巖巷掘進

巷道掘進施工是一個復(fù)雜的多工序交替進行的過程，破巖、排研、支護是主要的3大工藝。破巖工藝主要有鉆爆法和機械法，鉆爆法主要有臺階爆破法和全斷面爆破法，機械法以巖巷綜掘機破巖;裝運工藝有非連續(xù)裝運和連續(xù)裝運2種，非連續(xù)裝運以耙研機和礦車運輸;連續(xù)裝運以耙研機和帶式輸送機或臨時研石倉為代表的排研工藝;支護工藝的發(fā)展以錨(網(wǎng)、索)噴工藝為主，主要有一次支護，二次支護 。

巖巷掘進在煤礦建設(shè)和生產(chǎn)中占有重要的位置，糯東煤礦作為新建設(shè)的礦井，巖巷掘進工程量一般約占總工程量的40%～50%，在生產(chǎn)礦井中占總工程量的25%左右。由于經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展對煤炭需求不斷增加，礦井產(chǎn)量逐年增加，礦井開拓掘進進尺也大幅提高，但采掘銜接緊張的矛盾卻日益突出，特別是涉及到采區(qū)銜接、水平接替的開拓延伸巷道，這就要求巷道的掘進速度相應(yīng)加快。但由于我礦的掘進設(shè)備革新慢，適應(yīng)性差、技術(shù)不過關(guān)等因素影響，掘進技術(shù)的發(fā)展緩慢已越來越成為糯東煤礦可持續(xù)性發(fā)展的瓶頸，也是技術(shù)人員需要研究的關(guān)鍵性問題 。

在巖層中掘進平巷的作業(yè)。17世紀以前，巖巷主要靠手工挖掘，隨后用人工鑿眼、黑火藥爆破、人力裝巖和木棚支護，掘進速度有所提高。19世紀后期，歐洲出現(xiàn)了手持式鑿巖機、礦用炸藥與起爆器材，鑿巖爆破法便發(fā)展成現(xiàn)代巖巷掘進的主要手段?，F(xiàn)代已經(jīng)采用機械破巖和出碴同時作業(yè)的聯(lián)合掘進機掘進法，掘進速度有較大的提高。巖巷掘進作業(yè)方式有：①掘進與支護平行作業(yè)；②掘進與支護單行作業(yè)。巖巷掘進一般采用一次成巷，即掘進、支護、水溝三項工序一次作成。有可能時鋪軌工程也應(yīng)同時完成。

鑿巖爆破掘進法 主要作業(yè)是鑿巖、爆破和裝巖運輸。巖層不夠穩(wěn)定時，還需進行支護 。

鑿巖爆破 常用的鑿巖機有手持式、氣腿式和導(dǎo)軌式，其動力有氣動、電動和液壓三種。目前各國普遍采用鑿巖臺車，最新式臺車具有全液壓程序控制、自動對孔位、自動進退等功能(圖1)。根據(jù)巖巷斷面大小和巖石堅硬程度，在工作面上布置若干個炮眼，通常采用淺孔，現(xiàn)已向孔深大于3.5m的深孔發(fā)展，并廣泛采用光面爆破，以減少對圍巖的破壞，使巷道周邊平整。爆破后用局部扇風機和風筒通風,清除炮煙。

到2009年，國有重點煤礦機械化程度85.5 %綜采程度75. 79 %，綜掘程度25. 87 %。對于巖巷掘進裝備，主要有鑿巖、支護、裝巖、運輸及輔助設(shè)備 。①鑿巖設(shè)備發(fā)展主要經(jīng)歷了手持式鑿巖機、氣腿式風動鑿巖機、液壓(氣動)鑿巖臺車和液壓鑿巖機。②支護設(shè)備主要有錨桿鉆眼設(shè)備和噴漿設(shè)備。錨桿鉆眼設(shè)備的發(fā)展主要經(jīng)歷了電動錨桿鉆機、爬桿式錨桿鉆機、鉆車式錨桿鉆機、支腿式氣動錨桿鉆機、機載式液壓錨桿鉆機;③噴漿設(shè)備主要有潮式、濕式噴漿機。④耙研機械的發(fā)展經(jīng)歷了人工裝巖、耙斗裝巖機、側(cè)卸式鏟斗裝巖機、斗裝巖機。⑤運輸機械的發(fā)展主要經(jīng)歷了人力推車、4一St電機車和礦車、帶式(轉(zhuǎn)載)輸送機、倉式列車和梭式礦車(臨時研石倉)。巖巷掘進裝備的發(fā)展為巖巷高效機械化掘進及其作業(yè)線的產(chǎn)生提供更多便利。

巖巷掘進爆破工藝創(chuàng)新

大力推廣中深孔光面爆破影響巖巷掘進爆破效率的主要因素有:掏槽方式及其裝藥量、炮眼深度、周邊眼光爆參數(shù)、起爆時差和炮眼利用率等 。中深孔爆破的掏槽眼深度比普通掏槽眼深度大，一般達到210m～315m。掏槽眼的深度大小決定著循環(huán)進尺的大小，同時，對周邊眼的爆破質(zhì)量及成巷質(zhì)量也有影響。為了提高中深孔直眼掏槽的掏槽效果和炮眼利用率，須在裝藥眼附近布置空眼以增加自由面，還需要合理的確定相鄰裝藥眼的眼距、掏槽眼的幾何形狀、裝藥量和裝填結(jié)構(gòu)。炮眼深度存在一個最優(yōu)值，應(yīng)以提高巷道掘進效率為前提，結(jié)合現(xiàn)場實際情況綜合確定，長期實踐表明，中深孔爆破(L=2～3m)優(yōu)于淺孔爆破(L=1.5～2m)。

光面爆破是合理選擇爆破參數(shù)的控制爆破技術(shù)。它是通過合理的選擇爆破參數(shù)，使爆破后的巷道成形規(guī)整，減少超控和欠控，最大限度地保持圍巖的自身強度，從而增強圍巖的自撐能力。要取得較好的光爆效果，首先必須選擇合理的光爆參數(shù)。

巖巷掘進確定錨桿支護參數(shù)

提高錨桿安裝質(zhì)量支護管理不但對巷道支護質(zhì)量有影響，對掘進進尺也有影響，如永久支護前大面積片幫，使噴漿厚度和噴射工作量增大。在實踐中可根據(jù)圍巖松動圈理論，以懸吊作用設(shè)計為基礎(chǔ)，并根據(jù)巖性的具體情況，定出合適的支護密度，最后通過試驗檢測，檢驗支護參數(shù)選擇的合理性。在普及應(yīng)用全長樹脂錨桿的基礎(chǔ)上，針對大斷面，服務(wù)年限長的井巷工程，積極推廣使用高強度新型錨桿。錨噴支護方式必須與光面爆破技術(shù)相結(jié)合，否則圍巖受損嚴重，表面裂隙較多，圍巖松動圈較大，巖體喪失穩(wěn)定性；巷道輪廓線參差不齊，易造成應(yīng)力集中，噴層受到剪切破壞而導(dǎo)致巷道損壞。

巖巷掘進充分調(diào)動職工積極性

嚴格按照按勞取酬的工資獎勵制度，實行科學合理的計分模式及驗收標準。掘進作業(yè)班組工資和獎金同掘進進尺、設(shè)備日常維護、文明施工掛鉤。維護工和其它輔助人員工資和獎金同掘進作業(yè)班掛鉤，并同日常的工作質(zhì)量掛鉤。2100433B

巖巷掘進機械化裝備水平低

我國巖巷機械化作業(yè)線主要分為兩大類。一類是高檔機械化作業(yè)線，即打眼、裝巖、轉(zhuǎn)載、運輸?shù)戎饕h(huán)節(jié)實現(xiàn)機械化配套，用鑿巖臺車或鉆裝錨機組配大功率高效導(dǎo)軌式鑿巖機打眼，無軌裝載機全斷面裝巖，使工人從繁重的體力勞動中徹底解放出來，實現(xiàn)高速高效和文明生產(chǎn)。另一類是裝載、運輸采用機械化，而打眼、噴漿等仍采用人工作業(yè)，屬于普及型機械化作業(yè)線。我國對巖巷掘進設(shè)備的研制與生產(chǎn)起步較晚，尤其是液壓鑿巖機、鉆車及主要配套液壓元件等的質(zhì)量、性能等技術(shù)指標與國外同類產(chǎn)品相比尚有一定差距，而且高檔機械化作業(yè)線設(shè)備投資較高，從而限制了其廣泛應(yīng)用。

巖巷掘進礦井生產(chǎn)管理制度不夠健全

掘進工作應(yīng)有完善的、科學的管理制度作保障，否則易造成分工不明確、責任不清楚，相互之間不能協(xié)調(diào)一致和通力合作，且各工種間時常會出現(xiàn)矛盾，致使設(shè)備不能正常使用或提前損壞。

巖巷掘進對設(shè)備的維修保養(yǎng)認識不足

機械設(shè)備事故是影響掘進速度提高的重要因素，很多工人和機電維修人員對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、原理、維護的基礎(chǔ)知識、常見設(shè)備故障、診斷方法、設(shè)備事故處理措施都不熟悉。另外很多煤礦不能采取嚴格的維修保養(yǎng)制度，及時更換、修理已損壞或磨損嚴重的配件，做好備件的存儲工作，從而降低了開機率，不能充分發(fā)揮每一臺設(shè)備的機械效能 。

巖巷掘進爆破技術(shù)比較差

目前，我國巖巷掘進爆破的特點是巷道寬度小，自由面少，巖石所受夾制作用強，而現(xiàn)場施工仍普遍存在少打眼，多裝藥，亂放炮的現(xiàn)象，造成的后果是炮眼利用率底，巖石碎塊拋擲遠，爆堆不集中，周邊超挖量大，成型質(zhì)量差，圍巖松動破壞嚴重，在松軟巖層中周邊很難留下半邊眼痕，不僅影響了巷道掘進的速度，增加了出矸量和支護材料消耗，也降低了巷道的穩(wěn)定性和安全性，對于f>8～10的較為堅硬的巖石，其炮眼利用率一般在60%～80%。

巖巷掘進爆破參數(shù)要待進一步優(yōu)化

目前我礦井的巖石巷道還使用炮掘，但掘進炮眼數(shù)目較多，直接影響了巷道掘進打眼時間；爆破效果較差，存在超欠挖現(xiàn)象，周邊成形不理想，從而形成二次動工或返工現(xiàn)象。

巖巷掘進施工工藝、工作面布置及勞動組織

形式選擇中的問題不能根據(jù)具體條件確定施工工藝，優(yōu)化掘進、裝巖、支護、運輸?shù)裙ば虻淖罴褧r間參數(shù)；很多工序都不能平行作業(yè)，從時間和空間上不能充分運作，窩工現(xiàn)象很多。

巖巷掘進操作人員素質(zhì)和勞動積極性差

隨著巖巷掘進的新工藝、新設(shè)備、新材料的開發(fā)和使用，很多工人和機電維修人員對設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能、原理、維護的基礎(chǔ)知識、常見設(shè)備故障、診斷方法、設(shè)備事故處理措施都不熟悉，從而影響連續(xù)生產(chǎn)。另外很多單位獎罰制度不具體，導(dǎo)致施工單位的積極性和主動性很差 。

巖巷掘進施工技術(shù)對巖巷掘進速度的提高至關(guān)重要，掘進施工技術(shù)主要有爆破技術(shù)和支護技術(shù)2方面，爆破關(guān)鍵技術(shù)主要有中深孔爆破技術(shù)，光面爆破技術(shù)，支護關(guān)鍵技術(shù)主要為錨噴支護技術(shù) 。

巖巷掘進爆破技術(shù)

對巖巷掘進來講，工業(yè)炸藥(水膠炸藥、乳化炸藥)發(fā)展和毫秒雷管的出現(xiàn)為巖巷中深孔爆破和光面爆破技術(shù)提供技術(shù)支持。

1)中深孔爆破技術(shù)。我國巖巷爆破技術(shù)經(jīng)歷了全斷面一次爆破、毫秒爆破、光面爆破3個重要階段[#]。中深孔爆破技術(shù)主要是指炮眼深度1. 8 m以上的爆破技術(shù)，由淺孔爆破發(fā)展而來，其具有單循環(huán)進尺高，節(jié)省輔助時間和產(chǎn)成本的優(yōu)點，因此，在我國巖巷掘進中得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)階段，炮眼深度1. 8一2. 0 m的爆破技術(shù)成為主流。炮眼深度2. 2-2. 5 m及以上的爆破技術(shù)推廣進展緩慢。

中深孔爆破技術(shù)離不開掏槽技術(shù)，掏槽效果的好壞由掏槽技術(shù)決定。我國巖石平巷掘進掏槽形式主要有直眼掏槽和斜眼掏槽2種主要形式，其優(yōu)缺點如下:①斜眼掏槽。典型代表為楔形掏槽、錐形掏槽、楔直復(fù)合掏槽等。掏槽效率較高，掏槽面積大，所用炮眼少，但受斷面尺寸限制大，角度較難控制;②直眼掏槽。典型代表為菱形掏槽、三角柱掏槽、四角柱掏槽、螺掏槽等，適用于任何斷面，操作簡單，易于掌握，但全斷面炮眼數(shù)較斜眼掏槽數(shù)目多，拋擲強，另外，也有準直眼、分段直眼掏槽、直眼邁步式掏槽，其斷面適應(yīng)性強，掏槽效率高，但普及性不足。

2)光面爆破技術(shù)和定向斷裂控制爆破技術(shù)。光面爆破具有的爆震裂隙少、保護圍巖的完整性、提高圍巖自穩(wěn)和承載能力、減少超欠挖、節(jié)省成本、提高進度和質(zhì)量，為巷道安全高效快速施工創(chuàng)造了條件，特別是使之與錨噴技術(shù)結(jié)合，大幅提高了錨噴支護效果。僅靠改善光面爆破技術(shù)，不能精確控制周邊質(zhì)量[[5]，在光面爆破基礎(chǔ)上發(fā)展了切槽孔爆破、切縫藥包爆破和異型藥包爆破，成為控制爆破的高級形式。隨著試驗手段的進步，模型試驗、數(shù)值模擬、動焦散和數(shù)碼技術(shù)的應(yīng)用使得切縫藥包的研究更充分。

巖巷掘進支護技術(shù)

巷道支護技術(shù)直接影響到安全、支護速度、服務(wù)年限以及經(jīng)濟效益，煤礦井巷支護技術(shù)隨著開采深度的增加經(jīng)歷了由單一型到聯(lián)合多強化型的發(fā)展歷程，支護材料從木材到鋼筋混凝土襯砌，再到金屬支架支護和錨桿系列支護。我國從1956年起在淮南、開灤等礦區(qū)進行錨桿支護應(yīng)用試驗，巖巷支護的重要發(fā)展方向，進入90年代，煤炭工業(yè)部提出了“三小”(小鉆頭、小錨桿、小藥包)工作面示范性推廣項目技術(shù)。由于錨噴支護具有技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，速度快，效率高，圍巖穩(wěn)定性好，安全可靠，操作簡便，勞動強度低等優(yōu)點，受到煤礦井巷工作者的普遍歡迎，應(yīng)用范圍不斷擴大。

用裝巖機將爆破的巖石裝入礦車運出，它是巖巷掘進中最繁重的作業(yè),約占循環(huán)時間的35～60%。常用裝巖機，按裝卸方式分有鏟斗后卸、鏟斗側(cè)卸（見彩圖）、耙斗、蟹爪和立爪等。鉆裝機是將裝巖與鑿巖裝置安裝在一個行走機構(gòu)上面，同時具有鑿巖和裝巖功能的設(shè)備（圖2）。運輸常用礦車。為加速空車周轉(zhuǎn)，須用各種調(diào)車設(shè)備，如浮放道岔、錯車道和氣動調(diào)車裝置等。為縮短調(diào)車時間，一般用帶式轉(zhuǎn)載機卸入礦車列車或倉式列車，也可用裝巖機直接卸入大容量梭車中運出。 　支護 在圍巖穩(wěn)定性較差的巷道，服務(wù)年限較長時，多用錨噴支護。也可用混凝土、石料、金屬或木支架等支護（見巷道與硐室支護）。

機械化作業(yè)線 為了降低勞動強度，提高掘進工效和速度，將鑿巖、裝巖、轉(zhuǎn)載和運輸?shù)戎饕ば蚴褂玫臋C械設(shè)備配套成機械化作業(yè)線。1977年11月，中國邯鄲西石門鐵礦無支護巷道，創(chuàng)月進1403.6m的紀錄。

聯(lián)合掘進機掘進 把破巖、裝巖等主要工序?qū)崿F(xiàn)連續(xù)機械化作業(yè)。第二次世界大戰(zhàn)后，美國首先制成聯(lián)合掘進機，1967年,美國用羅賓斯(Robbins)型掘進機在砂巖和頁巖中掘進直徑3m的平巷，月進尺達2089.95m。中國研制的掘進機，已成功地應(yīng)用于平巷掘進中。

聯(lián)合掘進機由破巖、裝巖、轉(zhuǎn)載、支撐等主要部件組成，并有照明、除塵、穩(wěn)定等輔助裝置，有的還有支護、挖溝、指向、調(diào)向等附屬設(shè)施。掘進機機械化程度高、連續(xù)作業(yè)、成巷質(zhì)量好、工作安全，適用于長距離直線巷道掘進。但構(gòu)造復(fù)雜，刀具及軸承壽命短，造價高，消耗動力大。今后應(yīng)進一步研究機體新結(jié)構(gòu)、刀具耐磨材料和高壓水射流綜合破巖等。

《淮北礦區(qū)深部巖巷快速掘進關(guān)鍵技術(shù)研究》針對淮北礦區(qū)深部巷道埋置深、圍巖巖性變化頻繁、斷面積大的典型特征，對淮北礦區(qū)深部巖巷快速掘進關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，主要研究內(nèi)容包括：深部巖巷圍巖破碎范圍、破碎程度及碎脹變形分析，深部巖巷圍巖穩(wěn)定性工程判據(jù)及支護理論選擇，深部巖巷合理支護及參數(shù)選擇，深部硬巖巷道深孔松動爆破與綜掘合理工藝選擇，深部硬巖巷道爆破法掘進合理爆破參數(shù)選擇，深部大斷面硬巖巷道炮掘與綜掘聯(lián)合掘進合理工藝選擇，合理裝巖及運輸?shù)扰涮讬C械化施工工藝選擇，深部硬巖及軟巖巷道快速掘進合理施工組織選擇等。

《淮北礦區(qū)深部巖巷快速掘進關(guān)鍵技術(shù)研究》可供從事采礦工程、礦井建設(shè)工程、巖土工程、地下工程等專業(yè)的設(shè)計及施工人員閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。

煤巷掘進鑿巖爆破掘進

一般用手持式防爆煤電鉆，或用架柱式強制推進的煤電鉆。用毫秒雷管全斷面一次爆破，其總延期時間不得超過 130ms。多用耙斗裝載機、蟹爪裝載機和鏟斗帶式裝載機裝煤。在長距離煤巷掘進中可采用轉(zhuǎn)載機，以縮短裝載時間，提高調(diào)車效率。中國遼寧阜新高德煤礦，1980年9月煤巷月進1541m。

煤巷掘進聯(lián)合掘進機

速度快、勞動強度小、工作安全，世界各主要產(chǎn)煤國應(yīng)用較多。中國制造的ELM型懸臂式掘進機(見彩圖)，用于斷面為5.0～8.3m2中硬以下的煤巷和半煤巖巷，生產(chǎn)能力50t/h。懸臂式掘進機,由工作機構(gòu)、裝運機構(gòu)、轉(zhuǎn)載機構(gòu)、支撐機構(gòu)、行走機構(gòu)、油壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。工作機構(gòu)的主要部分是懸臂和切割頭。懸臂用油壓控制，可上下或水平擺動，也可適當伸縮。切割頭大多為圓錐形或筒形，周圍鑲有截齒，以破碎煤巖。為充分發(fā)揮煤巷掘進機的生產(chǎn)能力和加快煤巷掘進速度，運輸設(shè)備的配套方式有煤巷掘進機與鏈板輸送機配套和煤巷掘進機與倉式列車配套兩種。聯(lián)合掘進機的掘進速度很快，通常采用錨噴支護；在松軟煤層或破碎帶中可用金屬支架。中國開灤林西煤礦于1982年8月用AM-50型煤巷掘進機月進1312m。

煤巷掘進水力掘進

在水力采煤區(qū)中使用。由高壓水射流破下的煤，被水沖到鋪在巷道底板上的溜槽內(nèi)，自溜到巷道下部的煤水沉淀池中。

半煤巖巷掘進在巷道斷面內(nèi)，既有煤層，又有巖層，一般采取破底掘進，以保證巷道頂板的完整。煤層厚度小于0.5m時可全斷面一次掘進；大于0.5m時，采用煤巖分掘分運的方式，以保證出煤質(zhì)量。2100433B

開采地下礦藏之前，須按合理的采區(qū)巷道布置，開鑿一定數(shù)量的井筒、巷道，通達礦床或煤層；如圍巖不穩(wěn)，還須進行支護；這項作業(yè)總稱井巷掘進與支護，也稱井巷工程。礦井井巷用于提運礦石或煤、矸石、人員、材料、設(shè)備和通風、排水、鋪設(shè)管線等。硐室多布置在井底車場或運輸巷道一側(cè)，有的作為工作場所，如值班室、調(diào)度室、等候室等；有的作倉庫，如裝載礦倉或煤倉、水倉、消防材料庫、炸藥庫等；有的還安裝機電設(shè)備如水泵房、變電所、破碎機等。