掘進(jìn)綜合機(jī)械化掘進(jìn)

綜掘法是近 20 ～ 30 年內(nèi)迅速發(fā)展起來的一種先進(jìn)的巷道掘進(jìn)技術(shù)，其關(guān)鍵設(shè)備是掘進(jìn)機(jī)，主要以懸臂掘進(jìn)機(jī)和刀盤掘進(jìn)機(jī)為主，集切割、裝載及轉(zhuǎn)運(yùn)、降塵等功能于一體的大型高效聯(lián)合作業(yè)機(jī)械設(shè)備，連續(xù)掘進(jìn)是其主要特點(diǎn)，稱作巖巷掘進(jìn)第 3類作業(yè)線。近年來，掘進(jìn)機(jī)在我國煤礦巷道掘進(jìn)中逐步得到推廣使用，并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，收到了一定的成果。特別是綜合機(jī)械化采煤的發(fā)展，大大加快了掘進(jìn)速度。多數(shù)礦井都使用了掘進(jìn)機(jī)，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計，在全國礦井中使用的各類型掘進(jìn)機(jī)共計200多種，為增加掘進(jìn)進(jìn)尺發(fā)揮了積極的作用。巷道掘進(jìn)機(jī)是巷道掘進(jìn)技術(shù)發(fā)展的方向。

與鉆爆法相比具有以下有點(diǎn)：

1、連續(xù)掘進(jìn)，工序沒有間斷性。

2、圍巖不受破壞，掘進(jìn)斷面規(guī)整，從而增加了巖層的支撐能力和巷道的穩(wěn)定性，有利于使用輕型支架，加大

棚距，更有利于以噴射凝土作為支架。

3、沒有爆破震動、煙霧，改善了作業(yè)環(huán)境。

4、施工安全。

5、可大幅度提高掘進(jìn)速度，平均日進(jìn)尺在10m以上，一般月掘進(jìn)尺可達(dá)到200m以上。 2100433B

鉆爆法，即是通過鉆孔、裝藥、爆破開挖巖石的方法，簡稱鉆爆法。這一方法從早期由人工手把釬、錘擊鑿孔，用火雷管逐個引爆單個藥包，發(fā)展到用鑿巖臺車或多臂鉆車鉆孔，應(yīng)用毫秒爆破、預(yù)裂爆破及光面爆破等爆破技術(shù)。施工前，要根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小、支護(hù)方式、工期要求以及施工設(shè)備、技術(shù)等條件，選定掘進(jìn)方式。

1、全斷面掘進(jìn)法，整個開挖斷面一次鉆孔爆破，開挖成型，全面推進(jìn)。在隧洞高度較大時，也可分為上下兩部分，形成臺階，同步爆破，并行掘進(jìn)。在地質(zhì)條件和施工條件許可時，優(yōu)先采用全斷面掘進(jìn)法。

2、導(dǎo)洞法，先開挖斷面的一部分作為導(dǎo)洞，再逐次擴(kuò)大開挖隧洞的整個斷面。這是在隧洞斷面較大,由于地質(zhì)條件或施工條件,采用全斷面開挖有困難時,以中小型機(jī)械為主的一種施工方法。導(dǎo)洞斷面不宜過大，以能適應(yīng)裝碴機(jī)械裝碴、出碴車輛運(yùn)輸、風(fēng)水管路安裝和施工安全為度。導(dǎo)洞可增加開挖爆破時的自由面，有利于探明隧洞的地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，并為洞內(nèi)通風(fēng)和排水創(chuàng)造條件。根據(jù)地質(zhì)條件、地下水情況、隧洞長度和施工條件，確定采用下導(dǎo)洞、上導(dǎo)洞或中心導(dǎo)洞等。導(dǎo)洞開挖后，擴(kuò)挖可以在導(dǎo)洞全長挖完之后進(jìn)行，也可以和導(dǎo)洞開挖平行作業(yè)。

3、分部開挖法，在圍巖穩(wěn)定性較差，一般需要支護(hù)的情況下，開挖大斷面的隧洞時，可先開挖一部分?jǐn)嗝妫皶r做好支護(hù)，然后再逐次擴(kuò)大開挖。用鉆爆法開挖隧洞，通常從第一序鉆孔開始，經(jīng)過裝藥、爆破、通風(fēng)散煙、出碴等工序，到開始第二序鉆孔，作為一個隧洞開挖作業(yè)循環(huán)。盡量設(shè)法壓縮作業(yè)循環(huán)時間，以加快掘進(jìn)速度。20世紀(jì)80年代，一些國家采用鉆爆法在中硬巖中開挖斷面面積為100㎡左右的隧洞,掘進(jìn)速度平均每月約為200m。中國魯布革水電站工程，開挖直徑8.8m的引水隧洞,單工作面平均月進(jìn)尺達(dá)231m,最高月進(jìn)尺達(dá)373.7m。

掘進(jìn)工序分為主要工序和輔助工序。主要工序是直接在工作面上完成保證工作面進(jìn)度的工序，以及在巷道掘進(jìn)區(qū)域進(jìn)行的支護(hù)作業(yè)。

主要工序由巷道穿過的巖石性質(zhì)而定。掘進(jìn)硬巖時，主要工序有鉆眼、裝藥、放炮、通風(fēng)和工作面的安全檢查、裝巖、巷道支護(hù)；掘進(jìn)軟巖的基本工序有： 開掘巖石、裝巖、支護(hù)。如采用風(fēng)鎬、聯(lián)合機(jī)等方法開掘，則掘進(jìn)作業(yè)有連續(xù)作業(yè)的特點(diǎn)。主要工序可以按嚴(yán)格的程序依次地完成，也可以在時間上同時進(jìn)行(鉆眼和裝巖部分平行、鉆眼與支護(hù)完全平行)。

輔助工序是保證主要工序正常進(jìn)行的工序，它包括調(diào)車、通風(fēng)、排水、臨時支架、工作面鋪軌、照明、敷設(shè)風(fēng)筒和電纜等工作。在大多數(shù)情況下它是與主要工序同時進(jìn)行的，而不需占用掘進(jìn)循環(huán)時間。

采用聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)連續(xù)破碎巖石和出碴，一次形成巷道的機(jī)械化平巷特殊法掘進(jìn)作業(yè)。與鉆爆法相比較，平巷掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是：作業(yè)過程連續(xù)進(jìn)行，掘進(jìn)速度快，機(jī)械化程度高，勞動強(qiáng)度低，對圍巖破壞小，安全性高，周壁光滑，不超挖、欠挖、巷道質(zhì)量好。其缺點(diǎn)是： 機(jī)體龐大，掘進(jìn)成本高，適應(yīng)性差，不能掘彎道，僅用于軟土地層和中硬巖層的掘進(jìn)。

平巷掘進(jìn)機(jī)械主要用于地下礦山、鐵路、公路和水利工程等的平巷掘進(jìn)工程。平巷掘進(jìn)機(jī)械按掘進(jìn)工藝方法分為循環(huán)掘進(jìn)式和連續(xù)掘進(jìn)式機(jī)械。循環(huán)掘進(jìn)式機(jī)械經(jīng)鉆孔、爆破、出碴、支護(hù)等工序多次循環(huán)完成巷道掘進(jìn)，各工序使用不同的機(jī)械。鉆孔使用掘進(jìn)鉆車、鉆裝車;爆破使用裝藥器和裝藥車;出碴使用鏟斗裝載機(jī)、蟹爪裝載機(jī)、立爪裝載機(jī)、耙斗裝載機(jī)、鏟插裝載機(jī)、振動裝載機(jī)和地下鏟運(yùn)機(jī)、車箱式裝運(yùn)機(jī)、儲槽振動裝運(yùn)機(jī);支護(hù)使用松石撬落機(jī)、架棚機(jī)、錨桿鉆裝車、錨索鉆裝車、混凝土噴射機(jī)、混凝土澆灌機(jī)、旋噴注漿機(jī)，以及管線架設(shè)機(jī)等。連續(xù)掘進(jìn)式機(jī)械可同時進(jìn)行破巖、出碴和支護(hù)作業(yè)，連續(xù)鉆進(jìn)成巷，稱為平巷鉆進(jìn)機(jī)。連續(xù)掘進(jìn)式機(jī)械按破巖方式分為分?jǐn)嗝媸胶腿珨嗝媸降?。分?jǐn)嗝媸綑C(jī)械主要有截盤式、懸臂式、擺輪式和沖擊式四種。全斷面式機(jī)械主要有支撐式和盾構(gòu)式兩種。

總的發(fā)展趨勢是： 循環(huán)作業(yè)平巷掘進(jìn)機(jī)械規(guī)格微型化和大型化，多功能化和自動化。連續(xù)作業(yè)平巷鉆進(jìn)機(jī)小型化，提高對巖層的適應(yīng)性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

本書系統(tǒng)介紹掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展歷程、應(yīng)用現(xiàn)狀與展望，掘進(jìn)機(jī)的分類、組成、選型原則與實(shí)例；從掘進(jìn)機(jī)與巖體相互作用的角度研究滾刀破巖規(guī)律、巖體各因素對掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)過程的影響；從優(yōu)化破巖的角度研究刀盤優(yōu)化設(shè)計、掘進(jìn)機(jī)的推力、扭矩設(shè)計、支護(hù)體系設(shè)計原則。

煤巷掘進(jìn)鑿巖爆破掘進(jìn)

一般用手持式防爆煤電鉆，或用架柱式強(qiáng)制推進(jìn)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(jī)、蟹爪裝載機(jī)和鏟斗帶式裝載機(jī)裝煤。在長距離煤巷掘進(jìn)中可采用轉(zhuǎn)載機(jī)，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(jìn)1541m。

煤巷掘進(jìn)聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)

速度快、勞動強(qiáng)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(jìn)機(jī)(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(jìn)機(jī),由工作機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)、支撐機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、油壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。工作機(jī)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(dāng)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(jìn)機(jī)的生產(chǎn)能力和加快煤巷掘進(jìn)速度，運(yùn)輸設(shè)備的配套方式有煤巷掘進(jìn)機(jī)與鏈板輸送機(jī)配套和煤巷掘進(jìn)機(jī)與倉式列車配套兩種。聯(lián)合掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度很快，通常采用錨噴支護(hù)；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(jìn)機(jī)月進(jìn)1312m。

煤巷掘進(jìn)水力掘進(jìn)

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(jìn)在巷道斷面內(nèi)，既有煤層，又有巖層，一般采取破底掘進(jìn)，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(jìn)；大于0.5m時，采用煤巖分掘分運(yùn)的方式，以保證出煤質(zhì)量。2100433B