn)連續(xù)出矸，但受巷道坡度及斷面的影響大，以及迎頭供料方式受制約，耙矸機(jī)與膠帶運(yùn)輸機(jī)的銜接處的改造是否合理將直接影響出矸速度。 施工實(shí)例，2011 年在陜西省富縣黨家河煤礦主斜井施工中， 采用履帶式挖斗耙矸機(jī)后接斜巷箕斗，1.6m 直徑鑿井絞車提升，巷道斷面23m2，坡度-15°，月均進(jìn)尺115m，最高進(jìn)尺130m。2013 年在新河煤礦試驗(yàn)履帶式挖斗耙矸機(jī)，采用第二種配套方式，因后續(xù)運(yùn)輸方式仍為軌道運(yùn)輸，且巷道坡度較大（超過(guò)-18°），在耙矸機(jī)與膠帶運(yùn)輸機(jī)銜接處因坡度問(wèn)題多次進(jìn)行改造，截止到目前最高日進(jìn)尺未突破5m。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國(guó)內(nèi)煤礦巷道掘進(jìn)實(shí)際應(yīng)用中，除傳統(tǒng)鉆爆耙裝機(jī)生產(chǎn)線外，90%的機(jī)械化作業(yè)線是全巖綜掘機(jī)生產(chǎn)作業(yè)線和新型挖斗式耙矸機(jī)生產(chǎn)作業(yè)線， 其中全巖綜掘機(jī)推廣最快，運(yùn)用最多，約占75%，優(yōu)勢(shì)明顯，而且杜絕了爆破作業(yè)，減少一項(xiàng)威脅安全生產(chǎn)的不安全因素。

2 國(guó)外同類工程現(xiàn)狀

在國(guó)外煤礦建設(shè)及生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)榈刭|(zhì)條件的優(yōu)越性，各類機(jī)械化掘進(jìn)作業(yè)線發(fā)展迅速，技術(shù)水平遠(yuǎn)領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。 現(xiàn)在最為先進(jìn)的為TBM 隧道掘進(jìn)機(jī)，硬巖TBM 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉆爆法，在相同的條件下，其掘進(jìn)速度約為常規(guī)鉆爆法的4～10 倍，最佳日進(jìn)尺可達(dá)15m；具有快速、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)、有利于環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)力保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 特別是高效快速可使工程提前完工，提前創(chuàng)造價(jià)值，對(duì)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)有很重要的意義。 但其造價(jià)高昂，組裝工期長(zhǎng)，組裝費(fèi)用與施工費(fèi)用一般為4∶6，設(shè)備長(zhǎng)度一般在二百米左右，調(diào)向困難，基本為長(zhǎng)距離平巷掘進(jìn)，巷道斷面局限于圓形。 據(jù)有關(guān)報(bào)道，國(guó)內(nèi)神華集團(tuán)將在內(nèi)蒙古實(shí)驗(yàn)滿足-6°掘進(jìn)的TBM 掘進(jìn)機(jī)，現(xiàn)在項(xiàng)目正在實(shí)行過(guò)程中。

在生產(chǎn)礦井開拓巷道中， 現(xiàn)在運(yùn)用比較普遍的為各類機(jī)械化設(shè)備的模塊化組合生產(chǎn)作業(yè)線。 例如，全巖綜掘機(jī)接無(wú)軌膠輪車作業(yè)線，破巖、支護(hù)一體；鑿巖臺(tái)車接鏟車及無(wú)軌膠輪車，人工裝藥聯(lián)系爆破。 由于國(guó)外大部分井巷工程地質(zhì)條件優(yōu)良，圍巖穩(wěn)定，適合大斷面掘進(jìn)，可以運(yùn)用各類機(jī)械化設(shè)備往返調(diào)配，大大降低了工人工作強(qiáng)度，節(jié)省了人力，通常每個(gè)掘進(jìn)迎頭每班4-6 人。

3 小結(jié)

在國(guó)外，機(jī)械化掘進(jìn)生產(chǎn)線發(fā)展很快，科技水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先國(guó)內(nèi)， 國(guó)內(nèi)采用的各類機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備均來(lái)源于國(guó)外成熟的成套設(shè)備，或引進(jìn)或合作研制，隨著在國(guó)內(nèi)礦山、隧道、地鐵等工程的不斷發(fā)展， 自助研發(fā)的各類機(jī)械化掘進(jìn)設(shè)備在質(zhì)量及售后服務(wù)上均有較大提升， 也大大加快了煤礦掘進(jìn)機(jī)械化程度提高的步伐。 但我國(guó)因?yàn)闂l件復(fù)雜，特別是后續(xù)配套設(shè)施的不完善， 即使是采用國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的全巖綜掘機(jī)生產(chǎn)作業(yè)線的迎頭，每班實(shí)際作業(yè)人員均在8 人以上，而且多是負(fù)責(zé)最艱苦的體力勞動(dòng)，與先進(jìn)的掘進(jìn)設(shè)備形成鮮明對(duì)比，即最先進(jìn)的設(shè)備后面緊跟最原始的輔助工作，大大拉低了人均進(jìn)尺效率。 因此，如何均勻提升迎頭掘進(jìn)各環(huán)節(jié)的機(jī)械化水平，成為當(dāng)代煤礦發(fā)展亟需解決的問(wèn)題，也是煤礦人真正脫離臟、累、苦、險(xiǎn)環(huán)境的唯一途徑。